CAN通信高速铁路

CAN通信高速铁路（精选9篇）

CAN通信高速铁路 篇1

车站通信系统应用于铁路车站, 用以交互室内与室外的信息, 实现行车指挥, 保证站内列车或调车车列运行时不发生追尾、迎面相撞、侧面冲突等事故。由于车站通信系统数据采集量大、实时性要求高和比较强纠错要求, 所以为了满足以上条件, 采用现场总线组成分布式控制系统, 即用CAN总线作为通信总线对车站信号控制系统中的参数进行采集与控制, 并通过车站通信系统进行传输和接收, 满足铁路信号中的可靠性和安全性。

1 CAN总线概述

CAN是当今世界存在的40多种现场总线中的一种, 它是德国博世公司 (BOSCH公司) 1986年提出的, 用于解决汽车执行部件与内部测量之间的通信协议, 后由ISO国际化组织认证成为标准串行通信协议。由于CAN总线技术先进、可靠性高、实时性强、功能完善、成本合理, 已被广泛应用到自动控制、电子、电力系统及安全监控等各领域的自动化控制系统中。其特点可以概括如下[1,2,3,4]:

(1) CAN是一种多主网络, 也就是说, CAN总线上的任何一个节点都可以向其他节点发送信息, 不分主从, 通信方式灵活。

(2) CAN节点设置了不同的优先级, 保证高优先级的节点信息得到优先发送。

(3) CAN传输或者接收数据可采用一点与一点, 一点与多点等方式。

(4) CAN节点数目前已经达到110个;有2 000多个标准格式的报文标识符, 特别是CAN节点可对扩展格式报文标识符数目不给予界定。

(5) CAN的信息传输采用短帧格式, 传输时间短, 受干扰概率低, 且每帧信息都有CRC校验及其他检错措施, 降低了数据传输的出错率。

(6) CAN具有非破坏性, 即同时有2个或2个以上节点向总线传输数据, 先保证最高一级的节点数据的优先发送, 待最先输出的一级节点传送完数据后, 其余节点再重新继续向总线传输数据。也就是说, 最高优先级节点不受影响可以继续信息传输, 避免了总线冲突。

(7) CAN节点具有自身关闭与总线联系的功能, 以保证总线不因该节点错误而影响到其他节点的正常通信。因此, CAN具有较强的抗干扰能力。

(8) 5 Kb/s以下通信速率条件下, 直接通信距离方面, CAN最远可达10 km;通信距离最长40 m的条件下, 通信速率方面, CAN最大可实现1 Mb/s。

(9) CAN总线的通信介质可采用双绞线、同轴电缆和光导纤维, 选择灵活。

(10) CAN结构选取OSI模型中的物理层、数据链路层和应用层, 方便完成对通信数据的成帧处理。

2 CAN总线通信节点硬件设计

CAN总线通信节点的框图如图1所示。

由图1可知, 微控制器 (带CAN控制器) 、光电隔离和CAN收发器组成CAN总线通信节点的硬件原理[5]。在设计中微控制器采用AT90CAN128, 光电隔离芯片采用6N137, CAN收发器选用芯片TJA1050, 而且单片机内部已集成CAN控制器, 因此省略了CAN控制器。AT90CAN128是低功耗的8位单片机, 采用先进的RISC结构。特别要强调的是, CAN控制器已经完全集成在本款单片机芯片里, 并且芯片兼容扩展帧2.0B和CAN标准帧2.0A, 在晶振频率8 MHz条件下数据传输速率高达1 Mb/s。光电隔离芯片6N137通过把工业现场与控制器分开, 提升系统的抗干扰能力。CAN收发器TJA1050的引脚和PCA82C250的引脚完全兼容[6]。CAN总线通信节点的硬件电路如图2所示。

3 CAN总线通信节点软件设计

要保证有效、实时地完成通信任务, 在软件上对CAN总线通信节点进行设计是很重要的环节, 关键运行过程如图3所示。本设计采用模块化, 下面对各模块的内容分别进行了详细阐述[6]。

3.1 CAN控制器初始化

指的是设置接收代码寄存器、设置中断允许寄存器和设置输出控制寄存器等。初始化完成以后, CAN总线就可以进行数据的接收和发送。其初始化流程如图4所示。

其中, AT90CAN128内置CAN控制器的初始化程序如下所述:

3.2 数据发送程序

数据的发送是通过CAN控制器操作的, 是从CAN控制器到CAN总线。首先, 将要发送的数据存储到CAN控制器发送缓冲区, 然后将命令寄存器 (CMR) 中的“发送请求 (TR) ”标志置位, 完成发送过程, 最后释放发送缓冲区。具体工作流程如图5所示[7]。

