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【摘 要】 铁路综合无线通信系统设计应用经过了由模拟集群、数字集群向数字移动通信GSM-R逐步转变。本文简要梳理了铁路综合无线通信系统设计的演变，并以GSM-R为蓝本探讨铁路综合无线通信系统的功能设计和性能设计。
【关键词】 铁路综合无线通信系统；演变；功能设计；性能设计
随着科技的进步，铁路综合无线通信系统已由模拟集群、数字集群向GSM-R逐步转变。目前铁路综合无线通信系统除小专用线外旧的长大干线无线通信已逐步替代为GSM-R，新建高铁及新建铁路基本都采用GSM-R系统。GSM-R系统即：Global System for Mobile Communications-Railway或GSM-Railway的首字母缩写，R即是 Railway英文首字母。该系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。本文简要梳理了铁路综合无线通信系统设计的演变，并以GSM-R为蓝本探讨铁路综合无线通信系统的功能设计和应用。
一、铁路综合无线通信系统设计应用的演变
无线通信系统是运输指挥的重要手段，能满足生产管理人员之间在各种情况下实时、快捷联系需求。铁路综合无线通信系统设计应用经过了一个演变过程，即由模拟集群、数字集群向数字移动通信GSM-R逐步转变，目前除了小专用线外已普遍使用GSM-R综合无线通信系统。模拟集群采用模拟方式传输数据，用数字方式传输指令，其主要缺点是所用频率低，提供的业务种类有限，不能提供高速率数据服务，且保密性差，容易被窃听，而网络控制也比较困难，随着科技的进步，在铁路通信中已被淘汰，被数字集群系统所取代。数字集群技术与模拟集群系统相比具有抗干扰能力强，频谱利用率高，话音极大改善，信令控制能力更强，组网灵活，支持高速列车的无缝越区切换，保密性和可靠性极高，传输速度快、便于集成化等优点。GSM-R技术是在TDMA（时分多址）数字移动通信标准中引入了特殊寻址方式和高级语音呼叫业务ASCI而形成的技术体制，成为具有调度功能的数字移动通信系统，因此，GSM-R也可以算作一种数字集群体制。数字移动通信GSM-R具有功能完善、传输可靠、交换灵活、容量大等特点，在我国的铁路发展中扮演着越来越重要的角色，引导着铁路建设事业向着数字化、智能化、网络化和综合化的方向迈进。
二、铁路综合无线通信系统的功能设计
铁路综合无线通信系统是保证行车安全，防止作业事故，提高运输效率，加速机车周转，以及改善服务质量等不可缺少的通信手段。GSM-R通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素而建立起来的技术体制，系统一般由交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、终端子系统及移动智能网子系统（IN）等组成，在铁路通信业务网中、特别是调度通信将发挥主战场作用，其功能设计包括如下几个方面。
（一）无线调度通信功能。调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。根据《铁路技术管理规程》规定，系统用户包括列车调度员、机车调度员、车站值班员、助理值班员、机车司机等。传统的模拟集群等无线列调由于技术限制已经越来越不能满足运输需要了。GSM-R能够在一个综合平台上提供丰富的综合调度通信业务，尤其能够为列车控制提供无线数据传输，具有强大调度功能的、综合业务的铁路数字移动通信平台，是铁路现代化和信息化必不可少的基础设施。
（二）车次号传输与列车停稳信息的传送功能。 在GSM-R调车系统中，通话是基本的功能，为了满足调车作业的实时、可靠性的高要求，还专门设置了调车模式。它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。
（三）调度命令傳送功能。GSM-R是建立在新基点上的新一代综合业务铁路调度通信系统平台，它把原来各自的系统用户，如调度员、车站值班员、机车司机以及区间通话柱等放在一个系统平台上，实现互连互通。铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障，采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
（四）列车控制信息传输功能。传统的列车控制信息传输主要是依靠轨道电路，设置固定闭塞区间，向列车显示运行信号。由于轨道电路传输特性差、工作环境恶劣，其传输的信息极为有限，还经常出现红光带等故障。GSM-R采用实时在线的电路方式为列控系统提供传输通道，实时、可靠地进行数据传输。
（五） 调车机车信号和监控信息系统传输功能。GSM-R提供调车机车信号和监控信息传输通道，列车运行过程中各机车之间同时加速、减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通过无线信道实时传送控制命令，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。机车同步操控信息主要包括主控到从控的命令、从控到主控的状态、通信状态查询信息。这些作业都是由GSM-R通信系统设备根据命令自动动作的，而不是由人根据信号进行操作，实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。
（六）区间移动公务通信功能。在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。
