高速铁路通信（共12篇）
高速铁路通信 篇1
铁路通信电源系统是否稳定, 影响十分重大。关系到整个通信系统是否畅通可靠, 可以说是牵一发可动全身, 通信电源一旦产生故障, 通信系统就会产生故障, 结果会导致瘫痪。电源系统要提高可靠性的指标, 这样就会提高整个系统的性能, 一直以来, 这就是通信电源为什么受到管理层的非常重视的原因。铁道部在通信电源方面有严格的管理和要求, 制定了相关的设计规范, 在技术管理方面一直加强督导, 并且一直增加设备的投入, 可以说是不断地提高管理技术, 不断地完善。下面就铁路通信电源系统的特点做一阐述。
1 铁路通信电源的系统特点
关于通信电源, 铁道部陆续颁布了技术要求, 制定了严格的设计规范, 一直非常注重于这方面的技术管理, 随着技术的改进, 通信电源系统不断完善, 设备规格大有提高, 通信电源系统成为铁路部门的重要组成部分。作为供电系统, 铁路通信电源独立于铁道部, 由外供交流供电系统与直流供电系统组成, 外供交流电源的来源有两部分组成, 第一部分是铁路内部的变电所配电所等专用电源, 第二是内部发电电源。
每隔六十公里, 铁路局设置一座10KV配电所, 自动闭塞电力线路和电力贯通线供电赖此供给。
在铁路干线、运输较繁忙的支线无能建有连结铁路沿线两相邻变、配电所, 对沿线各车站行车电力负荷等供电的10k V~35k V的电力贯通线路;自动闭塞区段不仅仅设置了电力贯通线, 还设有自动闭塞电力线路, 后者为专用电源, 专门为铁路自动闭塞信号设备供电。电力贯通线路属于备用电源。高速铁路有严格的要求, 无论是任何情况, 必须保证正常供电。专网通信系统都配备精良, 准备充足, 确保无虞。应急油机、开关整流设备、免维护蓄电池等电源供电系统应有尽有, 把这些设备维护好了, 它们的寿命又得到了延长, 就会减少故障, 就会保证铁路专用通信的状态良好。对这些设备要经常进行检查、维护, 定期检查和抽查交替, 检查完毕制定检修项目表格, 惟其如此还能够更可靠和稳定的让电源系统正常运转, 从而保证高速铁路专网的良好运行。
2 高速铁路通信电源对电源系统的新要求
随着技术的提升, 供电方案复杂多样, 电源应用方案设计五彩纷呈。多组供电电压的一个最明显的的需求是低压、大电流。其次, 模块化自由组合扩容互为备用, 提高安全系数。模块化含义有二, 第一个是功率器件, 第二个是电源单元。频率一旦有所提高, 引线寄生电感, 对器件造成应力, 就有了过电压、过电流毛刺的表现。最为突出的是集中监控和智能化、自动化。现代的信息发展一日千里, 远程监测和控制已经运筹帷幄, 这一切都能够在机房完成。更为精工的要求是, 电源本身即可监控, 并通过接口传输, 立即直达远程维护中心, 所有过程瞬息完成;这样, 一切变异都在掌握之中, 即时分析故障, 维护及时, 人力物力的投入达到最低化;工作效率得到最大的提高。智能化, 就是电池能够进行全自动管理, 自动检测, 无需人员操作。出了故障, 能够主动保护自身, 自动报警、自动诊断与修复。另外, 高速铁路通信电源对电源系统的新要求之一是小型化:经济、精良。蓄电池属于后备物品, 十五年前就提出全密封免维护的概念产品, 小型化的发展则灵活多变, 经济适用。
3 通信电源之发电电源
铁路通信自备发电电源备不时之需, 油机发电机组以前在第一考虑之内。日照强烈或者能够满足的地区, 采用太阳能发电;对于风力能够达到要求的地区, 则是采用风力作为发电电源;备用电源有它的便利之处, 自然方便, 但在感觉上有一次性投资较高之嫌;随着技术的改进, 自备交流发电机组大显身手, 这种设备机械化程度极高, 具有自动补给、自动投入等优良的性能, 接口标准化, 还具备遥控功能, 无人值守。如果具备了这些设置, 就能够保证随时供电, 保证通信畅通, 保证安全生产。
4“阀控式”铅酸电池向钒电池的改进
“阀控式”铅酸电池诞生于20世纪70年代, 铁路通信以往主要依靠它运行, 其优点极多, 但也有一定的缺点, 而钒电池的出现与马上的大量生产会改善这一现状。
钒电池, 是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池充电、放电迅速而饱满, 目前已进入商用化阶段。可充放电次数无极限, 也就是说使用寿命非常之长, 目前加拿大VRBPower Systems商业化示范, 钒电池模块已使用十二年而没有丝毫的疲软, 充放循环寿命超过一万八千六百次, 远高于固定型铅酸电池的一千多次。能量效率之高令人惊叹, 维护也非常简易, 操作成本非常低廉, 可瞬间充电, 安全性也好, 不会爆炸和发生其它危险, 即使将正、负极电解液混合以后, 也不过是升高了一点点电解液的温度而已。概而言之, 钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能, 这是通过两个不同类型的、被一层隔膜隔开的钒离子之间交换电子来实现的。电解液是由硫酸和钒混合而成的, 酸性和传统的铅酸电池一样。由于这个电化学反应是可逆的, 所以VRB电池既可以充电, 也可以放电。可以说, 钒电池的使用是通信电源之发电电源的革命, 钒电池的使用会保障高速铁路通信设备的正常运转。
5 高速铁路通信电源技术的发展趋势
“忽如一夜春风来”, 高速铁路通信电源技术发展迅速, 前景喜人, 高效率高功率是大势所趋, 网络化智能化的监控管理的实现标志着监控管理全数字化控制时期的到来, 高速铁路通信电源技术安全、可靠、良好、绿色, 随着高速铁路通信行业的发展, 用高频开关电源取代相控电源, 用钒电池组代替防酸式蓄电池, 用计算机远程监控代替人工控制, 是目前高速铁路通信电源的发展潮流。随着高速铁路通信行业的飞速发展, 高速铁路通信电源系统从体制、规范、维护产品标准等方面不断纳入新观念、新技术、新产品, 从而为高速铁路通信的腾飞奠定了坚实的基础, 在通信产品方面, 中达电通股份有限公司的通信电源、UPS以及监控产品堪称业中翘楚, 品质优良, 运行稳定, 足可信赖。
6 结语
下笔万言, 难可俱陈。随着高速铁路通信管理体制的改革与完善, 铁通网络将独树一帜, 面向全国, 成为经营全面, 服务周到的通信网, 因之, 将对铁路通信电源提出更高的要求, 以推动高速铁路通信走向更加广阔的市场。
摘要：铁路通信电源者, 铁路通信设备之机括, 企业正常运转之心脏;铁路通信靠它正常供电, 通信质量凭之优良, 国民经济依之无损, 列车运行赖之顺利。如望铁路服务周到而通信设备时发故障, 如欲企业效益大好而联络常有阻碍, 犹鸟断翼而飞天, 似木折根而茂盛;职是之故, 铁路通信电源历来为管理者所重;任职以来, 对于专业知识刻苦研究, 不敢自逸, 天长日久, 积累体会戋戋。本文从铁路通信电源的系统特点谈起, 说到通信电源对电源系统的新要求, 对通信电源之发电电源做了分析, 对阀控式铅酸电池向钒电池的改进做了探讨, 最后以讨论通信电源技术的发展趋势结尾。一管之见, 略述如下, 祷望益于同仁, 是为我之深幸。
关键词：高速铁路,通信电源,电池,发展趋势
参考文献
[1]朱雄世.新型电信电源系统与设备.人民邮电出版社, 2009.
[2]李驹民.浅谈通信电源.江苏科技出版社, 2010.
[3]马强.高速铁路通信电源简论.上海科学技术出版社, 2012.
高速铁路通信 篇2
3.1 通信传输及线路
现代高速铁路通信传输系统由骨干层传输和接入层传输两部分组成。
骨干层传输主要为链型MSTP 1+1复用段骨干层多业务传输系统，它是通过利用铁路正线线路两侧不同物理径路的两条光缆中的各两芯光纤，开通10G骨干光同步数字传输系统，利用两条光缆中的各四芯组成环状光纤局域网，传送列控信息。
接入层传输系统的主要由车站汇聚设备、站内接入设备、站间接入设备等构成。
通常情况在车站汇聚节点设MSTP STM-16 ADM的汇聚设备，而站间接入层节点采用STM-4 ADM或者STM-16 ADM设备，以完成各基站、信号、牵引及供电等节点的业务接入。
也可利用铁路两侧光纤组成环实现对各接入层站点的保护。
3.2 综合业务接入系统
高速铁路的传输系统需要将各个旅客服务业务系统纳入其中，为高速车站旅客服务、电话接入等系统提供专用的音频、监视图像等接口。
在沿线区间中设立信息采集点，接入传输设备，构成区间信息接入系统，将信息在区间、车站和综合调度中心之间传播。
另外还可在站内及沿线区间信息接入点等地设置光网络单元和局端OLT等设备，构成一体化的综合业务接入网络，以满足高速铁路站内及区间多种用户的综合业务需求。
3.3 综合无线通信GSM-R系统
GSM-R是为满足铁路应用而开发的数字无线通信系统，作为铁路无线通信平台已成为趋势。
高速铁路GSM-R系统包括交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、通用分组无线业务系统(GPRS)、移动智能网系统(IN)、运行与维护子系统(OMC)、移动终端子系统等6个子系统，可提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能。
对铁路沿线进行GSM-R组网及信号覆盖，可以满足现代铁路构建地面调度中心与移动体之间的信息交换与传输通道的需求。
3.4 专用调度通信系统
专用调度通信系统是全线专用通信网和承载综合调度信息系统的组成部分，是供高速铁路调度、车站运营部门及维修单位进行行车指挥和业务联系的专用通信系统，可对全线进行高可靠、高安全的行车控制及统一的调度指挥，性能可靠、功能先进，具有话音功能数据和图像等多媒体通信功能，综合造价较经济，是高速铁路现代化通信的重要保证。
3.5 数据通信系统
数据通信系统可提供数字数据服务、电台广播、电视网等模拟数据。
高速数据通信网设立独立的OSPF 自治域，在整个骨干承载网上使用独立的路由设备，路由器间形成部分网状连接，兼顾路由冗余与合理利用传输带宽，管理区直接接入核心路由器。
4 结束语
为了满足现时人们对高速铁路通信系统的需求，我们需要正视高速铁路通信系统存在的问题及解决方案，提高其科学技术水平，建设一个为高速铁路运输服务的专用通信网络，推动高速铁路快速发展。
参考文献：
[1]徐淑鹏.高速铁路专用通信系统技术介绍[J].铁路通信信号工程技术，(01).
[2]张昊.高铁车地通信系统级仿真平台设计与多基站协作技术的研究[D].西南交通大学，.