3.3 数据接收程序

首先, 从CAN控制器接收缓冲区中取得数据后, 将数据储存在对应数据区, 完成后让出缓冲区。具体过程如图6所示[8]。

其中, 数据发送和数据接收的源程序如下:

4 CAN总线在车站通信系统中的应用和设计

本设计以兰州大成铁路信号有限公司自主研发的、采用硬件表决的全电子计算机联锁系统为开发背景, 用以实现联锁机与全电子执行机之间信号的双向传输。CAN总线应用于铁路车站通信系统的原理框图如图7所示[9,10,11,12]。

从图7中可以看出, 要实现对车站与室内之间的信息通信, 车站通信系统需有以下几部分:上位监控机, 联锁机, 维修机和全电子执行单元。

(1) 上位监控机是高性能、高可靠的工业控制计算机, 主要完成操作命令的下发以及实时显示接收的信息。

(2) 联锁机也是高性能、高可靠的工业控制计算机, 它和CAN通信接口组成联锁主机单元, 主要完成联锁逻辑运算以及对各种信息的处理, 然后产生相关的输出信息让执行单元予以执行, 其与上位监控机之间的通信是由以太网实现的。CAN通信接口是为了实现联锁机与CAN总线之间的物理连接, 把联锁机挂接在CAN总线上, 方便实现信息的交互。

(3) 维修机主要是监视上位监控机和联锁机之间的通信, 获取运行状态数据并进行记录, 实时刷新界面显示, 而且将上位监控机的操作命令、联锁机处理的信息以及CAN通信情况实时的记录, 便于出现故障后的处理以及其他情况处理。

(4) 全电子执行单元包括道岔执行单元、信号机执行单元、轨道执行单元以及其他执行单元, 主要完成对转辙机、信号机、轨道电路及其他现场设备的控制和状态采集。执行单元和联锁主机的通信是通过两条独立的CAN总线相连, 代替了原来的RS 485总线。联锁主机将联锁命令根据规定的协议通过CAN总线下发给各个执行单元, 各执行单元将两条CAN总线接收的命令进行对比, 当结果一致后则通过联锁命令来控制现场设备;同时采集现场设备的执行情况和状态信息, 并通过CAN总线传送给联锁主机, 通过这种方式来完成联锁主机与执行单元的双向通信[13]。

(5) 执行单元和联锁主机之间用两条独立的CAN总线代替了RS 485总线, 形成了分布式控制, 提高了实时控制的效果, 丰富了传输的控制信息, 加强了通信的可靠性和实时传输效率, 保证了车站通信系统的安全性和可靠性, 为铁路信号设备安全性的深入研究奠定了坚实的基础。

5 结语

首先CAN总线在低速以5 Kb/s传输时距离可达10 km, RS 485只能到1 219 m左右;其二RS 485一旦坏一个节点, 整个总线网络就会瘫痪, CAN总线有CAN控制器, 可以对总线任何错误进行检测, 当节点发生严重错误的情况下具有自动关闭输出的功能;此外RS485通信方式只能以主站轮询的方式进行, 实时性、可靠性较差, 而CAN总线的数据通信具有抗干扰性强、安全性高、实时性强、功能完善和成本合理等特点, 因此在车站通信系统中用CAN总线代替RS 485总线进行通信。实践证明, CAN总线通信能实现很多优势, 如安全性高、实时性强、功能完善、成本合理、通信距离远等, 已成功的应用于大成公司的铁路车站全电子通信系统中。

CAN通信高速铁路 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，.

CAN通信高速铁路 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．

略谈高速铁路通信电源 篇4

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.

CAN通信高速铁路 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：

CAN通信高速铁路 篇6

一、高速铁路移动通信基本情况

我国铁路自2007 年经过6 次提速后。高速铁路列车速度到达200km/h以上, 这也意味高速铁路时代的到来。随着移动通信技术的发展, 高速铁路实现移动通信网络无缝覆盖以及提高移动通信网络服务质量是当前的一个重要发展目标。分析高速铁路移动通信网络的覆盖情况, 通信网络主要是沿着铁路线呈线状分布。高速铁路无线通信信号受到的影响主要有两个方面, 一是多普勒频移效应, 即列车沿铁路高速运行过程中由于快速移动引起的接收机信号频移;二是车体对无线通信信号的消耗, 主要是高速铁路新型列车造成的消耗。同时, 越区切换问题也会对高速铁路无线通信信号造成一定影响。

