5GSM-R系统及其在铁路中的应用研究

5GSM-R系统及其在铁路中的应用研究

罗程鹏

中国铁路广州局集团有限公司调度所广东广州510000

摘要：铁路专用通信是直接为铁路信息化服务与铁路运输生产而设计、组建并使用的系统设施，分为铁路无线专用通信系统与铁路有线专用通信系统，现在，两系统的运用相互独立。随着铁路运输的不断发展，以及越来越多的运输信息传输需求，对列车的准确性与及时性提出了更高的要求。GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，此系统具有较高的标准化程度、很广的覆盖范围、无线有线专用通信系统双网合一等优点，并且是针对铁路通信列车控制、列车调度、支持高速列车等特征设计的，完全能够达到铁路运输的发展对铁路专用通信的要求。

关键词：5GSM-R系统；铁路无线通信；系统业务；

铁路无线通信系统是铁路运输安全和运输效率的保障因素。GSM-R系统在铁路通信系统中的应用，可以为铁路运输工作中的语音呼叫和信息通信提供专用的传输通道，进而对铁路通信信号一体化需求进行有效满足。

一、GSM-R系统的概况

铁路综合数字移动通信系统是对传统铁路无线通信方式的不足之处进行优化的通信系统。从这一系统的网络结构来看，它主要由网络子系统、基站子系统和运行与维护子系统等多个系统组成。行车密度高、运输组织工作复杂是我国铁路运输的主要特点。城际铁路、客运专线和高速铁路的投入运营提高了铁路运输组织工作的难度，分组无线业务子系统与现有的铁路有线调度通信系统之间的结合，成为有关机构优化铁路通信系统的主要措施。图1所示的内容就是5GSM-R系统基本结构图。

图15GSM-R系统结构图

二、GSM-R新业务的应用

1.智能网系统的应用。快速性、有效性、经济性和灵活性是智能网系统在实际应用过程中所表现出来的主要特点。GSM-R智能网可以为一些铁路特定业务的实现提供帮助，也可以让铁路运输系统的业务互联互通问题进行有效解决。根据我国铁路系统无线信息网络互联互通的需求。我国铁路综合数字移动通信系统所使用的智能网主要以CAMEL4技术为主要技术标准，并借助4GPP和国内的相关行业规范，对智能网的行业规范提出了较为严格的要求。根据我国铁路运输行业的实际需求，有关单位需要从系统构成、业务技术要求和服务质量要求等方面入手，对智能网系统进行完善。

2.感应通信的应用。感应通信技术也是5GSM-R系统中所使用的一种新技术。从感应通信技术的主要特点来看，它具有着集移动无线通信灵活性与有限传输特性于一体的特点。相关人员在对感应通信的频率和耦合空间进行确定以后，可以在减少耦合衰耗的基础上，对山区、隧道内及井下的弱电场问题进行解决。也就是说，感应通信技术的应用，可以让铁路部门在山区和隧道等区域构建可靠的通信网络。从我国感应通信技术的发展现状来看，我国铁路运输领域所应用的感应通信体系是以接触网导线为波导线的铁路感应通信体系。相比于国外所采用的感应通信方式，我国的感应通信体系具有着投资少、施工快捷、操作简单和维修方便的特点。我国所采用的感应通信体系也是建立在我国铁路运输领域的实际情况的基础之上的一种通信体系。在实际应用过程中，这一通信体系对电气化铁路的接触网设备有着较强的依赖性。但是从这一技术的应用效果来看，这一技术可以让我国某些区段铁路的运输效率和行车安全得到有效提升。