高速铁路通信 篇3
关键词：高速铁路 3G移动通信网络
1、引言
从2007年我国首条高速铁路——京津城际轨道交通工程完成铺轨开始，我国已经先后投入巨资开始兴建郑西高速铁路、京石高速铁路、武广高速铁路、京沪高速铁路、广深高速铁路以及南宁到广州的高速铁路等等一大批高速铁路，由此可见，我国铁路运输已经进入了高铁时代。与此同时，高铁的移动通信技术也逐渐成为该领域研究人员的研究重点。
一般来说，在移动通信领域，时速超过200公里的物体，在其上进行顺畅的移动通信一直是全球通信行业的一大挑战。这主要是由于高速运动的物体存在物理学上的多普勒频率偏移、快速功率控制和空速切换等几个难题。所以，我国当前的高速铁路发展状态，已对移动通信系统提出了更高的要求。
2、高速铁路移动通信和3G技术
一般来说，在高速移动的物体上，当速度超过时速150千米时，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此时就要看哪种通信制式的抗衰落手段多，且衰落储备量大。TD-SCDMA对高速移动情况不太适应，主要是因为技术性能先进的只能天线没有在高铁上全面普及和覆盖，且系统的增益又不高，再加上使用终端的功率不大，使得在高铁上，对于覆盖边缘由于衰落储备不足而掉话；现在，GSM制式在高铁系统中还没有启用功控装置，不过GSM制式只提供语音通话，信道编码纠错技术在这种情况下的作用显著，在通信基站功率达到40W，终端功率达到2W，且基站距离较短的情况下，衰落储备量发挥作用，高铁的应用效果还可以。GSM系统中的EDGE制式在高铁中的效果不好，主要是由于EDGE在高速数据时的编码效率为1，没有编码冗余度，对应的信道编码增益相对较低，此外，高阶的数据8PSK调制，会使得解调EDGE数据的信噪比较高，导致EDGE边缘的覆盖电压需要更高，其衰落储备要更大；但在实际的高铁系统中，两个基站覆盖区之间的衰落储备一般都不足，使得传输的数据率会迅速下降。所以，就要寻求新的技术体系来解决高铁中的移动通信问题。
3G通信技术在我国的发展是日新月异。2009年1月7日，我国同时发放了三张3G拍照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA200，标志着我国正式进入了3G时代。3G网络运行的两年多时间里，在拉动我国GDP增长的同时，还为国内创造了大量的就业机会。从技术角度来分析，3G移动通信网络相对于2G网络的优势在于更大的系统容量和更好的通信质量，且能够实现全球范围的无缝漫游，为通信用户提供包括语音、数据和多媒体等多种形式的通信服务。
在国际移动通信领域，国际电联对3G网络有其最低的要求和标准，即：在高速移动的地面物体上，3G网络所能提供的数据业务为64~144kb/s，要能够适应500km/h的移动环境。针对该标准，我国现行的3种3G网络中，WCDMA和CDMA2000主要采用“软切换”技术，能够实现移动终端在时速500km时的正常通信，即能够实现在与另一个新基站通信时，首先不中断跟原基站的联系，而是在跟新的基站连接好后，再中断跟原基站的连接，这也是3G网络优于2G网络的一个突出特点；WCDMA技术已经解决了高速运动物体的无缝覆盖问题；此外，TD-SCDMA也对高铁通信的覆盖方案进行了研究。
因此，3G移动通信网络在技术层面上已经具有为高铁提供通信保障的基本条件，为我国高铁发展过程中移动通信问题的完满解决奠定了坚实基础。
3、高铁中的3G网络建设
根据前面介绍的我国高铁建设的现状和3G通信网络的技术特点，文中认为我国高铁领域的移动通信系统还可以进一步优化，具体改进措施可以概括为：
(1)应该着力加大 GSM-R技术的推广力度和对 GSM-R标准进行不断完善，同时，还应该对3G通信技术规范中关于高铁移动通信系统的技术特点进行深入研究，这样，就能够使得GSM-R及GSMR-C (高速铁路高可信无线通信网络)跟越来越成熟的3G商用通信系统实现融合，提高GSM-R及GSMR-C对3G技术通信标准的兼容性，完善高铁系统中移动通信的服务质量和效率。GSMR-C技术标准是由我国的轨道交通控制与安全国家级重点实验室首次提出的，其目标是在消化、吸收欧洲GSM-R标准的基础上，结合我国高速铁路的运行特点，以及调度通信、列车运行控制数据传输、信息化数据传输等方面的具体需求，在网络功能、工作频段、终端功能、业务实现等方面进行大胆地创新，形成适合我国高速铁路应用的通信技术体系。
(2)高铁现行移动通信方案所采用的3G标准，应该结合我国现有的三家3G网络运营商所提供管的移动通信系统管特点，根据高铁3G移动通信系统建设的具体需求，已及移动终端的功能，来不断地进行综合考虑和完善。
在高铁移动通信网络中采用多种3G通信技术标准尽心覆盖的方式，为高铁乘客提供了全制式的移动通信服务，有助于提高我国高铁系统中使用3G终端的服务质量。在网络建设过程中，为了最大限度的节约成本，可通过共享共建的方式来实现多种3G网络的全面覆盖，用最低的成本来得到最佳的服务效果。我国子2008年以来，就对电信基础设施的共建共享制定了相关的条令法规，并提出了明确的要求。现在，通信领域已经在共建共享方面取得了很大的进展，为我国高铁移动通信系统的全面建设提供了良好的硬件环境。
4、总结
现行的3G通信网络技术规范还没有完全考虑在铁路，特别是高速铁路中的应用，还需要能够满足铁路通信安全和可靠性的要求。所以，基于3G标准的高铁移动通信技术，还没有在实际使用中进行验证，其系统本身还需要经过不断完善和发展，需要对频谱资源及其频率干扰问题进行解决。所以，要利用当前3G系统的发展机遇，提高我国高铁移动通信系统的水平和能力，更好地为我国高铁战略的发展服务。
参考文献：
[1]钟章队．我国高速铁路数字移动通信制式探讨[J]．铁道通信信号，2001(4)：4~7．
[2]王惠生．宽带高速铁路移动通信系统[J]．铁道通信信号，2002(5)：20．
[3]朱晨鸣，李新．高铁环境下CDMA通信网络覆盖解决方案研究[J]．现代传输，2009(2)：74．
高速铁路通信覆盖规划要点研究 篇4
关键词：高铁,切换,多普勒
一、高铁覆盖与传统网络的区别
1、应用场景的区别
高速铁路的应用场景与传统区域通信覆盖的最大区别有三点：第一，高速移动，截止2010年10月底，中国运营时速200公里以上的高速铁路运营里程已经达到7431公里;第二，是高度封闭的通话环境，高铁车体的平均传播损耗一般在20～25dB左右;第三，覆盖区域的地形地貌非常复杂，在高铁的覆盖区域内包括了城市、郊区、丘陵、山区、隧道、高架桥等多种场景，网络规划非常复杂。
2、应用场景引发的技术难点
由以上应用场景的区别引发了网络覆盖的几个技术难点，分析如下：
(1)多普勒频移
当终端在移动中通信时，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。用户移动方向和电磁波传播的方向相同时，多普勒频移最大;完全垂直时，没有多普勒频移。多普勒频移对于接收机接收性能有一定的影响，主要是降低了接收的灵敏度，造成接收端无法正确解调，误码率上升。以速度V移动的移动台接收端发生的频率偏移为
其中fo为载波频率，α为入射角，C为光速。
(2)频繁切换引起的掉话和脱网
高速移动引起信号的快速衰落，手机在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选(idle模式)或者切换(Active模式)过程，如果在切换到新小区前，当前小区的信号电平衰落到门限以下，就会引起掉话或者脱网。
(3)高传播损耗引起的覆盖电平不足
高铁车体是一个高度封闭的环境，并且车体的穿透损耗一般在20～25dB左右，造成在传统站距规划情况下，覆盖电平不足，严重降低通话质量。
二、组网方式的选择
所谓组网方式的选择，就是分析比较专网组网方式与大网调整方式的优缺点，总结两者的优缺点如表1所列。
由于铁路是带状分布，并且用户处于高速移动的状态下，因此高速铁路覆盖网络结构建议采用带状小区覆盖，即专网组网方式。
三、规划要点
1、抑制多普勒频移
根据以上多普勒频移计算公式，可以得到时速500公里/小时的情况下，GSM900产生的频偏大约为450HZ, TD产生的频偏大约为900HZ，根据参考文献[1]，误码率要求在0.1%～0.01%的情况下，最大可容忍的多普勒频移为0.01B～0.02B，其中B为空中传输数据速率，所以可以大致得到各种制式最大可容忍的多普勒频移(表2)。
虽然目前各厂家的设备或终端都有了频偏校正功能，并且根据以上计算说明500公里/小时时速下产生的频偏都在各种制式的容忍范围内，但在网络规划中我们还是要尽量采取手段抑制频偏，以提升网络质量和用户体验。
(1)优先使用低频段
多普勒频移的大小与物体的相对速度和工作频率成正比，在网络规划阶段对应多普勒频移的手段一般是优先使用低频段，在相同车速等条件下，低频段的多普勒频偏要小于高频段的频偏，所以高铁覆盖应优先采用低频段来进行覆盖，如GSM的900MHz频段，TD的1880～1920MHz的频段。
(2)保持基站到铁路的垂直距离
根据以上多普勒频移计算公式知道，入射角越小，频移越大，所以在站址规划时要保持基站到铁路合理的垂直距离，工程中一般取50～300米。
2、多小区合并
高铁列车在沿线大部分区域都处于高速移动的状态，如采用传统基站规划方法，同一基站覆盖高铁线路的2个方向设置为不同的小区，高速移动的用户在穿越2个小区的重叠区域过程中将发生切换。通常切换完成的时间等于测量延迟加上切换时延，TD网络完成一次切换的时间一般为1.2秒，而GSM网络则更长，一般工程中取值为5秒，考虑双向切换带，则两基站之间的覆盖重叠区域为1400米(时速500公里/小时的情况下)。在这种情况下，基站绝大部分的覆盖区域都是相互重叠的，这样会造成投资的极大浪费。
我们可以采用小区合并的方式来解决以上问题，即将一个基站2个方向的小区合并设置为1个小区，在BBU+RRU方式的基站设备出现后, 即使将不同基站的小区合并设置为同一小区也很容易实现, 这样就加大了单小区的覆盖范围, 在没有切换关系的基站之间仅需要考虑电平覆盖的需求即可, 达到合理节省投资的目的。
3、站距规划
在小区合并的情况下, 无切换关系基站的站距由信号电平覆盖要求决定, 有切换关系基站的站距由切换重叠需求和信号电平覆盖要求两者较大的一方决定, 并且信号电平覆盖要求一般只考虑上行受限。
3.1无切换关系的基站站距
计算由信号电平覆盖要求决定的站距，首先要计算在高铁环境下最大路径损耗。GSM手机的最大发射功率取33dBm，基站接收机灵敏度取-104dBm, TD手机的最大发射功率取24dBm，基站接收灵敏度取-105dBm，则最大路径损耗的计算公式为：
