2021-4-9 | 通信技术
我国铁路无线通信系统实现的无线列车调度、铁路区间的移动语音通信及道口预（报）警等数据无线传输功能，在铁路运输安全生产中发挥着越来越重要的作用。铁路既有的单信道模拟制式无线通信设备主要为满足语音通信设计，长期以来一直存在着枢纽地区同频干扰严重，信道接入困难，语音不清晰，数据与话音争夺信道并相互干扰等问题，已不适应日益增长的运输生产需求，尤其是铁路沿线维护、检查、维修的工务人员通信需要。
1铁路沿线施工防护无线通信现状与需求分析
1.1施工防护通信现状
目前，铁路工务人员采用的防护技术手段是：当一个班组需要进行铁路施工时，需在铁路沿线的车站内设置驻站防护员，同时在施工现场前后800m分别设置安全措施，安排施工防护人员和施工负责人，还需根据实际的通信情况安排中间联络员。驻站防护员与施工防护员必须保持3～5min通话一次，进行列车运行的预报和确认。当列车靠近时，由驻站防护人员用固定台通知现场防护人员，再由现场防护人员通知施工人员下道。这种防护手段存在以下问题：（1）在部分较长区间，车站与施工现场无线通信不通畅，现场防护人员呼叫不到驻站人员或需要设置多级中间联络员；（2）在相邻的2个工区同时施工时，通信容易相互串扰；（3）针对偏远的站点或长大区间，一个工区内架设多个基站，无法跨区跨基站通信；（4）工区内中转台维护与管理不够规范，没有故障弱化机制，不能满足紧急情况下的及时通信；（5）区间隧道多，隧道内通话距离不到500m，隧道内外不能互通；（6）没有统一指挥调度管理功能，无线对讲缺乏有效的管理规范。
1.2通信数字化趋势
由于专网模拟技术发展的局限性，现有模拟无线通信技术在铁路施工防护通信上存在以下弊端：（1）频率资源紧缺，不能满足电务、工务、供电、铁路公安等多部门、多线路的通信需求，时常无法分配合适的频率。（2）相邻工区干扰或非法电台串频干扰影响正常通信。（3）工务施工防护系统逐渐走向科学化、信息化，对统一调度管理平台的数据业务需求越来越迫切；现有技术体制无法满足多样化、信息化的需求。（4）现有模拟通信单靠连续语音控制静噪系统（CTCSS）信令加密，无法避免同频干扰及非法窃听或盗用沿线通信系统中转基站。（5）无噪声抑制技术在铁路沿线受到诸多信号干扰，抗干扰性差，因此现有模拟系统无法保证铁路沿线通信信息安全。2009年12月，工业和信息化部发布的666号文件，明确提出我国模拟对讲机向数字对讲机过渡的时间表，在2011年底停止模拟对讲机的型号核准，2016年全面停止模拟对讲机的使用。随后铁道部向全国18个铁路局（公司）转发工业和信息化部666号文件，要求2011年底基本实现从模拟向数字转变的工作目标。
2铁路沿线施工防护数字无线通信系统设计
2.1施工防护数字无线通信系统建设方案
为了满足铁路沿线施工防护通信需求，建议铁路沿线安全施工防护系统采用具有我国自主知识产权的警用数字集群标准（PDT）的数字无线电通信系统。在沿线架设数字基站，各基站之间通过铁路局内部IP链路或E1链路进行连接组网。数字IP互联技术将引入高质量、高保真的数字语音通话，实现个呼、组呼、全呼等多种呼叫功能及录音、设备远程监控、双时隙通话、短数据传输（短信息、GPS）等个性化管理功能。该系统具有反应快捷、功能强大、一呼百应等优势，同时节省稀缺的频率资源，非常适合铁路沿线的无线通信需求。根据覆盖面积和环境要求，选择在铁路沿线车站或现有通信机房架设数字无线通信基站，单基站覆盖半径在7～15km，各基站通过IP网络互联，因此覆盖面积则为各基站覆盖面积之和，最终实现长大区间覆盖，工区内可实现跨基站呼叫，并根据工区距离对基站进行分组，同属一个工区内的基站属于同一组，工区间相互独立，又可在重大事件中进行互联互通，统一调度。通过配备内置GPS模块的数字对讲机，实现对施工人员、巡道工、轨检车等的定位跟踪功能。通过数字调度平台可实现通过电脑对人员呼叫、管理和定位跟踪，以及对基站设备的远端管理和维护。数字无线通信系统基站是由主站和从站组成。每套系统只设一个主站，但可以与多个从站互联。从站通过IP链路（有线IP链路、微波链路、网桥链路、3G无线链路等）与主站相连，进行语音和数据通信。所以在铁路沿线各基站站点中，需要选出一个基站为IP互联系统主站，其余各基站点则规定为从站。通过利用铁路内部IP网络资源，各从站与主站通过IP网络互联，实现沿线各站点基站互联互通，所有基站覆盖下的对讲机一呼百应的目的。系统建成后，可以对各基站进行单独分群，通过拨群号码可使各基站下的终端群内进行呼叫，而其他群则听不到。IP互联网络组网见图1。IP互联模式在基于TCP/IP传输的过程中，数字无线移动通信（DMR）协议由TCP/IP协议和处于应用层的传输协议承载。因此，在IP互联网络中，可以认为IP互联仅仅改变的传输介质，DMR移动终端或中转台所支持DMR协议的业务不会受到影响。基站IP组网见图2。
2.2隧道解决方案规划
在多而复杂的铁路隧道群中，隧道长短不一，列车上行与下行分开，隧道内无线信号衰减严重，对沿线施工防护通信造成很大难度。目前大多数列调隧道覆盖系统采用450MHz频段光纤宽带直放站，车站台连接直放站近端机，近端机通过光纤可连接多路安置在隧道内部的远端机，实现对隧道内部信号的覆盖。施工防护系统可利用原列调隧道覆盖系统解决施工防护通信系统信号覆盖问题。数字IP互联安全施工防护系统建成后，利用信号耦合方式把基站信号耦合至列调直放站近端机，此时信号通过光纤传至隧道内部的远端机，消除信号盲区，实现全线路的无缝覆盖。直放站连接方法见图3。
2.3铁路沿线施工防护数字无线通信系统实现
铁路沿线施工防护数字无线通信系统建成后，沿线无线信号覆盖稳定，全路段90％以上无盲区，车台通话质量达到4级以上，手持终端在时速90km行驶的车中通话质量达到4级以上；还可实现以基站为单位，沿线基站在同一工区下视为一个群，该工区内铁路施工防护员工群内可以自由通话，其他群（工区）无法听到声音，做到互不干扰；领导在指挥中心的IP调度台可呼叫任意铁路工区、站、人员；各铁路工区工作人员可以呼叫中心IP调度台；指挥中心调度平台提供有线互联接口，可以实现对讲机与有线电话互联；提供指挥中心有线和无线集成的数据和语音接口，建设厂商根据该接口开发调度界面，在指挥中心的调度座席上实现有线和无线通信的统一指挥调度。