信息枝术 ＳＣｔＥＮＯＥ＆ＴＥＣ｝＿ｔＮＯＬＯＧＹ 匪圆 通信技术在铁路交通中的应用研究 黄雪 （中铁四局集团有限公司 安徽合肥 ２３００２２） 摘要：铁路交通在现代社会中仍起着主导地位。但如何保障铁路交通的安全、可靠运行却是一个永恒而复杂的同题和过程。铁路 交通运输是一个完整的大系统。它的各个部分都离不开通信技术的应用。通信在铁路运输中起着神经系统和网络的作用。本文围绕 ＧＳＭ—Ｒ技术的具体原理和在目前已经及即将投入运营的高速铁路ＧＳＭ－－Ｒ系统的具体应用展开讨论，同时充分说明了我国铁路通信技 术未来发展的方向，希望对全面实现铁路通信信息化建设有所帮助。 关键词：通信技术 铁路通信 ＧＳＭ—Ｒ 中图分类号：Ｌ＿２８５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３７９１（２００８）１１（ｅ）一００３１—０２ 进八２ｌ世纪，随着铁路跨越式的发展， 铁路通信系统也迎来了划时代的转变，铁路 对通信技术的要求更趋向于大容量的数字 ＧＳＭ—Ｒ系统由六个子系统组成：交换子 火车司机）呼叫固定用户（调度员）的一种方 系统（ｓｓｓ）、基站子系统（ＢＳＳ）、运行与维护子 式。例如当火车司机呼叫固定用户（调度员）系统（０Ｍ Ｃ）、通用分组无线业务子系统 时，系统依据移动用户（火车司机）的当前位 所在控制区／小区）对固定用户（调度员）进 化。信皇、容量大可以使众多的用户如行车指 （ＧＰＲＳ）、终端子系统及移动智能网子系统 置（挥、列车服务、保障等能在移动中完成 （ＩＮ），并通过交换子系统（ｓｓｓ）中的网关移动 行寻址，自动地将呼叫转接到列车当前所在 ＧＭＳＣ）实现与其他通信网络的电路 控制区的调度员。 通信服务，而数字化是保证大容量高质量通 交换中心（信的基础。铁路站间距离加大，铁路沿线无 域业务的互联互通，通过通用分组无线业务系 ２．３ ＧＳＭ－Ｒ铁路通信中的优势 ＧＳＭ—Ｒ除上述的功能特点外，还表现 系统结构提出新的要求。１ ００多年中国铁路 （ＧＧＳＮ）实现与其他数据信息网络的分组域业 在如下的铁路业务应用之中。 通信技术的发展史大致可分为３个时期。 务的互联互通。 列车控制系统（Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ 线覆盖应是连续的或是大区间覆盖，这给通信 统（ＧＰＲＳ）中的网关ＧＰＲＳ业务支持节点 １铁路通信技术的发展历程 １ １以架空明线为主的建设和技术发展时期火 奎 ＧＳＭ—Ｒ系统框图如图ｌ所示，Ａ接口 往右是ＮＳＳ系统，它包括有移动业务交换中 ＴＣＳ）：是以ＧＳＭ—Ｒ作为传输手段的列车自动 防护／列车自动控制系统，甚至可以实现列 心（ＭＳＣ）、拜访位置寄存器（ＶＬＲ）、归属位 车自动操作（驾驶）。（１）铁路维护通信：利用 置寄存器（ＨＬＲ）、鉴权中 Ｏ（ＡＵＣ）和移动设 ＧＳＭ—Ｒ建立铁路沿线维护人员的业务联络通 备识别寄存器（ＥＩＲ），组呼寄存器（ＧＣＲ），操 信（新的路边电话和隧道电话）并能够根据维护 作维护中心（ＯＭＣ），Ａ接口往左Ｕｍ接口是 人员的职能和所在的场所很快地确定他们的 ＢＳＳ系统，它包括有基站控制器（ＢＳＣ）和基 位置。（２）列车诊断：如果列车发生故障，诊 站收发信台（ＢＴＳ）。Ｕｍ接口往左是移动台 断数据将通过ＧＳＭ～Ｒ传输到下一个维修中 部分（ＭＳ），其中包括移动终端（ＭＳ）和客户 识别卡（ＳＩＭ）。 从ｌ ８７６年到２０世纪６０年代，我国铁路 通信主要采用架空明线。这一时期经历了建 国前后近ｌ０Ｏ年之久。 １ ２电路模拟通信为主的建设和技术发展时期 ｌ９７８午全国科技大会以后，铁道部确定 心。使维修站能够及时为维修做好相关准 了“牵引动力发展以电力牵引为主”、“干线通 信传输以电力为主”等，并列入了１ ９８３ 年公布的《铁路主要技术 。铁路通信电 缆化速度加快，到 世纪９０年代初，全路建 成的小同轴综合电缆线路有ｌ ５６２３公里，对 称电缆线路约２００００皮长千米。京沪、京哈、 备，因而大大缩短维修时间。（３）旅客服务： 包括列车时刻信息、在线售票（订座）服务。 基于列车自动控制和ＧＳＭ Ｒ的列车时刻信 息服务，能够随时为旅客和乘客提供列车的 动态位置和时刻信息；基于ＧＳＭ Ｒ连接的 售票机可提供在线售票（订座）服务。（４）货运 ２ ２ ＧＳＭ－Ｒ功能特点 ＧＳＭ—Ｒ以ＧＳＭ平台为基础，因此除了 Ｇ Ｓ Ｍ所具有的越区切换、漫游等特性外， ＧｓＭ Ｒ还具有如下专有的特性。 