（七）列车尾部装置信息传送功能。 GSM-R列车尾部装置信息传送业务是将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R网络，其优点在于使尾部风压状态随时通过列尾装置传输；机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态；在复线区段或临线，追踪列车之间不会相互干扰；在网络覆盖的隧道内也能传输。
（八） 应急指挥通信话音和数据业务功能。应急通信系统是当列车运行过程中发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统，满足应急指挥的需要。此外，GSM-R系统还配置有CTC/TDCS，实时跟踪列车运行位置，实现运行图绘制、列车运行计划的调整、运行数据的统计，提供对列车车次号实时跟踪能力。 三、铁路综合无线通信系统设计的主要性能
（一）设备性能。其一，站内无线通信设备主要性能。发信机杂波抑制比通常要求在60dB以上，组合波抑制比要求在70dB以上，收信机阻塞衰耗应为80dB以上，互调抗扰性应为60dB以上。其二，无线电报警装置性能。为防止列车进入线路维护、施工区段以及防止道口、桥梁、隧道发生事故，向司机发出告警而设的、司机和施工区段之间、司机和道口之间以及司机和巡道工之间的报警装置。这种装置必须绝对可靠，使用全国统一的专用频率，并尽可能实现自动检测。其三，铁路工作人员使用的无线通信。如勘察施工、维修作业、救援列车、铁路公安等用的无线电话，使用民用频段，不占用铁路专用频率，以免干扰运输调度作业。
（二）综合无线通信系统性能。主要有：①配置管理性能。铁路综合无线通信系统以统一的方式对系统管理的各专业的设备进行配置，包括对网络节点的设备、各节点之间各层面上的链路进行配置。②故障管理性能。故障管理的内容包括故障屏蔽、故障定位、与业务电路相关联、告警相关性分析、故障通知、故障后处理和故障的统计查询与分析。告警信息以各种颜色在设备图形化显示相关的拓扑图、通路组织结构，并有相关的声音提示。③性能管理。综合无线通信系统通过接口获取实时监视网络设备运行情况，对网络的当前性能数据和历史性能数据进行收集。目的在于根据性能数据的统计结果，供用户评估传输线路、传输设备、电源的质量，预测未来的传输网性能。性能管理的主要内容有设置各种参数门限、性能数据存储、查看历史性能数据、性能数据报表统计、性能参数图形显示等。④业务流程管理性能。业务流程的功能包括业务流程、状态跟踪、预警提示、统一处理业务单据、查询统计、打印输出。
四、结束语
铁路通信技术在不断地发展，综合无线通信系统在很大程度上给运营部门的设备维护人员带来了方便，在我们的工作中，只要不断地对综合无线通信系统进行研究，铁路事业会走得更快、更稳。
参考文献：
[1] 冯海明，王强，黄喜成，凌玉珊，刘丹.铁路机車综合无线通信设备智能诊断测试系统[J]. 中国科技信息.2014，（2）.
[2] 武文韬. GSM-R综合无线通信系统在青藏在线的应用[J]. 世界华商经济年鉴·科技财经， 2012， （5）.
【关键词】 铁路综合无线通信系统；演变；功能设计；性能设计
随着科技的进步，铁路综合无线通信系统已由模拟集群、数字集群向GSM-R逐步转变。目前铁路综合无线通信系统除小专用线外旧的长大干线无线通信已逐步替代为GSM-R，新建高铁及新建铁路基本都采用GSM-R系统。GSM-R系统即：Global System for Mobile Communications-Railway或GSM-Railway的首字母缩写，R即是 Railway英文首字母。该系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。本文简要梳理了铁路综合无线通信系统设计的演变，并以GSM-R为蓝本探讨铁路综合无线通信系统的功能设计和应用。
一、铁路综合无线通信系统设计应用的演变
无线通信系统是运输指挥的重要手段，能满足生产管理人员之间在各种情况下实时、快捷联系需求。铁路综合无线通信系统设计应用经过了一个演变过程，即由模拟集群、数字集群向数字移动通信GSM-R逐步转变，目前除了小专用线外已普遍使用GSM-R综合无线通信系统。模拟集群采用模拟方式传输数据，用数字方式传输指令，其主要缺点是所用频率低，提供的业务种类有限，不能提供高速率数据服务，且保密性差，容易被窃听，而网络控制也比较困难，随着科技的进步，在铁路通信中已被淘汰，被数字集群系统所取代。数字集群技术与模拟集群系统相比具有抗干扰能力强，频谱利用率高，话音极大改善，信令控制能力更强，组网灵活，支持高速列车的无缝越区切换，保密性和可靠性极高，传输速度快、便于集成化等优点。GSM-R技术是在TDMA（时分多址）数字移动通信标准中引入了特殊寻址方式和高级语音呼叫业务ASCI而形成的技术体制，成为具有调度功能的数字移动通信系统，因此，GSM-R也可以算作一种数字集群体制。数字移动通信GSM-R具有功能完善、传输可靠、交换灵活、容量大等特点，在我国的铁路发展中扮演着越来越重要的角色，引导着铁路建设事业向着数字化、智能化、网络化和综合化的方向迈进。
二、铁路综合无线通信系统的功能设计
铁路综合无线通信系统是保证行车安全，防止作业事故，提高运输效率，加速机车周转，以及改善服务质量等不可缺少的通信手段。GSM-R通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素而建立起来的技术体制，系统一般由交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、终端子系统及移动智能网子系统（IN）等组成，在铁路通信业务网中、特别是调度通信将发挥主战场作用，其功能设计包括如下几个方面。