1.1 多普勒频移效应的影响

无线信道容易受到环境影响, 在列车高速行驶的情况下, 铁路无线信道的冲击响应也会随着发生快速变化, 无线信号中心频率会在多普勒频移效应的影响在发生明显偏移, 对无线信道环境造成严重负面影响, 进而造成系统信息传输误码率提高, 影响移动通讯性能。列车沿铁路高速运行时产生的多普勒频移效应与列车行驶的速度成正比关系, 所以列车行驶速度越快, 其产生的多普勒频移效应越明显。另外, 列车行驶方向与基站信号方向之间的夹角大小对多普勒频移效应的强弱也用一定影响。在实际情况当中, 为了增强无线信号的穿透能力,

基站往往被设置在距离轨道较近的位置, 这样可以有效增强无线信号的穿透能力, 然而这种情况下行驶方向与基站信号方向之间的夹角较小, 可导致多普勒频移效应加剧。

1.2 车体的影响

车体对无线信号的损坏体现在两个方面, 一是列车结构特点, 二是车厢入射面与信号的夹角。为了加强车体的稳固性, 高铁列车都是全封闭式结构, 而且部分高铁列车还采用金属镀膜玻璃, 列车的高度密闭性以及材质的特殊性就可以导致无线信号穿透列车时产生极大的损耗, 相比其他普通列车对无线信号的损耗, 高铁列车对无线信号的减弱要高出10d B以上, 而且对手机信号产生的屏蔽效果超过24d B, 对用户的正常通讯造成极大影响。下面是几种列车对无线信号的损耗情况:

另外, 车体对无线信号的损耗同时也受到车厢入射面与信号之间夹角大小的影响, 夹角越小, 损耗越大。

1.3 越区切换的影响

除了多普勒频移效应以及车体的影响以外, 高铁列车的越区切换也会对无线信号造成一定影响。对于小区间的切换区, 列车可以快速穿过, 车速与列车经过切换区的时间成反比, 移动速度越快, 驻留时间越短, 当列车速度在切换区的驻留时间足够短, 并且小于系统最小切换时间时, 切换流程就无法完成, , 进而导致切换失败, 出现掉话现象。

二、高速铁路的移动通信无线网络覆盖

为了减小掉话率, 提高切换率, 设计合理、有效的高速铁路无线网络覆盖方案非常关键。在铁路交会区域内, 移动通信网络多呈网状结构, 而其他铁路沿线大部分多为链状结构。在高速铁路无线网络覆盖的设计中, 主要内容包括三个方面一是建网, 二是无线网络覆盖技术的选择和应用, 三是基站的选址, 其中铁路沿线各基站的相关部署是非常重要的环节。

2.1 建网

移动、联通以及电信三个运营商均采用大网架构的组网方式, 与一般的建网相比, 高速铁路基站的建立没有什么区别, 也在大网架构之内, 所以高速铁路的建网只需要对原来的通信网络进行有效补充。一方面对现有的大网基站进行进一步优化, 另一方面在铁路沿线的盲点建立新的基站, 通过对有效资源的优化以及基站补盲, 不仅使周边各区域均能实现无线网络覆盖, 同时也满足了高速铁路沿线的无线网络通信需求。移动网络经过多年的发展和优化, 高速铁路沿线基本上完全实现了移动网络覆盖, 只有一些较特殊的区域路段, 例如长隧道、隧道群等的移动网络覆还比较欠缺, 此时可采用局部补盲的方式解决, 这种方法虽然成本少、见效快, 但适用范围有限, 比较适合用于无线信号损耗较小的列车线路, 例如合武铁路湖北段的建设就是采用这种方法。另外, 高速铁路沿线附近很多小区域网络覆盖因为不是专门针对高速铁路进行的覆盖, 所以多存在覆盖不均匀、覆盖重叠等情况, 很容易造成切换失败, 所以有必要针对高速铁路的特殊环境建设专门的移动通信网络, 目前已经投入使用的移动通信网络建设方法有地面专网建设 (例如温福铁路、甬台温铁路) 、车地结合专网建设等。