功能寻址（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ， 京广、西陇海等ｌ０多条干线建成了小同轴电 缆线路．实现了电缆多路化模拟通信。 随着我国铁路信息化建设的不断发展， 铁路数据情息、 务量的多样化和高速率，使 得ＧＳＭ Ｒ系统在国内有着广阔的发展空间， ＧＳＭ Ｒ技术也正是顺应时代的发展，利用其 ＦＡ）：便于固定（移动）用户拨号呼叫列车上移 跟踪服务：利用一个带有ＧＰＳ接收器的简单 动用户的一种方式。 ＧＳＭ模块，可指示该货车（集装箱）的精确位 置，可实时掌握所运货物的确切位置，并可 Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ，ＬＤＡ）：便于列车上移动用户（如 将这一数据发送给其客户。 基于位置的寻￣ｌｋ（Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ 固有的ＧＳＭ—Ｒ网络特性，为铁路信息化和 自动化发展奠定良好的基础，利用通信的手 段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接， 口ｌ ■０ 确 ４ ｒ稳高速、安全地运行。 ２ ＧＳＭ－Ｒ系统 ＧＳＭ Ｒ（ＧＳＭ ｆｏｒ Ｒａｉｌｗａｙ）中文全称为 铁路移动通信系统标准，ＧＳＭ Ｒ系统是国 际铁路联盟（Ｕ Ｔ Ｃ）和欧洲电信标准协会 （ＥＴＳＴ）为欧洲新一代铁路移动通信开发的技 术标准。ＧＳＭ Ｒ技术是基于成熟、通用的公 共移动无线通信系统ＧＳＭ平台之上，专门为 满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信 技术。 ２ １ ＧＳＭ—Ｒ系统组成 Ｅ 埔。 图１ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ １ Ｅｏｔ小ＪＯＬＯ０Ｙ ＩＮＦＯＲＭＡ ｆ ＩＯＮ 信息技术 ３ ＧＳＭ—Ｒ技术在我国铁路通信中的应用 ４ ＧＳＭ－Ｒ技术的发展方向 （１）青藏铁路：我国在青藏铁路通信中采用 了专用的ＧｓＭ—Ｒ系统，解决了冻土地带信 通信具有前瞻性的一项技术，是符合铁路通 业务的开发，完善标准体系结构，立足国产 号传输问题，减少了维护工作量；创造性的 信发展趋势和发展要求的新一代数字移动通 化，增强自主创新能力，随着通信技术的发 采用双交换机、同站址双基站无线覆盖方 信系统。根据我国铁路实际情况，铁路通信 展，ＧＳＭ—Ｒ技术在铁路通信中一定有好的应 式，使ＧｓＭ Ｒ网络达到了可靠性、有效 网的建设应从以下几个方面加强ＧＳＭ—Ｒ系 性、可维护性、安全性等技术指标要求。（２） 统在我国铁路通信中的发展。 大秦重载铁路：大秦线是重载运输专线，山 ４．１加强ＧＳＭ－Ｒ基础理论与应用理论研究 用前景。 下，积极采用先进、成熟、经济、适用、 ＧＳＭ—Ｒ通讯系统是国内外解决铁路移动 可靠的技术，强化基础理论的研究，重视应用 参考文献 区多、隧道多、曲线多。铁道部针对大秦 由于ＧＳＭ Ｒ系统在中国仍处于实验阶段 ｆｌ】Ｈｉｒｏｙｕｋｉ Ｏｈｔｓｕｋｓ，Ｒｙｕｔａｒｏ Ｏｌｕｎｏｔｏ．Ａ 线的技术难点，组织多方力量集中攻关，在 和引进成熟阶段，一些实验性的数据还需要在 Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ＧｓＭ Ｒ网络电路交换业务的基础上，自主 实践中积累和优化。这些都需要在今后的理论 Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ．ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＣＣ． 研发了机车同步操控地面应用节点、车载通 科研工作中进一步改进与完善。如高速铁路无 １９９２：８２～８６． 信单元和管理维护设备，为实现多种编程方 线场强覆盖的可靠性问题、通信信号一体化问 式２万吨重载组合列车同步操控提供了可靠 题等领域还有待研究。研究的深度与步伐直接 的网络条件；同时采用同站址双基站和基站 影响到ＧＳＭ Ｒ技术的发展水平。 交织两种无线覆盖方式混合组网，满足了不 ４．