（一）无线调度通信功能。调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。根据《铁路技术管理规程》规定，系统用户包括列车调度员、机车调度员、车站值班员、助理值班员、机车司机等。传统的模拟集群等无线列调由于技术限制已经越来越不能满足运输需要了。GSM-R能够在一个综合平台上提供丰富的综合调度通信业务，尤其能够为列车控制提供无线数据传输，具有强大调度功能的、综合业务的铁路数字移动通信平台，是铁路现代化和信息化必不可少的基础设施。
（二）车次号传输与列车停稳信息的传送功能。 在GSM-R调车系统中，通话是基本的功能，为了满足调车作业的实时、可靠性的高要求，还专门设置了调车模式。它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。
（三）调度命令傳送功能。GSM-R是建立在新基点上的新一代综合业务铁路调度通信系统平台，它把原来各自的系统用户，如调度员、车站值班员、机车司机以及区间通话柱等放在一个系统平台上，实现互连互通。铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障，采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
（四）列车控制信息传输功能。传统的列车控制信息传输主要是依靠轨道电路，设置固定闭塞区间，向列车显示运行信号。由于轨道电路传输特性差、工作环境恶劣，其传输的信息极为有限，还经常出现红光带等故障。GSM-R采用实时在线的电路方式为列控系统提供传输通道，实时、可靠地进行数据传输。
（五） 调车机车信号和监控信息系统传输功能。GSM-R提供调车机车信号和监控信息传输通道，列车运行过程中各机车之间同时加速、减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通过无线信道实时传送控制命令，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。机车同步操控信息主要包括主控到从控的命令、从控到主控的状态、通信状态查询信息。这些作业都是由GSM-R通信系统设备根据命令自动动作的，而不是由人根据信号进行操作，实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。
（六）区间移动公务通信功能。在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。
（七）列车尾部装置信息传送功能。 GSM-R列车尾部装置信息传送业务是将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R网络，其优点在于使尾部风压状态随时通过列尾装置传输；机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态；在复线区段或临线，追踪列车之间不会相互干扰；在网络覆盖的隧道内也能传输。
（八） 应急指挥通信话音和数据业务功能。应急通信系统是当列车运行过程中发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统，满足应急指挥的需要。此外，GSM-R系统还配置有CTC/TDCS，实时跟踪列车运行位置，实现运行图绘制、列车运行计划的调整、运行数据的统计，提供对列车车次号实时跟踪能力。 三、铁路综合无线通信系统设计的主要性能
（一）设备性能。其一，站内无线通信设备主要性能。发信机杂波抑制比通常要求在60dB以上，组合波抑制比要求在70dB以上，收信机阻塞衰耗应为80dB以上，互调抗扰性应为60dB以上。其二，无线电报警装置性能。为防止列车进入线路维护、施工区段以及防止道口、桥梁、隧道发生事故，向司机发出告警而设的、司机和施工区段之间、司机和道口之间以及司机和巡道工之间的报警装置。这种装置必须绝对可靠，使用全国统一的专用频率，并尽可能实现自动检测。其三，铁路工作人员使用的无线通信。如勘察施工、维修作业、救援列车、铁路公安等用的无线电话，使用民用频段，不占用铁路专用频率，以免干扰运输调度作业。
（二）综合无线通信系统性能。主要有：①配置管理性能。铁路综合无线通信系统以统一的方式对系统管理的各专业的设备进行配置，包括对网络节点的设备、各节点之间各层面上的链路进行配置。②故障管理性能。故障管理的内容包括故障屏蔽、故障定位、与业务电路相关联、告警相关性分析、故障通知、故障后处理和故障的统计查询与分析。告警信息以各种颜色在设备图形化显示相关的拓扑图、通路组织结构，并有相关的声音提示。③性能管理。综合无线通信系统通过接口获取实时监视网络设备运行情况，对网络的当前性能数据和历史性能数据进行收集。目的在于根据性能数据的统计结果，供用户评估传输线路、传输设备、电源的质量，预测未来的传输网性能。性能管理的主要内容有设置各种参数门限、性能数据存储、查看历史性能数据、性能数据报表统计、性能参数图形显示等。④业务流程管理性能。业务流程的功能包括业务流程、状态跟踪、预警提示、统一处理业务单据、查询统计、打印输出。
四、结束语
铁路通信技术在不断地发展，综合无线通信系统在很大程度上给运营部门的设备维护人员带来了方便，在我们的工作中，只要不断地对综合无线通信系统进行研究，铁路事业会走得更快、更稳。
参考文献：
[1] 冯海明，王强，黄喜成，凌玉珊，刘丹.铁路机車综合无线通信设备智能诊断测试系统[J]. 中国科技信息.2014，（2）.
[2] 武文韬. GSM-R综合无线通信系统在青藏在线的应用[J]. 世界华商经济年鉴·科技财经， 2012， （5）.