2.2 无线网络覆盖方案

建网完成后就需要设计无线网络覆盖方案, 在有效的建网策略基础上, 无线网络覆盖方案的设计可以根据实际需要尽量体现出灵活性、多样化。例如基站与普通直放站结合、列车综合接入、基带处理单元+ 射频拉远模块扩展小区等都是比较常用的无线网络覆盖方案, 其他还有数字直放站扩展小区、列车中继转发等方案。高速铁路不同路段可以结合具体条件和实际需要选择不同的网络覆盖方案。例如京津城际、沪宁高铁主要采用的是基带处理单元+ 射频拉远模块扩展小区方案, 另外通过设置直放站对部分路段进行辅助。基带处理单元需要集中放置, 主要负责处理基带资源, 实现基带资源共享, 并通过光纤与射频拉远模块连接。射频拉远模块的位置设置比较灵活, 利用射频拉远模块可以拉远基站, 使多小区的合并, 进而扩大覆盖范围, 减少切换频率。在切换区的设置过程中, 要注意切换区的大小要设计合理, 如果切换区太小, 就会因为列车驻留时间太短, 还没来不及切换就已经穿过切换区, 容易引起掉话现象。切换区的大小可以根据列车移动速度以及距离来确定, 同时, 预留适当的余量也是必须要考虑到的问题。

2.3 基站选址的优化

基站选址优化是指通过对高速铁路沿线基站数量以及基站位置的优化以达到无线网络覆盖的目的, 基站的优化过程应遵循经济性、实用性、有效性原则, 尽可能以较低的成本实现获得高性能的网络。蜂窝小区作为移动通信系统的基本单元, 其几何特性对信号同频干扰有一定关系, 同时也会影响越区切换, 因此在无线网络覆盖中, 基站选址优化是最重要的内容, 同时也是最为复杂的环节。近年来随着3G技术的快速发展, 目前已经出现了很多种关于3G基站选址的方案, 例如基于仿生学算法的方案、基于免疫计算的方案、基于遗传算法的方案等, 各种基站选址优化方案对无线网络覆盖技术的发展都有着重要意义。

三、切换技术

处于通话状态的用户与基站之间的都存在一定的通信链路, 在通讯终端高速移动的过程中, 用户与当前基站之间的通信链路要转移奥下一个基站并保证通话不被中断, 该过程就是切换过程。通常情况下, 切换主要有硬切换和软切换两种, 通讯终端与旧基站的连接终端后再建立与新基站的连接称为硬切换;通讯终端高速移动并经过多个蜂窝时通话不发生中断, 此时通讯终端可以与多个基站相连接, 此为软切换。硬切换方式不涉及移动交换中心, 只是发生于蜂窝内部。在列车沿高速铁路运行过程中, 由于环境因素的影响, 可能会发生多种不同的切换, 不仅会发生硬切换、软切换, 另外还可能发生虚拟软切换和更软切换。CDMA系统采用的是软切换和更软切换, WCDMA系统采用的切换方式主要是硬切换、软切换, 虚拟软切换是一种接力切换方式, 介于硬切换和软切换之间, TD-SCDMA采用的就是这种切换方式。相比其他切换方式, 接力切换方式结合了硬切换和软切换两种方式具备的优点, 同时又弥补了两者的缺点, 这种切换方式切换成功率高, 掉话率低。

切换成功与否主要取决于两个方面, 一是切换距离, 二是覆盖小区的重叠距离, 两个因素值与切换时间以及通讯终端的移动速度成正比关系。由于小区双向切换的影响, 切换距离与覆盖小区重叠距离之间应该是1 比2 的关系。从原理上分析, 越区切换的性能与蜂窝小区的几何特点有着密切联系, 所以无线网络覆盖方案的合理性设计非常重要, 需要针对实际情况进行优化, 并选择高效、快速的切换算法, 减少掉话率, 提高切换成功率。

四、结论

无线网络覆盖以及切换技术是高速铁路3G通信系统的重要技术, 加强对移动通信网络系统的研究对促进高速铁路发展有着重要意义。目前, 无线网络覆盖以及切换技术仍处于发展阶段, 还需要进行不断研究、探索以进一步提高网络通信技术性能以及高速铁路无线移动通信网络服务质量。

参考文献

[1]孙钢, 杨磊.高速铁路无线覆盖方案研究[J].数字通信世界, 2015, (6) :110-110.

[2]蒋新华, 朱铨, 邹复民等.高速铁路3G通信的覆盖与切换技术综述[J].计算机应用, 2012, 32 (9) :2385-2390.