２完善和发展ＧＳＭ－Ｒ应用技术在铁路系统 同地理环境的网络可靠性需求；在机车同步 的应用条件 操控系统通信平台的基础上进行系统功能升 由于通信协议的灵活性以及厂家对协议 级，自主研发了可控列尾主机和控制盒，从而 理解的差异性，各设备供货商在实现同类产 节省了机车使用数量，提高了经济效益。（３）胶 品的同～功能时，所采用的方式有所不同，包 济线提速工程：胶济线地处我国经济发达地 括呼叫流程及其所包含的具体消息，消息的 区，是客货混运线路，运输非常繁忙，电磁环 传递顺序以及消息参数的设置等。因此，在构 境复杂。围绕２０ｏＫＭ／Ｈ干线铁路建设和发展 建系统时，会造成不同厂家的设备之间无法互 的需要，铁道部组织多家单位积极开展 联互通。所以，进行ＧＳＭ～Ｒ网络大规模建设 ＧＳＭ—Ｒ应用创新，协调移动运营商进行 时，首先应考虑解决ＧＳＭ—Ｒ系统的开放性 ＧＳＭ电磁环境清理，克服了外界干扰，优化 和不同厂家设备之间的互联互通问题。 了ＧＳＭ Ｒ无线基站分布，创造了在繁忙干 线运营ＧＳＭ—Ｒ的新经验。 ５结语 铁路通信应当在国家发展战略的指导 （上接３０页） （３）大大降低学习障碍和培训成本。 安装程序运行所必须的动态连接库（＋．ｄｌ１）、 在Ｗｅｂ开发者方面： 程序初始化文件等许多其它文件。另外，还 （１）用户端不需要特殊设置与软件安装。 必须完成每台客户机的ＯＤＢＣ或ＢＤＥ的配置 （２）应用软件集中在服务器端开发管理。 工作。不仅如此，对客户端程序的修改和升 （３）减少构建维护成本，加快连机过程。 级也是非常的麻烦。 在系统环境方面： 近年来，为了解决它的诸多缺点，进一步 （１）前端可使用任何浏览器（ＩＥ、Ｎｅｔｓｃａｐｅ 改进和完善其性能，有关方面的研究方兴未 等）。 艾。三层／多层（Ｔｈｒｅｅ—Ｔｉｅｒ／Ｍｕｈｉ—Ｔｉｅｒ） （２）后端可存取任何数据库（ＳＱＬ、Ａｃｃｅｓｓ 客户机／服务器（Ｃ／Ｓ）模式应运而生。 等）。 随着网络信息管理系统向Ｉ ｒｌｔ ｅ ｒｉ１ｅｔ／ （３）可使用各种脚本语言开发（ＶＢＳｃｒｉｐｔ、 Ｉｎｔｒａｎｅｔ的迁移，出现了ｗｗｗ技术与数据库 ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ、Ｐｅｒｌ等）。 技术相结合的Ｗｅｂ数据库应用即Ｂｒｏｗｓｅ／ Ｓｅｒｖｅｒ（洲览器／服务器）计算模型，这种模式 ３客户机／服务器模型中远程数据服务技 也可称为三层客户机／服务器（Ｃ／Ｓ）模式，实 术的原理和构成 现了信息从静态发布到动态发布的转变。它 当用户发出一个请求，客户端远程数据服 具有客户机／服务器（ｃ／ｓ）模式的全部优点而 务组件向Ｗｅｂ服务器发出查询，Ｗｅｂ服务器 无其缺点。浏览器能从内部和外部服务器上 远端数据服务组件处理该请求并将该请求发 获得信息。而服务器可以在任何位置，运行 向ＤＢＭＳ（数据库管理系统），数据库管理系统 在不同的操作系统上，通过浏览器为用户提供 响应该请求并发回数据，服务器端数据服务组 多种形式的信息。 件将该数据转换为ＡＣｔｉｖｅ Ｄａｔａ Ｏｂｊｅｃｔ 三层ＷＥＢ结构的模式的优越性如下。 （ＡＤＯ、ＡｃｔｉｖｅＸ数据对象）的记录集对象。 在前端用户方面： 为传输到客户，数据需进行格式转换，并通过 （１）统一标准多用的浏览器界面。 网络发向客户端计算机。这样数据就可以显 （２）用户只需学习简单的ｗｅｂ页面与超链 示在与数据关联的可视化控件上。 接（Ｈｙｐｅｒｌｉｎｋ）操作。 ５２科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 【２］Ｗａｙ Ｗ Ｉ．Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｌｉｇｌ１ｔ ｗａｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｊｇｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ＬＯＯＰ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｊ． ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈ．，１９８９，７：ｌ８０６． 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