其中Smobile是手机最大发射功率，Lbody是人体损耗(取3dB), Ltrain是高铁车体穿透损耗(取25dB), LNF为正态衰落余量(取13dB), Ssen是基站侧接收机灵敏度。
计算得到GSM网络的最大路径损耗为96dB, TD为88dB。
对于GSM网络应用Okumura-Hata模型
其中f是频率(MHz), hb是天线高度(米)，a (h) m是移动台高度修正，d是基站到移动台距离(公里)，Lmod是Okumura-Hata模型不同地形下的修正。
计算得到覆盖半径为880米，所以得到基站站距为1760米，实际工程中根据不同地形地貌需要对传播模型进行修正，所以取GSM网基站站距为1000～1500米较为合适。
3.2有切换关系的基站站距
对于时速500公里/小时的高铁，要保证切换成功，则需要基站间的覆盖重叠区域足够大，根据本文前面的计算两基站之间的覆盖重叠区域应为1400米左右，所以在有切换关系的基站站距的规划由切换需求和电平需求两者较大的一方决定。
4、制定合理的邻区关系
在除站台的其它区域大网和专网不设置切换关系，在高铁专网覆盖区域内如果有用户从大网向专网切换，会造成专网吸收大量大网话务，造成专网容量不足，如果有用户从专网向大网切换，则会造成用户接收电平随着列车移动而迅速下降而造成掉话或脱网。
在与铁路交汇的公路等其它交通干线，为了防止由于移动台误入专网(例如在idle模式下的小区重选)，而在远离专网覆盖区域时因为无切换邻区而掉话的情况，在交汇处定义专网向大网的单向切换关系。
为保证大网和专网的顺利切换，在车站站台设置冗余切换重叠区域，设置2个连续重叠覆盖区域，使移动台有足够时间进行网间切换。
5、容量估算
假设我们设置连续6个基站为同小区，站距为1.5公里，则一个小区的覆盖长度约为9公里，假设在同一小区内同时只有2列高铁通过，每趟列车上用用户1000人，移动市场占有率为75%，则同一时刻在同一小区的用户为1500人，每用户忙时话务量取0.02erl，则通过计算每小区容量配置为6载频左右即可。TD网络目前用户渗透率还不高，初期配置单载扇即可。
四、总结
本文阐述了移动GSM和TD网络在时速500公里/小时高铁沿线，进行网络覆盖规划时的若干要点，首先对比了专网和现网调整两种方式的优缺点，再分析了如何抑制多普勒频移、确定合理的站距和邻区关系以及大致分析了容量配置情况。
参考文献
高速铁路通信 篇5
史云侠
（中国铁建电气化局集团第一工程有限公司河南471013）
摘 要：近年来，随着我国铁路事故的频发使得铁路工程的安全性评估成为了全社会所瞩目的一项重要工作，而影响铁路安全性的最主要因素，则是通信工程的是否完备。因此，在铁路通信工程开工后，必须对铁路通信工程进行全方位的质量控制工作，这不仅仅是铁路通信工程自身发展的基本性需求更是响应我国和谐社会构建历程中的一个重要要求。为此，本文对铁路通信工程的施工技术要点及质量控制措施进行了详细的探讨，以供广大同仁参考借鉴。
关键词：铁路通信工程；施工技术；质量控制
引 言：铁路通信系统是保证行车安全、提高运输效率、提高现代化管理水平和传递信息的重要基础设施之一，其施工质量直接关系着通信系统的正常运行。因此，施工时应严格执行有关施工规范的要求，深刻领会设计意图，为工程顺利开通及通信系统的正常运行奠定基础。铁路通信系统的发展现状
随着我国经济社会的发展，铁路通信技术水平也得到了很大的提高，起初铁路通信采用电报电话机和传真设备，后来采用了电缆和架空线开载波通信，接着又采用卫星通信和中短波通信，到现今采用光纤通信和其他通信技术。按照地区和范围的不同，可以将铁路通信分为铁路站内通信、地区通信和区段通信等；其还可以根据业务不同的性质划分为铁路公共通信和专用通信。现代通信技术在铁路中的运用
2.1无线接入网
高速运动是铁路列车的特点，所以无线接入网在铁路通信网络中占有很大的比重。当然，固定位置的单位、车站（场）和各种固定设施之间的通信方式，我们首选方案仍然是采用SDH光同步数字传输设备来进行组建，与此同时考虑采用数字环路载波设备和远端用户单元，使组网更加方便、灵活。组网的过程中要同时考虑效益与投资，可以使系统不仅能满足近几年内铁路通信的需求，而且还能够为出行的旅客和地面用户提供先进的电信业务。另外，采用网络IP通信以及ATM交换等先进技术来构成光纤用户接入网及通信主干网。比如，采用“双纤单向环”的接入方式，其不仅具有传输质量高、安全、高速、价格合理等光纤通信所特有的优点外，而且还具有设备备用、路由迂回等优点，而且具有自愈合的功能，从而使系统的可靠性大大地提高。
2.2 集群通信系统
集群通信系统是集通信、交换、控制于一体，采用无线拨号的方式把一组信道自动地分配给系统的内部用户，可以最大限度地利用频率资源和系统资源，提
高服务质量，降低系统内呼损耗。由于它具有强拆、强插、群呼、组呼等功能，特别适合在指挥调度以及抢险应急等场合应用，并较好地解决了通信频率如何合理分配的老大难问题，因此倍受专业运营管理部门的喜爱，是现代移动铁路通信方式的首选类型。当然这一系统还存在一些不足和缺点，其中主要包括采用动态的频率分配问题，没有考虑到与周围公用网络的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在容易受干扰、信息丢失现象、保密性不强等，虽然此类缺点对于话音通信的影响不是太大，但是会对调度指挥中心与列车之间的实时双向数据通信造成极大的影响，所以对于数据通信要求较高的场合并不适合。铁路通信工程施工技术概述
铁路上用到的通信工程技术主要分为铁路传输技术、接入网技术以及电源技术。因此，铁路通信工程的施工主要围绕以下三个方面展开。
3.1电、光缆线路施工技术
电、光缆线路是铁路通信的重要组成，其施工质量的好坏直接影响铁路整体通信系统的运行。在电、光缆线路施工时，线路应选用直埋敷设方式。通过挖沟及开槽，将线缆直接埋至地下的方式即为直埋敷设方式，无需建筑杆路以及地下管道。因此，直埋敷设方式能够省去多余接头。其具体实施应当严格按设计要求展开。
3.2 铁路通信接入网技术
3.2.1铁路通信无线接入网技术
（1）固定无线接入技术和应用
固定无线接入技术主要是用于提供基本的电话业务的无线接入技术，主要是利用卫星、微蜂窝通信或者无绳通信以实现对有效信息的传输。使用固定无线接入技术，主要是在某一区段或者全部区采用无线传输媒介向用户提供终端业务服务。
（2）移动无线接入技术
移动无线接入技术主要是采用时分复用和时分多址技术，其传输的路径是点对点或者点对多点的方式实现的。该技术主要由微波中心站、中继站、端站、网管中心组成。移动无线接入技术将会是铁路通信未来发展的趋势，移动无线接入技术能够实现列车之间进行数据通信、连接互联网。
3.2.2 铁路通信有线接入网技术
（1）光纤接入网技术
光纤是光纤接入网中的主干馈线部分的传输媒介。其主要的技术有：SDH技术，在接入网中采用SDH技术，能够和ATM交换机为用户提供视频、音频等服务，实现传输宽带和传输容量按需分配的合理配置；光接入复用技术，该技术面向的群体是大型用户或者远离交换机的用户而采用光接入系统或者通用光接入复用
系统，而且在交换机和用户之间建立起专用光纤链路，以形成星形网络结构。
（2）金属线接入施工技术
金属线接入技术在非加感电缆上，通过数字信号处理增加金属对各类绞线的传输容量，并向用户提供多种综合性的接入业务。主要包括ADSL非对称数字用户环路技术、高速数字用户环路技术、用户线增容技术以及高比特数字用户环路技术
3.3 铁路通信中电源的施工技术
3.3.1 铁路通信网的负荷级别
铁路通信网将分枢纽以下的设备列为二级负荷，供电是由一路交流电源控制，但当在附近出现第二路交流电源时，这时供电可由两路交流电源供应；而将分枢纽及以上的设备列为一级负荷，需要分别从不同母线段引两路实现供电，或者从两所变电所引出一路，即由两路交流电源供电。
3.3.2 自备发电电源
通常情况下，油机发电机组是铁路的通信系统的首选自备发电电源。当在风速比较低或者日照条件很好的情况下可采用太阳能电源或风力发电电源作为备用电源。目前，自备交流发电常采用了以下三种设备：自动投入、撤出、供应性能的自动化设备。此外，自备发电电源要求必须具备标准化的通信协议和接口，确保能实现遥测、遥控功能。
3.3.3整流设备
因高频开关技术的整流设备具有扩容方便、重量轻体积小并且有较高的效率和功率因数等特点，且能调节输入交流电压的大幅度变动，而相控电源却是噪声大、精度低，因此这种高频开关技术取代了相控电源，并在铁路通信系统的整流设备得到了广泛的应用。铁路通信工程的施工技术要点
铁路通信工程的施工要点主要集中在光缆线路和电缆线路两类线路之间。光缆线路和电缆线路的施工是贯通着整个铁路通信工程一项重要工作，也是整个铁路通信系统的最主要安全保障。因此，在电、光缆线路施工中还须注意下面几个技术要点。
4.1 为了避免造成损失，电、光缆线路的选择一定要根据其他合作单位提供的管线平面图进行，且不可盲目的施工。
4.2 光缆的最小弯曲半径不宜小于光缆外径的14倍，且在施工过程中应控制不小于25倍。
4.3 放置光缆的拉力不应大于光缆的允许张力值。
4.4 有接头点的光缆必须地置在预留的坑中同时做好防护。
4.5光缆布放过程中或布放后，应该及时注意和检查光缆外皮，如果出现有破损的应立即修理。
4.6 必须采用自动熔接机对通信光缆进行熔接。
4.7 光纤运作范围必须保持环境整洁，在不间断作业过程中必须特别注意采取防尘、防震以及防潮措施。且光缆的连接位置及材料须保持干净整洁。铁路通信工程施工的具体质量控制措施
5.1 光电缆沟深符合设计和施工规范标准，光电缆沟与其它建筑物的距离符合施工规范要求，光电缆沟底平直。当径路需要更改时，由施工技术负责人会同监理工程师确认，得到同意后方可更改，并在径路台帐上注明；对特殊情况无法达到沟深要求时，采用钢管、水泥槽或复合阻燃槽对电缆进行防护。
5.2 光电缆装车时，最好使用吊车装卸，不得损伤光电缆和光电缆盘，装载后光电缆固定牢固，严禁将光电缆盘平放在车上。
5.3 人工抬放光电缆时，人员间隔不宜间隔过大，严禁压、折、摔、拖、扭曲，不得用机械或人工在地上拖拉。
5.4 光电缆穿过防护管时，在管口安放防护环或喇叭口，涂抹润滑油，避免损伤光电缆外护套；发现光电缆塑料护套损伤，及时用沥青热涂再缠绕热缩带处理。
5.5 在敷缆前清除沟内杂物，回填时填满压实，沟内不得掺入杂草、树叶等杂质或填入石块；回填后清理因开挖光电缆沟对道床石碴或周围环境所造成的污染。
5.6 电缆的接续无绝缘障碍，无混线、断线、端别和组别错误。
5.7 严格执行光电缆“三测试”制度，敷设前进行单盘测试，光电缆敷设接续后进行电气性能测试，光电缆敷设完毕后进行全程性能测试，保证隐蔽后，电气性能良好。
5.8 电缆的芯线编把、分线及绑扎线扣均匀、整齐、紧密，线扣连接整齐、顺直，电缆芯线的端子上线整齐、顺直，焊头光滑均匀，无假焊或脱焊现象。结束语