三、GSM-R系统在铁路无线通信系统中的应用

1.语音组呼业务。GSM-R系统的语音组呼功能在铁路无线通信系统中的应用，可以对通信系统专用移动通信网的要求进行有效满足。铁路无线通信系统中应用的语音组呼业务主要工作与半双工模式之下。呼叫者可以借助一个组功能码对所有的该组成员进行呼叫。PTT在无线通信系统中的应用，可以让语音组呼业务对GSM网络的点对点通信的局新型进行有效突破，因而这一技术在铁路行车指挥调度部门的无线通信系统中得到应用，从铁路运行的实际情况来看，在调度员或移动业务用户发起语音租户以后，主叫用户可以借助主动的VGCS和组ID发起组呼。基站控制器会对用户签约VGCS业务进行分析，移动条也会向MSC发送建立消息，并在此基础上向所有相关BSC发送相关消息，为呼叫控制建立信令连接，也会向每一个BSC中的相关小区发送分配请求信息。网络资源状况也是语音组呼业务的主要影响因素。在工程验收测试中，相关人员需要对网络资源状况、互联互通性能与铁路作业的实际需求进行充分满足。

2.语音广播呼叫业务。语音广播业务功能也是适用于铁路行车的调度指挥系统功能。同组呼业务相比，GSM-R系统中的语音广播呼叫系统也具有着一对多呼叫的能力。一般而言，语音广播呼叫业务主要应用于单工模式下，相关人员可以借助组ID完成所有该组成员的呼叫工作，因而GSM-R系统的语音广播呼叫系统也可以在铁路的行车调度工作中得到应用。这一技术也可以在铁路调度指挥和抢险救援工作的开展过程中得到应用。在紧急通信状态下，用户可以同时在下行进行聆听。在业务用户发起VBS呼叫以后，聆听用户可以借助移动台的人机界面在任何想离开的时候来语音广播，讲话用户不可在未终止语音广播呼叫的情况下进行广播呼叫。

3.多优先级与强拆功能。GSM-R系统的多优先级与强拆功能对呼叫建立或跨区呼叫时的呼叫接续优先级进行了明确，并对资源不足状态下的资源抢占能力进行了强化。这一业务在铁路无线通信系统中的应用，可以对铁路对某一类通信的高性能要求进行充分满足，以便让无线列车调度通信机制得到优化。

4.GSM-R系统在铁路调度通信中实现的功能。GSM-R系统在铁路调度通信中实现功能涉及到了列调功能、货调功能、机车调度信号监控系统功能等多种功能。铁路调度命令是调度员向列车驾驶人员下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障因素。GSM-R系统在铁路调度通信方面的应用，可以有效缩短调度命令的传输时间，并有效提升调度指挥行车的工作效率。在调度中心与车站值班员、司机之间的通话过程中，GSM-R模式可以构建一种点对点的通信方式，调度中心计算机与无线机车信号之间也可以构建一种透明化的数据传输通道。我国现有的无线列调通信业务系统存在着设备型号种类繁多，设备水平存在差异性的问题。在系统的频率相对分散的情况下，不同的铁路枢纽会对不同的频段进行应用。优先级业务体系的构建，成为解决这一问题的一种有效方式。GSM-R技术应用以后，相关单位也对网络管理机制进行了调整。在无线网络管理子系统的应用过程中，相关人员从铁路运输的实际情况入手，配备了两套用于无线电子系统设备管理的系统，这些系统安装在铁路运输领域重要的传输节点之中。交换网络管理子系统可以实现交换子系统与无线子系统设备的集中管理，工作人员也可以通过远程接入的方式，对系统交换机进行管理。

5.GSM-R系统其他功能的应用。车控制系统、铁路维护通信系统、列车诊断系统和货运跟踪服务系统也是GSM-R应用于铁库无线通信系统以后所构建的系统。其中，车控制系统是建立在GSM-R传输手段基础上的一种列车自动控制系统，这一系统在铁路无线通信领域的应用，可以让铁路部门构建智能化的列车驾驶控制体系，也可以为列车的自动操作提供一定的帮助。铁路维护通信机制是建立在GSM-R系统之上的铁路维护人员业务联络通信体系。这一体系构建以后，路边电话系统和隧道电话系统可以让铁路管理人员对铁路维护人员的所在区域进行确定。列车诊断系统可以将列车出现的故障传送到下一个维修中心，以便维修中心在对列车维修工作做好充分准备的前提下，缩短列车的维修时间。

参考文献：

[1]王峰.5GSM-R系统在铁路系统中的应用.2017.

[2]刘丹.GSM-R系统在铁路无线通信系统中的应用与发展.2017.