ＧＳＭ－Ｒ系统的基本功能和在我国铁路上的应用

邵红军

摘要:本文简单介绍了GSM-R系统及其在铁路应用的基本功能，列举了GSM-R在部分铁路线上的基本应用，并介绍了对GSM-R进一步发展的认识

关键词:GSM-R；语音业务；数据业务

铁路是我国国民经济的大动脉，随着铁路建设里程不断增长，铁别是近几年客运专线高速铁路的快速涌现，以及客货分离运输观念的提出，使得铁路运输量日益增长和列车行驶速度日益加快，导致列车行车密度加大、重量加大和编组加长，对铁路运输调度控制系统提出了更高更快的要求。GSM-R是ETSI（欧洲电信标准协会）在第二代数字移动通信GSM标准的基础上，专门为满足铁路应用而开发的一种数字移动通信技术，已在欧洲进行大范围成功应用。

GSM-R系统主要是为速度在200-500Km/h的高速铁路设计的，能满足我国目前和以后高速铁路的发展需求，实现了车站、区间和列车的控制一体化，满足铁路综合数字调度通信系统的需求。在铁路通信系统中，GSM-R系统不仅能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等功能，还能完成定制的附加功能，如优先级和强插功能、语音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等，为中国现代高速铁路运营提供安全可靠的无线通信方式。

1GSM-R系统介绍

GSM-R是在GSM网络基础上专为铁路系统设计的数字通信技术，GSM-R系统的业务层次模型如图所示，它的底层业务是基于GSM/GPRS所提供的语音业务和数据业务，第二层是高级语音呼叫业务ASCI（先进语音呼叫业务），包括优先级和强拆、语音组呼和语音广播，第三层是铁路基本业务：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址，第四层是基于铁路基本业务平台上开发的铁路应用：调度通信、调度命令传送、无线车次号和列车停稳信息传送、列车尾部装置信息传送、机车调车信号和监控信息传送、列车控制数据传送、区间通信、应急指挥等。

2GSM-R在铁路系统中的基本功能

2.1调度通信功能。通过GSM-R系统组成无线调度通信网络，可以进行实现以下通信：点对点呼叫、群呼和组呼、广播呼叫。呼叫完成后确认中心可以保存相应的呼叫记录。调度通信系统包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他专用调度通信、站场通信、应急通信、养护维修通信、道口通信等

2.2调度命令传送功能。调度控制是保证列车运行正常有序的重要手段，铁路调度命令是调度员向列车司机下达的书面命令，使列车运行安全的重要保障，采用GSM-R系统传输通道实现调度命令的传送，能缩短调度命令的传送时间，提高工作效率。

2.3车次号无线传输和列车停稳信息的传送。车次号无线传输与列车停稳信息的传送对铁路运输管理和行车安全监控具有非常重要的意义，它可以通过GSM-R的电路交换进行数据采集和传输，也可以通过GPRS无线方式来实现。

2.4列车尾部装置信息传送功能。通过GSM-R通信系统实现列车尾部风压数据的传送，能很快解决列车尾部风压数据的传输问题。

2.5机车调车信号和监控信息传输功能。GSM-R系统可以提供机车调车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，而且可以存储调车的相关信息。

2.6列车控制数据传输功能。通过GSM-R通信系统可以为机车和地面提供双向无线数据传输通道，实现机车地面的信息安全传输。

2.7区间通信。在铁路系统中，区间通信为工务、通信、信号、电力、桥梁隧道守护等部门间通信的重要方式，通过GSM-R系统手持机，可以实现维修人员与车站、调度间的快捷通信，紧急情况下，还可以直接与列车司机直接联系。

2.8应急指挥功能。当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输安全的紧急情况时，通过GSM-R系统可以在事故现场和指挥中心之间，实现语音、图像、数据等业务传输。

3GSM-系统在铁路系统的基本应用

3.1 GSM-R系统在青藏铁路的应用。我国在青藏铁路通信中采用了GSM-R系统，满足160-500Km/h高速列车对地面的无缝通信，解决了原有系统数据传输慢的弱点，调度通信系统功能齐全，为铁路沿线人员提供了语音和数据的技术支持，并为列车制动控制提供了通信传输平台；在青藏铁路沿线采用双交换机、同站址双基站无线覆盖方式，使GSM-R网络在可靠性、有效性、可维护性、安全性等方面达到技术指标要求。

3.2 GSM-R系统在大秦铁路的应用。大秦铁路在GSM-R网络电路交换业务的基础上，研发出了机车同步操控地面应用节点、车载通信单元和管理维护设备，为实现多种编组方式重载组合列车的机车同步操控提供了可靠的网络平台；同时针对铁路沿线山区多的特点，采用同站址双基站和基站交织两种无线覆盖方式混合组网，满足了不同地理环境的网络可靠性需求。

3.3 GSM-R系统在胶济铁路的应用。胶济线地处我国胶东平原，沿线经济发达，是客货混运线路，行车密度较大。根据高速铁路发展需要，GSM-R在胶济线进行了运用创新，对沿线基站进行优化，并与移动、联通等运营商进行了频率分配调整，采取相应措施，避免相互干扰，实现了调度通信、专用通信、施工维修通信、调度命令传送、无线车次号传送、机车列尾装置信息传送等业务。

3.4 GSM-R系统在哈大客运专线的应用。哈大铁路纵贯东北三省，是我国“四纵四横”客运专线网规划中的京哈客运专线的重要组成部分。GSM-R系统通过无线基站、直放站和泄漏电缆组合的方式解决了隧道及特大隧道内无线信号覆盖的问题，全线成功实现了语音和数据业务，为调度通信、组呼群呼、铁路沿线维护人员及列车控制信息、无线车次号、调度命令信息传送等提供了无缝连接的通信传输通道。

4对GSM-R在铁路系统进一步应用发展的几点看法

随着GSM-R系统在客运专线和多条铁路上的广泛应用和进一步发展，还需要考虑以下几个问题：（1）信号干扰问题。GSM-R系统在做好内部频率使用规划和基站覆盖小区规划的同时，还需要与移动、联通、电信等无线运营商关于频率分配和使用的问题，需要进一步协商和规范，避免出现同频和邻频干扰、信号堵塞等问题。（2）无线网络的安全问题。无线传输通常在安全性方面让人担忧，为了能确保给铁路系统提供安全可靠的传输通道，GSM-R系统还需要不断完善铁路移动信息传输安全平台的设计方案。只有通过不断改进硬件系统和软件系统，才能为铁路系统提供公用网与铁路专用网安全互联、移动设备与地面网络可靠互通的移动信息传输安全平台。（3）多年来GSM在全世界范围内的广泛应用，其技术和性能已经非常成熟稳定，随着3G网络的逐步发展，GSM-R系统也可以考虑把3G网络技术引进到铁路业务上，探讨和尝试在3G的网络平台上开展具有铁路特色的语音、数据、视频等功能应用。