综上所述，在铁路通信工程建设的过程中，要选择既能满足当前铁路通信发展要求，又能适应未来铁路通信发展要求的通信技术，并且在施工过程须保持严格谨慎，根据实际地形，充分考虑各种影响因素权衡施工，从而确保铁路通信工程建设的顺利进行。
参考文献：
高速铁路通信 篇6
这是目前世界上标准最高、规模最大，一次建成里程最长的高速铁路，也是我国一次投资规模最大的铁路建设项目。
在中国铁路昂然迈入高速时代之际，这将是一条里程碑式的铁路。它的意义，其实超越了铁路本身——它将为这个正在和平崛起的国家注入新的动力，也将成为这个正在实现伟大复兴的民族的一个象征。
一条期盼已久的高速铁路
这条铁路备受关注。因为它连接着中国最重要的两座城市，沿线还居住着全国1/4以上的人口，GDP占到全国的40％。
既有的京沪铁路是一条百年老线。目前，它以仅占全国铁路营运线2％的里程，承担了全国铁路客运量和货物周转量的10.2％和7.2％，运输密度是全国铁路平均运输密度的4倍。
多年来，京沪线一直是我国铁路运输最繁忙、能力最紧张的干线。在刚刚过去的2007年，京沪线平均每公里客运密度为4782万人公里、货运密度为6277万吨公里，分别为全国铁路平均密度的5.2倍和2.1倍，处于极度饱和状态。
各项数据印证着一个事实长期紧张、全线紧张、全面紧张的京沪铁路，作为一条客货混运的铁路大干线，仅通过本线扩能改造已难以为继。
京沪之间的交通线贯穿北京、天津、河北、山东、安徽、江苏、上海七省市，连接环渤海和长江三角洲两大经济圈。改革开放以来，沿线经济快速增长，流动人口大幅度增加，形成我国最发达的一条经济长廊。
北京社科院经济研究所副所长赵弘认为，交通是区域经济发展的根基，作为基础性交通工具，京沪铁路运力严重不足，已经成为制约两大区域经济发展的“瓶颈”。
因此，从20世纪90年代开始，专家一直呼吁在京沪问建设高速铁路以缓解运输压力。1990年，修建京沪高速铁路的相关可行性研究被提上有关部门的议事日程。1992年5月，铁道科学研究院拟定提交了《京沪高速铁路可行性研究报告》。1994年年底，铁道部联合当时的国家科委、国家计委、国家经贸委和国家体改委共同推出的《京沪高速铁路重大技术经济问题前期研究报告》称，建设京沪高速铁路从现实发展考虑是迫切需要的，在技术上是可行的、经济上是合理的，国力是能够承受的，建设资金是有可能解决的。
京沪高速铁路终于在2006年3月正式立项，2007年8月批准可研。
10多年来，铁路部门围绕前期论证、科研攻关、勘察设计、装备制造、施工组织、建设管理等方面做了大量工作，目前已基本形成了我国高速铁路技术体系。
历经17年，京沪高速铁路终于开工，全长1318公里，设计时速为350公里，初期运行时速为300公里，项目总投资2209.4亿元，为一次建成的双线电气化高速铁路，建设工期5年左右。
京沪高速铁路自北京南站引出，终到上海虹桥站，途经七省市的66个县、11个百万以上人口的大城市。全线车站21座，其中北京南、天津西、济南西、南京南、虹桥为始发和终到站。这条高速铁路建成后，京沪间将实现客货分线运输，高速铁路每年单向旅客输送能力可达8000万人，既有京沪线每年货物输送能力可达到1亿吨以上，将从根本上解决京沪铁路通道“瓶颈”制约的问题，为东部地区率先基本实现现代化提供可靠运力保证。
届时，高速铁路本线将大量开行时速300公里高速动车组列车，在既有京沪线保留开行部分普速旅客列车。同时，铁路与其他交通方式可以更好地实现优势互补。这将使我国东部地区的交通运输体系更加完善，为广大旅客提供更加丰富的运输产品，从而满足不同层次旅客出行的需要。
京沪高速铁路所带来的交通基础设施的重大变化，将对东部地区乃至国家的经济结构、生产力布局产生深刻影响，促进产业结构的优化升级和经济发展方式的转变。同时，与高速铁路相关的机械、电子、通信、信息、建材、环保等产业，将获得更多的市场空间和发展机遇，促进自主创新能力和竞争力的提高。
“长三角”的民营企业众多，资本优势明显。京沪高铁的建设将有助于“长三角”相对丰富的企业家和资本北上，与京津冀相对丰富的资源、技术与土地相结合，促进京津冀的经济发展，而随着客货分流与货运能力的提高，京津冀地区甚至晋、蒙相对丰富的能源也可以更多地南下，满足“长三角”经济增长对能源的巨大需求缺口。
建设这条高速铁路，并不是单纯为了追求运行速度，根本的原因是要满足国民经济发展的需要。
我国人多、地少、资源短缺的基本国情，在京沪高速铁路所经地区表现得更为典型。日益严重的人口、资源、环境压力，已经成为影响我国尤其是东部地区经济社会又好又快发展的主要障碍。建设京沪高速铁路，将使铁路占地少、能耗低，污染小、成本低、运量大、全天候运行的比较优势得到充分发挥，在发展运输生产力的同时，能够有效降低单位运量对土地、能源等资源的占用或消耗，减少对环境造成的污染，降低全社会的运输成本，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。
高速铁路在能源消耗、环境保护方面优势突出。高速铁路采用电力牵引，因此消除了粉尘、煤烟和其他废气污染，噪声比高速公路低5分贝至10分贝。根据我国的研究，每人公里污染治理费用假设高速铁路为1，则高速公路为3.76，飞机为5.21。
高速铁路是高新技术在铁路上的集中反映，使交通运输结构发生了新的重大变化，是当代经济、社会、科技、交通发展的必然产物，是世界“交通革命”的一个重要标志。
以北京至上海为例，在正常天气情况下，乘飞机的旅行全程时间(含市区至机场、侯检等全部时间)为5个小时左右，如果乘高速铁路的直达列车，全程旅行时间则为5个小时。高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是其他任何交通工具无法比拟的。
根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，京沪高速铁路将承担约2／3的跨线客流。预计京沪高速铁路区段客流密度在2020年将达到近7000万人。
国家发展和改革委交通司司长王庆云在接受媒体采访时指出，以京沪高铁建设为标志，接下来的几年将是我国铁路现代化的重要发展期。
一条亮点纷呈的高速铁路
作为总投资超过三峡工程的大型建设项目，京沪高速铁路究竟有哪些技术优势?
北京交通大学教授纪嘉伦分析，目前国际上已建成高速铁路的10多个国家，都无一例外选择了轮轨技术。京沪高铁长达1318公里，而我国的高速铁路又是刚刚起步，在这种情况下，选择在一些国家经历了三四十年发展历史，国内已掌握了大
部分技术，线路、桥梁等施工难度要小一些的高速轮轨技术，更为稳妥。
铁道部总工程师何华武介绍，建设京沪高速铁路首先要面对区域地面沉降、软土和松软土、岩溶、滑坡和活动断裂带等复杂地质，采用高速大跨深水桥梁建造、深厚软土和松软土地基沉降控制以及无砟轨道制造、长轨铺设及焊接、轨道减振和降噪、高速动车组列车等一系列高新技术。
——高速铁路对技术精度要求很高。如，钢轨间的距离误差不能超过正负2毫米，否则呼啸疾驰的列车就会有倾覆的危险，这就要有高科技的施工技术作保障。
——铁路路枕的强度能否抵御时速350公里列车的冲击也是一大难题。未来，高速铁路钢轨的耐久度将比现有钢轨提高数倍，所用车体也将全部使用铝合金材料，追求轻量化的效果。
——京沪高铁将会采用先进的高速动车组技术。
究竟什么是高速动车组技术?
“我们现在乘坐的普通列车是依靠机车牵引的，车厢本身并不具有动力，不会‘自己跑’。这是一种动力集中技术。而动车组列车车厢本身具有动力，在列车运行的时候，每节车厢自带动力，会‘自己跑’。也就是把动力分散在聚合成整列动车组的动力，达到高速运行。”铁道部副总工程师，运输局局长张曙光介绍，“高速动车组列车每节车厢下面都装有比现有动车组动力更强大的电力驱动系统：高速铁路钢轨和既有轨道一样宽，但高速铁路的钢轨标准更高，高速动车组列车行驶会更平稳。”
京沪高铁项目按照“五性”理念，规划设计、建设了与之相匹配的一批功能强大、设施先进、服务一流的现代化铁路客站，并按照现代综合交通枢纽的建设理念，实现了多种交通方式的无缝衔接。特大城市新建与既有的主要车站均设便捷联络通道，实现多站到发，方便旅客出行。
北京南站、上海虹桥站及其间的南京南站，3个亮点串起了这条铁路线。正在加紧施工建设的北京南站主体建筑于2007年年底成功封顶。北京南站的设计规模为13台24线。根据北京市总体规划，京津城际铁路、京沪高速铁路分别从东西两端引入北京南站。同时，北京南站将形成集国铁、地铁、市郊铁路、公交系统为一体的大型综合交通枢纽。
京沪高速铁路的一个突出亮点是正线的244座桥梁，总延长达1060.6公里。其中，全长9.273公里的大胜关长江桥主桥最大跨度336米，是目前国际上设计时速300公里级别中最大跨度的高速铁路桥梁。全长164.85公里的丹阳至昆山特大桥，由丹阳以东进入苏南平原，丹阳至昆山全部采用高架桥梁通过，沿途经过常州、无锡、苏州、昆山等经济发达地区。
对此，京沪高速铁路建设总指挥长卢春房介绍说，京沪高速铁路采用以桥代路的方法，桥梁占全线的80.5％，将最大可能地减少耕地占用，节约耕地近16000亩。“节约理念将始终贯穿京沪高速铁路建设全过程，致力于将工程建设成为一项节约型工程。”
高速铁路是信息技术、自动控制技术和新材料、新工艺等多种技术门类、多种专业合成的高新技术集成，代表了当今世界铁路技术的最高成就。中国铁路人通过大量的试验研究，初步建立并逐步完善了我国高速铁路自主知识产权体系。
高速铁路动车组的最高运行速度在时速250公里以上，许多传统技术已经不能适应，必须采用一系列新技术。其中，关键技术主要包括，交流传动技术、高速转向架技术、制动技术、车体技术、车辆连接技术，列车故障监测与诊断系统等。京沪高速铁路采用牵引功率大、轴重小，启动加速性能好、可靠性强、列车利用率高和编组灵活的动力分散高速动车组。这也是当今世界高速动车组技术的发展方向。
我国客运专线运营调度系统是世界上规模最庞大、结构最复杂的调度系统。京沪高速铁路运营调度系统的应用软件全部由国内企业自主开发，满足了铁路运营调度系统的安全要求，系统需要的硬件采用开放的国际标准设备或本地化生产的设备。整个建设过程将坚持自主创新，形成我国拥有客运专线自主知识产权的技术、产品、品牌，从而形成适应京沪高速铁路的调度指挥管理体系。
一条植根科学发展理念的高速铁路
“铁路发展为人民，铁路建设为民生。”京沪高速铁路将证明，这绝非一句口号。
京沪高铁建成后，北京至上海高速列车全程运行时间只需5个小时，比目前京沪间特快列车缩短9个小时左右。这9个小时，对经常出差的赵先生来说，有着极大的吸引力。在上海一家外企工作的赵先生，平均一个月要有一周左右的时间花费在往返京沪的路上。京沪高速铁路的贯通，将为他省下大把的时间。赵先生说，“现在来看，这条高速铁路能为我节省一半的时间，也就是说多了3个工作日。对我来说，这3个工作日很重要!”