CAN通信高速铁路 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

[1]科技运[2008]170号GSM-R无线网络覆盖和服务质量 (QoS) 测试方法 (V1.0) [S], 2008

[2]LOG STB008G GSMR AT Commands Description and MRM STB010M MRM Technical Specifications Version G[S], 2001

[3]Sagem, Trace protocol specificationV4.08.00revision C[S], 2007

[4]ETSI.GSM04.06version8.0.1Release[S], 1999

[5]ETSI.GSM05.08version8.0.1Release[S], 1999

CAN通信高速铁路 篇8

一、高速铁路移动通信信号的覆盖问题

随着我国铁路运输业的飞快发展, 高铁的运输速度、运输强度都有所提高, 再加上我国的国土面积广阔, 地势高低起伏, 偏远地区较多, 都使得我国高速铁路移动通信信号的覆盖面临着严峻的挑战。具体来说, 主要问题包括以下几个方面。

第一, 移动通信信号覆盖技术有待进一步提高。据调查了解到, 我国目前的铁路网络信号覆盖大多采用的是城乡基站与铁路覆盖结合的方式, 在高铁运行速度较慢的时候, 信号覆盖情况比较理想, 但是近年来高铁的运行速度大幅提高, 其覆盖信号的强度远远跟不上高铁运行的速度。第二, 高铁技术不断改革以来, 车厢的封闭性能更加良好, 时速更快, 也造成了信号的衰减, 使得移动网络的质量下降, 接通率降低, 断线情况时有发生, 更不用说一些想要上网的乘客对信号强度的需求。另外, 高铁运输不单单只经过一个地区, 往往会涉及很多区域, 这就会造成通信信号的时强时弱, 影响高铁的整体信号覆盖水平。

二、实现高速铁路移动通信信号覆盖的优化对策与实践

1. 加强基础覆盖

为了更好地适应高速铁路的发展运行特点, 有针对性的解决信号覆盖的问题, 就一定要从加强基础覆盖率开始着手。首先, 党和国家要不断减少地区切换重选的次数, 增加覆盖面积, 改善无线环境, 尽量加大每一个主控小区的覆盖面积。其次, 要优化重选切换参数, 提高其反应灵敏度, 做到及时跟踪信号, 使计算机、手机等设备能够使用到最强信号, 并尽可能的减少沿路的LAC (位置区编码) 数量, 提高接通率。

2. 全方位提高高铁经过地区的信号强度

在高速铁路通车的工程中, 想要保证其畅通的通信信号, 就一定要逐步逐级的改进信号系统, 在技术使用的过程中还要根据实际情况出发, 确定各道路段的主覆盖地区, 进行技术在其领域内的应用, 具体来说主要包括以下几个方面。

第一, 在较大范围的覆盖空洞处建立补充新基站。例如在浙赣线的鹰潭贵溪与上饶戈阳的交界处, 此地地处丘陵地区, 最近的两个基站相距5千米以上, 就可以通过建立新基站的办法, 从而加强信号的传送力度;第二, 对现网铁路覆盖区域进行天线和发射功率的调整, 提高其覆盖深度;第三, 通过减少铁路信号覆盖区域的数量, 清理覆盖率差的信号基站来实现覆盖率的增强, 从而避免经常重选的现象发生;第四, 调整主控区域的切换控制数据;第五, 通过逐步减少LAC的数量, 来增加手机发生位置的更新量;第六, 检查主控区域之间相邻小区的关系, 保证参数的准确性。

3. 加强信号覆盖技术人才队伍的培养

高速铁路移动通信信号的覆盖, 是一项高技术领域, 涉及到的知识众多, 对技术能力要求很高, 因此, 党和国家一定要加强完善人才队伍的建设和培养, 不断增加资金投入, 引进先进技术, 完善科研工作。另外, 还可以坚持“引进来与走出去”并存的战略, 既可以引进国外的优秀人才和先进技术, 并与自身的实际情况相结合, 实现技术的创新。也可以选拨年青的高素质、高技术人员去国外进行学习, 把先进的技术工艺带回国内, 为我国的铁路事业服务。

三、结束语

总而言之, 现如今, 我国的高速铁路移动通信信号覆盖面积和覆盖率还有待进一步加强, 在对其进行优化调整的过程中一定要从加强基础覆盖入手, 不断创新, 改进传统的模式, 把现代科学技术应用到信号覆盖中来。并结合我国国情以及高铁运输的现状, 对出现的问题加以改进, 从而进一步优化完善高速铁路的移动通信信号覆盖水平。

参考文献

[1]殷圳桥.高速铁路鹰潭段移动通信信号覆盖优化初探与实践[J].江西通信科技, 2007, (4) :831-93

[2]贾春华.我国3G时代高速铁路移动通信系统演进趋势[J].铁路通信信号工程技术, 2009, 6 (6) :87-4

CAN通信高速铁路 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