对赵先生来说，大提速意味着更好的业绩或更多的休闲，而对沿线企业来说，则意味着机会和利润。徐工集团地处京沪之间的徐州，是我国工程机械行业的头号企业，市场占有率超过50％。他们急切地盼望着京沪高速尽早开工。徐工集团董事长王民说“徐州本来是经济洼地。如果高水平的人才到徐州的话，他会在各方面感到不方便。京沪高速铁路开通后，我不用把总部搬到上海和北京，就会有人才和信息过来。”
旅客、企业乃至全社会的期望，鞭策着铁路的发展。党的十六大以来，中国铁路始终坚持科学发展、和谐发展理念，立足民生，服务经济社会大局。如今，京沪高速铁路又站在了中国铁路发展的一块高地上，唱响了科学发展、和谐发展的主旋律。这段旋律贯穿于京沪高速铁路系统集成全过程，贯穿于京沪高速铁路项目融资全过程，贯穿于京沪高速铁路建设管理全过程。
作为我国一次投资规模最大的建设项目，京沪高速铁路总投资达2209.4亿元。没有雄厚的资金支撑，要实现中国高速铁路的科学发展宏图是不可能的。
数千亿元的资金哪里来?铁路始终坚持“政府主导、多元化投资、市场化运作”，与多家社会投资者洽谈磋商，经过两年多有效工作，除地方政府以征地拆迁费用作价入股230.2亿元外，京沪高速铁路通过市场化运作，成功引入了纯商业运作的保险资金和社保资金共260亿元，实现了融资渠道多样化、投资主体多元化。
目前，京沪高速铁路股份有限公司注册资本金为1150亿元。
据相关人士透露，资本金以外的资金将按国家批复使用中国工商银行、国家开发银行、中国建设银行、中国银行等的贷款，目前均已获得各银行的贷款承诺函。今后，为降低资金成本，将研究发行部分企业债券等融资形式。
多元投资主体、多种筹资渠道、多样融资方式，不仅为京沪高速铁路建设提供了雄厚的资金支持，而且为中国铁路建设一改以往仅靠中央财政
投资模式提供了样板。
建设世界一流高速铁路，是京沪高速铁路建设管理所追求的至高目标。“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设理念将会贯穿于京沪高速铁路建设的全过程，致力于把京沪高速铁路建设成为环境友好、资源节约、和谐稳定的精品工程。
“高速铁路主要涵盖工务工程、牵引供电、通信信号、电动车组、运营调度、客运服务六个系统。各系统间既自成体又相互关联，既有硬件接口又有软件联系，对整体性和系统性的要求非常高。”铁道部副总工程师张曙光说，“其实，京沪高速铁路系统集成的过程，就是中国高速铁路技术体系建立的过程。”
北京交通大学教授纪嘉伦评价道“借鉴国外高速铁路建设的成功经验，充分利用国内铁路的技术储备，坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新工作思路，按照自主系统集成，重点突破设计技术、关键设备国产化技术、施工管理技术、综合检测技术，形成具有自主知识产权的高速铁路技术平台和标准体系，必将推动中国铁路驶上科学发展的轨道。”
“对于京沪高速铁路而言，从设计到建设的每个环节都浸透着环保理念。看看设计者为让全线22座隧道达到环保要求而倾注的心血，就能切身体会到‘把京沪高速铁路建设成为环境友好型工程’并不是一句空话。”铁道科学研究院教授何邦模说。
京沪高速铁路是国内时速最高的客运专线，高速列车进入隧道后诱发的瞬变压力和洞口微气压波对旅客和附近的居民的影响比较大。高速铁路的设计者充分考虑到旅客的乘车舒适度，采用的增大隧道的结构断面面积(本线隧道断面有效面积为100平方米)和在距离居民比较近或有特殊环境要求的隧道洞口修建洞口缓冲结构，能有效消除高速铁路对周围环境的影响。
沿线隧道设计充分体现了“以人为本”的设计理念，设计充分考虑了隧道防灾疏散要求。在隧道两侧设置贯通整个隧道的救援通道，供救援人员使用。
另外，京沪高速铁路还采用高标准的轨道系统和轨面平顺保障技术，高性能的动车空气动力学设计和整体式的声屏障方案确保在运营期将噪声控制在较低水平，采用减振线路设计降低振动影响，保障居民区和高架桥式车站环境舒适。
在科学发展观的引导下，京沪高速铁路还非常注重节能方案设计。从线路规划到站场布局及能源利用，再到动车组的动力提供，都在这方面下足了工夫。
高速铁路通信 篇7
GSM-R系统应用起源于欧洲铁路, 我国21世纪初引入这一系统, 特别是在高速铁路上, 作为指挥高速列车行车及调度的无线通信系统。GSM-R系统的正常运行对于保障行车安全具有非常重要的意义, 因此对系统状态进行检测是不可或缺的。对GSM-R系统的检测可分为2个阶段, 第一阶段是在高铁线路GSM-R通信系统建设完毕开通运营前, 使用动态检测系统检测网络的各项指标是否符合开通运营条件, 即联调联试;第二阶段是高铁线路运营过程中的日常动态检测, 及时监测通信设备及系统的运用状态, 为养护维修相关部门提供重要的参考。
目前, 已经有国外采购和国产化的G S M-R检测系统 (硬件和软件) 在0号高速综合检测列车上应用, 每个月对全路各高速铁路线路进行日常检测;更高速度的综合检测列车GSM-R检测系统也已用于京沪高速铁路的日常通信检测, 检测项目主要包括无线场强覆盖、语音服务质量、电路域 (CSD) 服务质量和分组域 (GPRS) 服务质量等。
2 检测系统软硬件平台
2.1 系统架构
根据《GSM-R无线网络覆盖和服务质量 (Qo S) 测试方法》中规定的对GSM-R系统服务质量的检测项目, 新一代高速综合检测列车通信检测系统 (见图1) 由中央处理服务器、同步定位子系统、电磁环境检测子系统、GSM-R无线场强覆盖检测子系统、GSM-R服务质量检测子系统和GPRS及应用功能检测子系统等构成。其中, 中央处理服务器是整个通信检测系统的神经中枢, 不仅为上述5个子系统的硬件设备提供与中央处理服务器交互的接口, 还为车载软件提供软硬件平台;同步定位子系统承担为综合测试系统提供当前列车运行速度、公里标和经纬度等时空同步信息的任务;电磁环境检测是确保GSM-R系统业务在空中接口环节可靠性的前提条件;无线场强覆盖检测是确保GSM-R系统服务质量的物理基础, QoS检测指标是GSM-R网络性能的体现;应用功能检测可直接反映出业务应用层端到端业务的工作状态, 为了掌握GSM-R系统及其设备的运行状态, 需要对上述4个层次的项目进行全面检测。
由图1可以看出, 新型GSM-R检测系统是一个统一的整体, 各个检测子系统可分别工作也可联合工作。系统可根据列车运行线路等级 (CTCS-2级、CTCS-3级) 设定不同的检测项目, 配置方便灵活, 使检测参数更加丰富, 有助于检测数据的综合分析。使用带信令的检测模块可以同时完成CSD通信特性测试和网络特性测试。GPRS测试与调度命令及车次号传输测试融合为一个整体, 减少设备数量, 既降低测试成本, 又减少检测对运营通信的影响。
GSM-R检测系统硬件平台使用高度集成化结构, 用于服务质量测试的通信模块和基于CPCI总线的中央处理服务器及同步定位子系统的部件都可以在不拆开机箱的情况下进行安装和拆卸, 便于设备更换和维修;此外, 硬件平台除保证现有设备使用接口外, 还预留多个USB、COM、LAN、SATA、DVI等接口, 便于硬件系统进行必要扩展。
由于硬件系统高度集成化, 可以不再使用CIR作为检测系统的一部分, 检测系统中的通信模块可以作为语音通话使用, 在操作界面上可以输入被叫号码发起语音通话, 测试模块的音频信息连接到放大器接入话筒和手柄完成操作。目前, 该新型GSM-R检测系统的硬件结构已经获得国家专利。
2.2 软件系统组成
软件系统分为3个独立部分, 车载端的同步定位软件、GSM-R综合测试软件及地面端的配合测试软件。其中, 同步定位软件通过采集连接CPCI总线脉冲记数卡的记数值和GPS信息为综合测试系统提供速度、里程和经纬度等时空信息, 也可以连接现有检测列车综合同步信息进行自动定位和距离校准。
GSM-R综合测试软件分为实时测试、数据回放分析和后台统计分析三大类功能。实时测试功能根据不同类型的线路配置不同的检测项目, 可以完成包括语音短呼、长呼、电路域 (CSD) 服务质量、分组域 (GPRS) 服务质量在内的Qo S测试功能及调度命令等应用测试功能, 在实时测试过程中伴随着信令解析、电子地图显示等辅助功能。回放分析根据实时测试过程中存储的测试文件, 模拟再现整个测试过程, 回放过程中可对数据和曲线进行联动分析。联动分析指当处于非正在回放状态时 (回放完毕, 暂停回放, 停止回放) , 可以使用鼠标双击曲线绘图区域的某一个公里标处, 其他实时的视图或列表也相应定位到该公里标处, 这样可以进行故障联合定位与原因查找。
地面端的配合测试软件主要完成Qo S的配合测试。可作为语音呼叫测试中的FAS台, 自动接听车载端的呼叫;可作为电路域服务质量 (CSD) 中数据传输延时和干扰率测试的地面服务器, 自动接听车载端呼叫并按指令与车载端交互帧数据;还可作为分组域服务质量测试的服务器, 与车载端配合完成分组域的传输时延 (Ping和UDP) 测试和网络吞吐量 (FTP上传/下载) 测试。
同步定位子系统的加入使综合测试系统能够与现有车载检测系统在原有硬件基础上完成软件的无缝升级;综合测试系统的松耦合模块化设计方便系统二次开发和升级, 信令解析和联动分析为故障准确定位提供重要指导。
3 检测数据分析处理
新型G S M-R检测系统的典型数据分析处理功能大致分为三类: (1) 测试数据的实时显示、存储和统计 (见图2) ; (2) 网络特性数据 (信令) 的实时解析; (3) 测试数据的联动同步分析。联动同步分为2个方面, 一是同一模块不同显示状态的同步, 二是不同检测模块的定位同步。
在使用GSM-R检测软件进行实时检测之前, 需要为每个设备配置相应的检测任务, 包括语音短呼测试、长呼测试、CSD中的连接建立时延、数据传输时延和传输干扰率测试、分组域服务质量中的数据传输时延 (Ping和UDP) 测试和吞吐量 (FTP上传/下载) 测试、网络注册时延测试和应用功能测试。实时测试过程中, 对于每个测试任务除显示单次测试结果外, 还提供实时的统计信息, 如成功率、失败率、连接失效率、丢包率、统计建立时延和传输时延等。图2下半部给出以短呼测试为实例的实时测试记录列表和实时统计列表, 这些实时统计列表将是生成统计结果报表的根本依据。
为了更好地检测网络的运行状态, 获取尽可能多的网络状态参数及信息, 对网络无线接口Um与网络交互的信令进行采集和解析具有非常重要的意义。新型GSM-R检测系统软件可以使用2 W或8 W带信令模块进行信令采集, 并利用帧格式规则进行信令的全解析。
测试数据和信令信息的多样化为信息组合定位网络故障提供了可能性, 而联动同步分析为准确定位网络故障提供了重要保障。图3是联动同步分析测试数据回放视图, 在这个界面中可以点击任一个显示窗口, 其他窗口都可以用相关标记同步到同一公里标的检测数据上。点击图3左下部的层三信令, 在曲线上显示标记处信令对应的接收电平、通信质量、C/等指标, 同时图3右下方显示出这个信令的具体解析内容。除此之外, 同一测试任务和不同测试任务的其他没显示的视图也已经同步到相同公里标处的数据上。上述部分或所有同步信息的组合能够更加准确地定位网络事件的原因:如由服务小区和最强的邻小区电平忽高忽低引起的乒乓切换、切换失败原因、掉话原因 (电平低或话音质量差) 等, 进而为网络优化提供依据。
4 结束语
未来的检测系统将向着便携式和自动化 (无人值守) 方向发展, 硬件平台将更加高度集成化和多样化, 也能给为网络状态检测和数据分析处理提供更加有力的手段。
参考文献
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现代通信技术在高速铁路中的应用 篇8
一、高速铁路应用现代通信技术的重要性
在科技高速发展情况下,现代通信技术也朝着数字化、宽带化、智能化、高速化及个人化等各个方面发展,通过现代通信技术的有效应用,使用者能够在任何时间、地点通过视频、数据以及语音等实现信息交流,提升生活品质,提高工作效率。在高速铁路中应用现代通信技术,不但能够让列车上的乘客真正感受到现代化通信技术带来的方便与快捷,还能让乘客坐在车厢中犹如坐在办公室一样,完全不受任通信硬件设施的阻碍,正常的与外界进行信息传递,获取自己想要的信息资源,实现移动办公。
高速铁路的重要特征之一就是运行速度高,不仅运行速度高,还要更安全、更方便,自然技术要求就更高。然而想要实现这些要求,必须要通过现代通信技术来支撑,只有构建出技术先进、功能完善的通信网络,并辅以界面友好的交互界面,才能够实现高速铁路的自动控制、提升运输速度及运输效率,给铁路系统提供出全方位通信业务。
二、高速铁路中应用现代通信技术
高速铁路应用现代通信技术范围比较多,本文就选择几个重要方面阐述其应用。
2.1将GSM-R应用于列车调度系统
GSM-R是Globle Systen of Mobile for Railway的缩写,意思为铁路移动全球系统。它是为了满足铁路在移动通信方面的特殊需求而设计的专用系统,在系统功能上已经超越了GSM,是一项比较成熟的实用性技术。
近年来由于铁路的提速以及铁路运输的不断发展,为了能让运输过程变得更高效、更安全,列车调度系统针对那些运输压力大的铁路干线,都陆续开通了某些新的数据业务,以便缓解通信方面的压力。除此之外,还必须对原系统中的天线高度以及天线方向进行适当的调整,使沿线的场强能在覆盖范围上得到拓展;而弱场问题要想得到有效地改善,就应该添置相应的设备让地面与列车之间形成一个双向无线通信系统。采用了GSM-R列车调度系统,能够将列车运行经过地点以及沿途各个站点动态情况显示在大屏幕上,调度中心经过网络就可以发出各种指令。一旦出现突发事件,能够利用该网络平台通过无线通信业务,指挥人员能够实时掌握各个救援情况,掌握调度人员、助理值班员、车站值班员及机车司机等,能够及时指挥与控制事件。如今高速铁路上主要是采用无线列调为主,通过该网络平台能够轻松进行行车调度,实现机车司机、调度员及车站值班人员间通信,以及机车司机、车站值班人员与运转车长间各种通信。
2.2应用于安全监控车辆系统中
随着科学技术的不断发展,铁路部分在其发展过程中,也提出了必须继续深化铁路信息化建设的要求,而要想真正达到这一要求,必须要采用通信传输技术与信息网络强化安全运行控制管理。主要是以动态图像监控货车运行故障、红外线探测轴温智能跟踪等,联合形成多专业、多层次及多部门安全运行监控体系,进而确保整个运行线的安全监控水平。尤其是应用了短距离Wi Max及Wi Fi的无线传输技术有机结合的传感器,以及长距离的有线线路共同形成网络,给铁路安全监控提供移动装备条件。在红外线探测轴温系统中(THDS),每间隔30公里就需要安装上红外线探头,用来测试红外线的轴温,同时结合六十万辆的货车配备RFID标签,能够检测车辆号码及每一根轴轮温度,如今在这个方面已经逐渐实现了集中报警、分散检测、网络运行、信息共享及远程监控的防范预警体系,提升了车辆安全能力。同时还在机车与客运车辆上加设传感系统,能够静态和动态测定线路钢轨、隧道及桥梁的数据,进而实现了双重检测监控,有效提升了高速铁路运行中整体安全系数。除了THDS之外,还有TPDS(地面安全检测运行状态系统)、TADS(轨边诊断早期故障系统)等,这些系统形成铁路车辆监控安全系统,该系统主要是应用网络化、智能化及信息化技术,实现了对高速客货车进行数据集中、动态检测、联网运行、信息共享以及远程监控。如今所有货车车辆与机车上均安装上了电子标签,在各个编组站、区段站、分界站等都安装上了地面识别设备,还把车号识别信息传送到铁路总局。总局中建立有全路车辆的动态库,就能够计算出各个路局目前车辆的保有量,经过和确报信息匹配,就能够掌握车辆是空还是重状态,以及重车装置的内容与去向,掌握车辆的位置、机动车的位置等。
同时安全监控系统中所用通信网络也在逐渐加强自身网络安全建设,其一是实行了外部访问服务网、生产服务网以及内部服务网三者分离,内外网间需要通过身份认证进行动态隔离与交换技术。主要涉及到了计算机控制平台、路由器、防火墙等各个系统的调试。现在如果有500个事情同时并发,隔离装置能够在两秒之内进行控制;并且采取统一IP地址,构建出身份认证体系,每一个铁路局与总局分别构建出IA,这样来构成身份认证体系。其二总局通过广域网和局域网实行公匙加密技术,就实现了信息加密传输等各种控制。
2.3将智能化应用到在线监测系统中
经过几次大提速之后,一些区段中货车行驶的速度已经达到了250公里每小时。随着列车的速度提升,自然对线路、配套设施以及车辆都提出了相应要求,所以必须要建立一个连续的及密集型的巡检工作。同时列车高速运行时,巡视检测一定要将人身安全作为第一要素。在进行作业时一定要密切观察来往车辆,及时到下道避让。因此使用智能化在线检测非常重要,也是解决运行装备的巡检工作合理方案。
通过移动设备检测固定设备技术措施,极大满足了线路中密切巡检所需。比如机车上装上了轨道动态检测设备,能够检测轨道的线路状况,一种方法就是测出轨道的基本参数,这种装置大多数安装到机车的车体上,而机车的监控记录器就是记录里程错表与车速,一旦车体的振动速度超过了门限值,能够将测到的加速值和坐标信息、车速共同放进储存器中,再经过转储器将数据转送到微机打印检测结果。另外一种就是和高速摄像技术相结合,同时应用上GPS定位技术、图像处理技术等,能够高速拍摄出钢轨的表面,同时进行故障识别与故障定位。这种智能系统安装比较便利,可以安装到轨道车及行李车上,还可以安装到客车上,在行驶中不间断高速拍摄钢轨情况,自动将故障情况判断出来并且确定出精确里程。当然该检测功能并不单一,而是要包含自动识别擦伤、掉块、裂纹、错牙,还要自动检测轨缝等等,将这种智能化的在线检测系统使用到线路与客运专线上,就可以代替人工进行作业,而具备了高速度、高效率、全天候等各种作业特征,实现数字化检测结果,进而形成了线路的图像数据库。
在线检测机车车辆的踏面擦伤系统属于检测车轮状况装置,主要是检测车轮的局部擦伤或者踏面损伤,一旦发生这些故障能够准确预报出超差车辆擦伤大小以及位置,避免因车轮和轨道之间碰撞造成轴承损坏或者钢轨毁坏,进而引发出列车事故,保证了高速铁路运行安全。这种检测系统是室内设备与室外设备两个部分共同组成。室外设备包含了振动传感器、车轮传感器、配管配线、室外分线箱以及相关附件;而室内设备主要包含信号采集电路、工业控制计算机以及信号预处理装置。
事实上高速铁路许多地方都应用上了现代通信技术,比如车列尾部的风压无线传输监控系统、铁路智能运输系统等各个方面,这样实现了高速铁路现代化、高速化,同时也加大了安全性。
三、结束语
随着近些年科学技术高速发展,我国铁路发展到了跨时代阶段,并且客货列车都进入到了重载、高速的现代化水平。特别在高速铁路、货运专线、客运专线以及城际铁路大规模建设,都促进了我国铁路的网络化发展。在发展铁路同时应用现代通信技术在必然趋势,也是提速、确保安全的有力保障。
摘要：随科学技术的飞速发展以及人们生活水平的不断提高,乘客对于铁路运输的服务质量及运输速度都提出了更高的要求。当前高速铁路正以其服务质量好、运输速度快以及安全性能高等特点,引起了人们的广泛关注,然而人们更加关注的是当提高了列车的运行速度之后,其通信技术是否还能真正满足高速铁路的运行要求。本文就高速铁路运输中应用到的通信技术进行阐述,为相关研究者提供理论参考依据。
关键词：通信技术,高速铁路
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高速铁路通信 篇9
1 高速铁路通信传输网组网结构
某高铁线路通信传输网组网见图1。
1.1 骨干及中继层分析
骨干及本地中继层采用10 Gb/s的传输系统, 在部分车站 (部分车站和线路所未设) 设有1台10 Gb/s的传输设备, 构成两纤“1+1”复用段保护环。主要承载跨局骨干通道和局管内较大车站间的局内通道。同时承载了铁路局、站段至各接入层网元的保护通道。
1.2 接入层组网分析
接入层采用622 Mb/s的传输系统, 在车站、基站、牵引变电等处所各设1台622 Mb/s的传输设备。接入层在任两个车站间都组成三个两纤复用段622M保护环, 分别为奇数基站环、偶数基站环、牵引电力环。因接入层在各网元间有大量的业务落上下, 因此复用段保护环更加适合接入层承载的业务需求。这样不仅提高了接入层的资源利用率, 同时也便于业务的配置和管理。
2 高速铁路通信传输网承载业务分析
高速铁路通信传输网直接承载主要包括通信、信号、供电、信息、公安、工务等专业将近20项业务, 可靠性均要求较高, 具体见表1。
通过对以上承载的业务进行分析, 将承载业务组网的类型分为点对点汇聚型、串联汇聚型、串联抽头环型、串联环回型4种。
(1) 点对点汇聚型。主要包括通信专业的接入网、数据网 (核心节点至汇聚节点) , 信息专业的铁路计算机网、客票, 信号专业的RBC, 公安专业的公安信息联网 (派出所至公安处) 等系统的组网 (见图2) 。
此类业务要求的可靠性高, 一般为2M接口和155M以上的POS接口, 局端至各现场至少两条以上电路。要求两条电路为不同径路, 在具备条件的同时应为不同设备的传输系统承载。
(2) 串联汇聚型。主要包括供电专业的电力SCADA、牵引SCADA、故标, 工务专业的防灾安全监控等系统的组网 (见图3) 。
此类业务要求的可靠性高, 一般为2个FE接口, 且在中心起汇聚功能, 节约局端FE端口。要求现场至局端为不同径路, 在局端为不同传输设备承载, 在现场车站或基站为不同传输设备板卡承载。
(3) 串联抽头环型。主要包括信号专业的CTC、微机监测等系统 (见图4) 。
此类业务要求的可靠性高, 一般为2M接口, 在数量大的车站增加至局端电路。要求局端至车站或基站的电路为不同径路, 局端为不同传输设备承载, 在现场车站或基站具备条件时由不同传输设备承载。
(4) 串联环回型。主要包括通信专业的调度通信、应急通信、GSM-R (BSC至BTS间) 、动环监控, 信号专业的道岔融雪, 公安专业的公安信息联网 (派出所至警务区及警务区间) 等系统的组网 (见图5) 。
此类电路要求的可靠性高, 局端至环首尾站两条电路必须为不同径路。在局端为不同传输设备承载, 有条件的处所还应使某站至上、下行站的两条电路分担在不同传输系统承载。
3 高速铁路通信传输网组网分析
3.1 承载业务的流向分析
通过以上的业务分析, 不管汇聚型还是环回型的业务, 均使用两条以上通道, 且业务源点均为各基站、车站或牵引处所, 业务宿点均为铁路局所在地或较大车站所在地。为确保传输电路的可靠性, 特别是杜绝单点传输设备障碍, 造成大面积传输通道中断, 要求业务宿点至各业务源点的业务承载在不同径路、不同传输设备 (承载业务的源点为接入层设备除外) 提供的传输通道上。
以A站至基站17的业务为例, A站至基站17的两条路径分别为 (见图6) :第一条径路:A站622M—B站622M—基站11—基站13—基站15—基站17;第二条径路 (为保护电路或迂回电路) :A站10G—B站10G—C站10G—C站622M—基站19—基站17。
3.2 通信传输组网存在问题分析
高速铁路通信传输系统按以上所述组网和电路的配置, 极大提高了其承载电路的可靠性, 杜绝了单站传输设备故障引起传输系统承载的业务面积性中断的现象。但是仍存在以下几个需考虑的问题。
(1) 骨干及本地中继层除承载骨干电路外, 承载了大量接入层至较大车站的传输通道;接入层不仅承载了接入层电路, 同时也承担了中继层的功能, 使接入层通道占用率大大提高且不同区段极不平衡。如距离铁路局 (落地业务较多处所) 越近的接入层利用率越高, 反之越低;以北京铁路局京广高铁为例, 假设A站为北京, 按3个接入层622M保护环平均利用率统计, AB站间利用率52%, EF站利用率39.7%, MN站利用率19.9%。
(2) 在有的车站或线路所仅安装1套接入层622M设备, 无骨干层或中继层的10G传输设备。车站622M设备如果出现故障, 会引起本站调度、CTC通道全部中断, 直接影响行车 (见图7) 。
(3) 数据网使用的电路一般为155M以上颗粒, 接入层无法满足, 只能在骨干及中继层上的1套传输系统上承载, 降低了数据网所用电路的安全系数和数据网所承载业务的可靠性。
(4) 各车站的高频开关电源为单套, 如果某车站高频开关电源故障, 依旧会造成整条线路承载的通信业务中断。如图6中的B站电源障碍, 影响设备用电时, C站及以后的传输系统上承载的所有业务均中断。
4 高速铁路通信传输网组网和优化的思考
通过对既有高速铁路通信传输网组网和承载业务的分析, 在高速铁路传输网网络结构、保护机制比较完善的基础上, 为进一步提高高速铁路通信传输网的可靠性, 以防止某车站全部业务通道中断、部分区段业务通道中断、某项业务通道全部中断等方面为出发点, 为铁路运输生产提
供稳定、可靠、畅通的通信手段, 对高速铁路通信传输网, 建议在以下几个方面进一步开展优化工作。
(1) 根据业务量的需要, 在骨干层和接入层间增加中继层 (见图8) , 或提高接入层的链路带宽 (见图9) 。优化后虽然增加了投资, 但是达到了如下效果: (1) 接入层、中继层、骨干层承载的业务流向更加清晰, 更加便于维护管理, 车站级以上的电路均承载在中继层2.5G和骨干层10G中的1个2.5G带宽中, 接入层只承载车站级以下的电路; (2) 提高了整条线传输资源的容量, 可将车站级以上包括数据网电路的所有业务实现异网元级保护, 进一步提高传输系统承载业务的可靠性; (3) 释放了接入层的资源, 解决了瓶颈处资源紧张的问题。
(2) 在高速铁路车站所在地均要设置独立的中继层和接入层传输设备, 以使车站使用的重要行车通信业务等所用电路分担在不同的传输设备, 环回通道由其他传输系统承载, 确保业务通道双网元、双径路承载, 提高相关重要业务的可靠性。如以CTC通道为例, A站—B站CTC通道由骨干层10G系统承载, B站—C站的CTC通道由接入层622M系统承载, C站—D站CTC通道再由10G系统承载, 在D站—A站的环回通道由非本条线的其他传输系统承载 (见图10) 。
(3) 充分利用局干传输网进行调整优化。在局干所在处所, 将原经过接入层至业务汇聚点的径路调整至由局干环至业务汇聚点 (见图11) , 取得了以下效果: (1) 充分利用局干网既有资源, 节约了设备投资; (2) 提高了传输系统承载业务的可靠性, 能够避免高铁线上车站断电影响面积性中断的隐患, 如在B站接入局干环, 可避免A站、B站电源障碍后影响B站以后所有传输通道中断现象; (3) 释放了接入层资源, 解决了瓶颈处资源紧张的问题。
(4) 结合骨干传输网的改造, 充分利用骨干传输网提供迂回保护通道, 进一步提高高速铁路传输网络承载业务的安全可靠性 (见图12) 。
利用骨干环或局干环为高速铁路传输网提供622M以上保护通道, 对数字调度、GSM-R、CTC、MSC至RBC、牵引供电、防灾安全监控等行车通信业务使用通道做SNCP保护 (具备条件时可全部进行保护) , 以使高速铁路传输系统承载的业务在实现不同径路光缆承载和不同网元的基础上, 又增加了一条路由, 实现高速铁路传输网上承载的通道电路经第三路由的自动保护, 达到高速铁路上车站通信机械室电源供电和双条光缆中断业务不受影响的效果。且此种方式简单灵活, 特别适合对已开通的传输网实施保护工作。
如以AB站奇数基站环为例, BSC设在H站, 基站1、3、5、7、9为一个基站环。
图9增加接入层带宽后传输网示意
图11业务汇聚点由局干环承载后示意
未利用骨干环保护通道前, H站至基站环2M电路径路见图13。如果B站—H站间的任何一车站电源供电或两条光缆中断, BSC至此基站环的电路全部中断, 此基站环的GSM-R业务全部中断。
利用骨干环保护通道后 (将BSC至基站环头的2M电路或BSC至基站环尾的2M电路中任何一条进行SNCP保护即可, 以将BSC至基站环尾的2M电路保护) , H站至基站环2M电路径路见图14。
如果B站—H站间 (不含H站) 的任何一车站的电源供电或两条光缆中断, 可自动切换至骨干环的保护通道中, 使BSC至基站1的2M电路不会中断, 保证GSM-R业务的畅通。
5 结束语
高速铁路通信 篇10
关键词：高速铁路,GSM-R,通信动态检测系统,结构,应用,分析
GSM-R (GSM for Railways) 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, 属于专用移动通信的一种, 专用于铁路的日常运营管理, 是非常有效的调度指挥通信工具。
可以说, GSM-R系统的应用对于铁路建设、特别是高速铁路的建设及运行而言有着极为重要的意义。通过对该系统的合理应用, 能够显著提高高速铁路的综合运行质量。而为实现整个系统的可靠性联调联式以及持续性的网络优化, 要求做好对动态检测技术的应用。南宁至钦州高速铁路, 是广西沿海铁路的重要组成部分, 全长98.79公里, 总投资97.6亿元, 按国家I级双线电气化铁路建设, 速度目标值为每小时250公里, 设计为客货混跑高速铁路, 其牵引质量为4000吨, 满足开行双层集装箱列车运输条件, 在该项目建设中就引入了GSM-R系统。现结合这一实际案例, 做详细分析与说明。
1 高速铁路GSM-R通信动态检测系统基本硬件结构示意图
整个高速铁路GSM-R通信动态检测系统基本结构示意图如下图所示 (见图1) 。在整个高速铁路GSM-R通信动态检测系统的实践应用过程当中, 中央控制服务器作为整个高速铁路GSM-R通信动态检测系统的基础与核心所在, 其上行与数据接口连接, 下行与包括同步定位子系统、无线场强覆盖测试子系统、电磁环境测试子系统、服务质量测试子系统以及应用功能测试子系统相互连接。在中央控制服务器下属的多个应用功能当中, 其所表现出的应用特点存在一定的差异性。具体而言, 表现在以下几个方面:
(1) 同步定位子系统, 主要面向中央控制服务器提供包括高速铁路列车行驶速度、公里标数据以及经度、纬度地理坐标在内的相关实时性数据, 确保这部分数据与列车时下运行状态之间的同步性。
(2) 无线场强覆盖测试子系统, 主要负责为整个GSM-R通信动态检测系统服务质量的发挥提供必要的物理性基础。
(3) 电磁环境测试子系统, 能够为整个GSM-R通信业务在空中接口工作环节动作的稳定性与可靠性提供必要技术支持。
(4) 服务质量测试子系统, 主要通过语音测试、配合CSD测试、配合网络注册时延测试的方式来直观反映整个检测系统在实时状态下的应用功能。
(5) 应用功能测试子系统, 主要将整个动态检测系统中业务应用层端至端业务的基本工作状态予以直观反映, 从而更为良好与全面地把握整个GSM-R通信动态检测系统的实时状态。
在GSM-R通信动态检测系统的实际应用过程当中, 可以结合高速铁路列车运行线路等级划分的差异性 (主要涉及到CTCS—2/3这两类等级) , 来设定与之相对应的检测项目, 保障检测过程中各项关键设备配置的灵活性与便捷性。其突出优势表现在:一方面能够实现整个配置的灵活性与便捷性, 另一方面可通过对检测参数的调动, 达到综合分析检测数据的目的。
而从GSM-R通信动态检测系统基本硬件结构的角度上来说, 通过采取高度集成化的硬件结构, 能够确保中央控制服务器以及下属多个子系统部件均能够在不拆机的状态下完成相应的安装及拆卸处理。与此同时, 在硬件通信结构面向设备提供使用接口的过程当中, 还预留有包括USB、DVI、SATA以及LAN在内的多种类型接口, 方便硬件结构在使用过程中进行可靠性拓展处理。
2 高速铁路GSM-R通信动态检测系统场强覆盖检测分析
我国针对高速铁路450MHz单位以上场强覆盖检测作业有着极为丰富的经验, 而对于刚成功实现动车组试运行的南宁至钦州高速铁路项目中的场强覆盖要求也有着良好的适应性。结合我国现阶段铁道部门对于GSM-R通信动态检测系统建设的基本网络规划, 要求在充分结合线路延伸状态的基础之上将网络基站划分为三种类型:单网覆盖模式、交织冗余覆盖模式、同站址双网覆盖模式。在此基础之上结合场强覆盖检测要求配备相应的检测装置。从实际情况来说, 国内多数高速铁路所采取的场强覆盖检测模式为:建立在往返运行机车交路基础之上的GSM-R线路检测。在该模式中, 通常需要在检测车上配置两台独立运行的测量接收机装置, 针对基站覆盖区间进行检测 (如下图2) 所示。在两台测量接收机装置配合接收覆盖检测信号的过程中, 实现持续性的场强覆盖检测, 从而为后续整个GSM-R通信动态检测系统的养护维修提供必要保障。
3 高速铁路GSM-R通信动态检测系统数据处理分析
现代意义上的GSM-R通信动态检测系统在有关检测数据信息的分析与处理方面主要关注对以下几个方面功能的实现:首先, 是针对GSM-R通信动态检测系统所测定数据的实时性显示、存放以及统计处理功能;其次, 是针对GSM-R通信动态检测系统网络特性数据的实时性解析处理功能;最后, 是针对GSM-R通信动态检测系统测定数据的联动性、同步性分析功能。
在GSM-R通信动态检测系统软中, 按照测试目标的差异性, 可以将其划分为包括语音短呼测试、数据传输时延测试、语音长呼测试、数据传输干扰量测试以及吞吐量测试等。对于高速铁路而言, 在应用GSM-R通信动态检测系统软件完成上述应用功能的过程当中, 要求测试任务不单单需要针对单侧测试状态下的数据结果予以可靠性显示, 同时还应当将高速铁路在实践应用过程中所涉及到的包括通信动态检测系统数据传输成功率、失效率、丢包率以及传输时延率等实时性统计信息予以有效展示。
与此同时, 在GSM-R通信动态检测系统的应用过程当中, 涉及到对于信息组合定位网络故障的应用问题, 要求通过多样化的测试数据以及信息指令数据的方式予以实现。在此基础之上, GSM-R系统支持下的联动性与同步性数据处理还能够为网络故障定位的精确性提供必要支持。对于高速铁路现场维护人员而言, 可以在回放视图中任意选取相应的显示窗口, 此项操作方式能够向回放视图中的其他的显示窗口发出操作指令, 指令其以标记提供的方式, 实现对高速铁路同一公里标所对应检测数据的同步性处理。按照这种方式, 在高速铁路正常运行过程当中, 若通信系统出现因电平较低、切换动作失误或者是话音质量较低因素而导致的网络故障问题, 则能够确保GSM-R通信动态检测系统更为及时、准确地针对系统故障进行定位处理, 确保后续网络优化有效。
4 结语
GSM-R通信动态检测系统的建设及应用对于保障整个高速铁路高效且稳定运行而言有着重要的意义。在高速铁路各项综合接入业务不断丰富的过程当中, 整个铁路建设网络体系的运行及维护体系也将发生深入的变化, GSM-R通信动态检测系统同样需要做好相应的转变, 在充分适应高速铁路发展需求的同时, 为铁路运输事业的发展做出贡献。
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山西进入铁路高速时代 篇11
太原1小时到石家庄
石太铁路客运专线东起石家庄北站，途经河北省石家庄市区、鹿泉市、井陉县、平山县，再经山西省盂县、阳曲县、太原市区，止于太原站，正线全长189.93公里，仅设石家庄北站、阳曲北站、太原站三站。
在全国第六次大提速时，由于太原铁路局不在提速区段，时速在200公里以上的高速列车没有在山西亮相，让山西多少感到些遗憾。如今，石太客专旅客列车设计行车速度250公里／小时以上，乘坐动车组从太原到石家庄只需1小时，比现在减少近4小时，了却了三晋大地人民的一桩愿望。而石家庄到北京已开通动车组，2个小时左右到北京，时间简单相加，太原到北京将在3小时左右到达，太原将融入北京“3小时经济圈”。
另外，京石客运专线去年已经开工建设，到2012年建成后，石家庄到北京将1小时通达，太原到北京将实现2个小时通达，山西人民出行将会越来越便捷。
晋煤外运缓解
作为煤炭大省，山西担负着全国六大电网、五大发电公司、380多家主要电厂、10大钢铁公司和6000多家工矿企业的生产用煤和出口煤炭运输任务，其运输能力直接关系着国计民生。
石太线目前与同蒲线、大秦线、侯月线、京原线、太焦线……共同承担着山西的铁路运输，据测算，石太客运专线将分流既有石太铁路客运能力，腾出约3000万吨／年的运力，原有石太线的货运能力将大大提高，极大地缓解晋煤外运能力。
山西旅游借动车“提速”
在石太客专的动车组开行之前，山西省内不少旅行社已经开始在“动车游”上做起了文章。旅行社业内人士认为,动车组开通,对于旅行社来说是个很好的卖点。石太客运专线一旦开通，山西往北京、石家庄方向的游客肯定会增加，旅行社的收益也自然水涨船高。“市场调查显示,山西省内游客对‘动车组’的期待很高,比起价位变化,多数团队游客更看重快捷和舒适，此外，‘乘动车’本身也是一项可以体验的旅游项目。”大部分旅行社人士认为，除了增加收入外，动车组运行后，旅行社对出行方式有了更多选择，旅游团队车票难买的状况，也会有所缓解。
未来，坐动车去青岛喝啤酒
不仅如此，根据铁道部的规划，石太客运专线是太原到山东青岛客运专线的一部分，也是我国快速客运网络“四纵四横”当中的重要一横。所谓“四横”，分别是徐州——郑州——兰州客运专线、杭州——南昌——长沙——贵阳——昆明客运专线、青岛——石家庄——太原客运专线、南京——武汉——重庆——成都客运专线。
未来，等青岛至石家庄段客运专线建成后，太原人坐火车去青岛喝啤酒，都可以当天走个来回了！
社会资本首度引入
石太铁路客运专线是全国首家引入民营资本铁路客运专线。时间上溯到2004年12月2日，国家发改委正式批复石太铁路客运专线可行性报告。
2005年6月11日，石太客专正式开工。巍巍太行山下，铁道部部长刘志军，时任河北省委书记白克明、省长季允石，山西省委书记田成平、省长张宝顺等领导，欣然挥锹为石太铁路客运专线奠基。
根据批复，总投资达130亿元，为了筹集这笔巨额资金，铁道部、河北省、山西省三方共同投资，并根据《公司法》设立“石太铁路客运专线有限公司”，实行公司化运作，成为中国铁路客运专线第一家引入社会资本、有民营企业参股的合资公司。
2005年10月14日，石太公司在太原市工商局登记注册成立，注册资本65亿元，约为工程建设总投资的50%。由铁道部(北京铁路局为出资人代表)、河北省(河北省建设投资公司和石家庄市建设投资有限公司为出资人代表)、山西省(山西焦煤集团和山西华晋焦煤有限责任公司为出资人代表)、中国华能集团公司、中国华电集团公司、太原钢铁(集团)有限公司、中铁十二局集团有限公司、美锦能源集团有限公司、山西天易外贸货源有限公司等11家股东共同出资兴建。
“吸引社会资本参与铁路建设，是石太专线最为惊艳的一笔。”石太公司负责人如是说。
高新技术，打造一流客专
“中国客运专线建设，总的目标是达到世界一流客运专线水平，做到一流的工程质量、一流的装备水平、一流的运营管理。”石太公司相关负责人介绍说，石太铁路客运专线，是一条集新技术、新工艺、新设备于一体的高新技术系统工程，是我国高速铁路运用高新技术的标志性工程。
建设过程中，在引进诸多高新科技的同时，又根据工程建设安际，采取了大量的技术创新。大规模使用CRTSI板式无碴轨逆结构；一次铺设跨区间无缝线路；采用法国通信、信号、电力及牵引供电的四电集成技术，通过点式应答器提供列控信息的方式满足旅客列车最高运行速度250公里／小时、4分钟运行间隔的设计要求；研发了900吨箱梁设计、制造、运输、架设综合技术，弧山大桥是首次采用斜腿钢构技术的铁路大桥，石嘴大桥是首次采用顶推法制架梁技术的铁路桥梁。特别是目前全国建成通车的最长山岭隧道一一太行山隧道，穿越了累计4410米长的膏溶角砾岩地段。在膏溶角砾岩膨胀势判定上所积累的大量数据和取得的初步成果，为国际和国家形成膨胀岩石膨胀势判定统一标准提供了宝贵的参考依据。
石太客运专线：中国第一条开工建设的客运专线、中国第一家引入民营资本的铁路客运专线、建成后每年造福千万以上旅客，历经3年多艰苦卓绝的建设，终于正式开通了旅客运输，他是“连接中国西部和华北的又一条快捷运输通道”，成为山西经济社会腾飞的翅膀。
高速铁路通信 篇12
关键词：高速铁路,移动通信,现状,演进,发展
1 国内外高速铁路移动通信技术发展现状
1.1 国外发展现状
目前,国外比较先进的高速轮轨交通系统通常采用高速列车移动通信系统,除了为列车提供必要的控制及合理调度之外,还面向旅客,使旅客能够通过此系统接入互联网。最常用的技术为GSM-R(综合专用数字移动通信系统),此外,还有ICE(城际快车)和TGV(高速列车)以及新干线所采用的的移动通信技术也比较具有代表性。目前最主流的移动通信技术还是GSM-R,此技术来自于欧洲先进国家,最开始被部署于北欧及南欧主要国家,目前主要采用此技术的国家和地区除了欧洲主要国家外,还包括中国和印度。
1.2 国内发展现状
就目前来看,国内仍主要采用GSM-R技术,此技术初期被应用于青藏线、大秦线以及胶济线等线路上,后来又被应用于各大动车和高铁线路和重载线路。除GSM-R技术外,还应用了LTE-R(长期演进移动通信系统)技术,此技术主要被应用在朔黄重载铁路线上,也就是承载列车级车同步操控数据的列车控制业务传输。至于中国台湾地区则主要采用Wi Max(全球微波互联接入)技术,但此技术已经不符合当前主流,因此正考虑采取LTE-R技术取代Wi Max技术。
2 高速铁路移动通信技术的演进
2.1 专用移动通信系统的发展
高速铁路专用移动通信系统是为适应当前铁路提速潮流而生的通信系统,不可否认的是,GSM-R在曾经很长的一段时间内都起到了至关重要的作用,长期以来,高速铁路移动通信系统都是以商务化的、成熟的GSM-R系统为技术标准,它有效提高了高速铁路的运营管理效率,并节省了大量建设及运营成本。但不管怎么说,此技术毕竟是来自于上世纪末的通信技术,虽然在多年时间里都可以适应高速铁路的通信要求,但随着高速铁路在运行速度方面的显著提升,到如今GSM-R技术已经无法有效应对复杂的高速铁路运行状况,目前,GSM-R技术已经开始暴露出大量的缺陷,并且由于其技术瓶颈无法突破,技术升级也变得不现实。并且,GSM-R已经难以承载高速铁路将来智能调度和视频监控等高数据速率业务[1]。为了解决这一现状,各厂商已经开始部署未来几年内GSM-R技术的演进战略,至多在2025年,GSM-R技术相关设备的升级与维护工作将完全停止。
2.2 专用移动通信系统关键技术
列车控制和列车调度业务是高速铁路移动通信系统的主要业务范围,但高速铁路将来的智能化调度和视频监控等高数据速率业务将成为主要服务内容,并且还将拓展针对旅客的服务。信息安全是将来专用移动通信技术的关键技术之一,如果不能彻底处理好安全问题,那么高速铁路将难以实现面向旅客的服务基础,从而无法实现更大程度的盈利。在GSM-R演进至LTE-R的过程中,有几个关键的技术应用是值得深入探讨的:第一是高速铁路的移动传播信道建模;第二是信道估计与建模、多普勒频移估计与补偿;第三,信道状态信息;第四,移动性管理;第五,干扰抑制以及抗干扰技术;第六,多天线及智能天线技术;第七,Qo S(端至端)保证机制。
3 高速铁路移动通信技术的发展
3.1 基于5G的高速铁路移动通信技术
1)基于5G的高速铁路无线信道建模
以现在的技术水平来看,高速铁路在运行环境方面,对散射环境的要求并不复杂,并且多径数量也很少,LOS(服务水平)特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带,也就是说通信环境将更优质。当然,移动速度过快将极大地增强多普勒频移的情况,但LOS依然可以显著降低这一现象。
2)基于分布式网络和云的架构
当前网络基站的实际资源使用率非常低,基站的位置决定了资源的使用状况,在高速铁路的环境中会产生相当显著的潮汐效应。而为了保证铁路在运行状态下的安全性,只能采取较大时间间隔发车的方法,如此一来,在同时段内,同一线路上运行的列车数量就会非常少,浪费资源。采用云无线接入网络架构就能有效解决这一难题,它的主要思想是集中基站间共用的资源到某一基带处理池中,然后集中控制这些资源。
3)控制面和用户面分离
如图1所示,一般情况下,服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接,也就是控制面和用户面,在这之中,控制面是承载用户与接入网的控制指令的,而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时,用户整体的移动性就都得到了保障。所以,在此结构中,用户的控制面会被保留于低频频段,因为次频段具备优质的传输性能,并且覆盖的范围也非常广泛。[2]。可是如果要考虑成本问题,这一频段也可以采取利用LTE-R遗留频段的方法已达到目的,但同时真正的用户面就应被搬离出去。应将数据的承载者放置在高频段处,以此扩大系统的容量。
4)频谱融合的异构网技术
就目前来看,可以采用增强频谱效率或扩大系统带宽的方式来提升系统所需的容量,当然,在这两种方法当中,采用扩大系统带宽的方法当然是最简单有效的。当然,合理利用非许可证频段是5G高速铁路移动通信增加带宽并提升系统容量的主要方法。此技术可能会遇到一些比较严重的挑战,例如协调方案受到干扰等,为妥善处理这一问题,建议分为两步进行,第一步,进行信道质量检测,检测应在接收端完成;第二步,对信道进行筛选,选择出满足最低要求的信道。
5)多天线及分布式天线技术
目前比较可行的方案为:大幅度增添车载台的天线阵列组数量,然后合并信号,此后再将不同组别天线阵列的权重进行适当调整,通过这种方法可以将不同天线阵列之间的关联性作改变。经过这些调整之后,LOS就能在高速铁路的环境下显著提升其系统容量。当前,高速铁路移动通信所要面对的最严重的问题就在于越区切换,如果进行频繁的越区切换不利于列车运行安全,因此,应采取分布式天线的技术,以尽可能减少切换次数。
6)多普勒效应及快速切换技术
在高速铁路运行时,频繁切换是引起失误的主要原因,为此,高速铁路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术[3],此外,群切换也会存在一定问题,而这一技术应能够一并解决。以当下的情况来看,最好采用基于双播的切换方案。
3.2 高速铁路旅客无线网络接入系统
将高速铁路移动通信技术面向旅客服务,除了方便和丰富旅客的车上生活以外,还能为该系统创造更大的收益。但是,普通旅客的手机设备是难以处理这样复杂的信号的,并且,即使可以处理,也需要较大功率,而这并不是普通手机所具备的,因此,采用将手机设备直接接入专用移动网络的方法是不可取的。可以重新建立起下车地间宽带数据接入移动数据传输链路,在车内安装Wi Fi等系统,为旅客提供安全稳定的移动网络服务。
4 结语
总之,我国在高铁的硬件建设方面虽然领先全球,但对于高速铁路移动通信技术的掌握还不够成熟,因此,我国应具有一定的前瞻性,尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用移动通信技术。
参考文献
[1]李顺熠.对中国铁路移动通信系统演进的认识[J].电子世界,2014,36(4).
[2]方旭明,崔亚平,闫莉,等.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展[J].电子与信息学报,2015,37(1).