优化CIR设计方案，方便设备现场维护

唐文可 上海新干通通信设备有限公司

GSM-R网络通过多年的建设，已初具规模，在行车指挥中已发挥着巨大作用，但随着GSM-R网络应用的不断扩大，发现有些技术问题需作进一步的探讨。

1 关于CIR调度命令无线传送模块的冗余问题

调度命令（含路票等）是铁路行车最重要的凭证之一，当遇有特殊情况时，司机必须得到行车调度员的调度命令，根据命令内容行事。调度命令的传送由两种方式，一是停车后人工交付，另一种方式是采用无线传送的方式，将调度命令准确无误地传送到列车上。

在2001年前调度命令基本上全是停车后人工交付。过程为先由调度员口述，相关车站的车站值班员作记录并作好录音，然后由车站助理值班员将书面的调度命令交给司机。这种调度命令的传送方式可靠，但效率很低。二○○二年起，对当时的无线列调系统进行了技术改造，以原有的450 MHz无线列调系统作为平台，在机车上加装了无线车次号编码器和调度命令无线接收装置，在车站加装了无线车次号解码器和调度命令无线转接装置，实现了调度命令无线传送的功能。但这套系统由于以无线列调系统作为平台，同频干扰问题严重地削弱了调度命令的接收成功率，并且车站设备与机车设备间的通道采用无连接方式，当机车电台处于发送状态（车机联控通话时）就不能接收无线调度命令。为了提高接收成功率，只能采取简单的多次发射，这样做又加重了同频干扰的问题。2005年后，GSM-R系统在铁路通信中迅速发展，并逐步取代450 MHz无线列调系统。在GSM-R系统中，传送无线调度命令的技术是GPRS，收发信道独立。每个基站在作信道规划时，保留了至少一个信道用于数据业务传送，因此调度命令的传送成功率已有了很大的提高，在GSM-R区段，调度命令无线传送系统的成功率很高，但还没有做到100%的成功率。

目前，造成调度命令无线传送失败的主要原因有以下几点：

（1）CIR的GPRS模块失效。这种失效系统使用人员或设备维护人员很难能够事先察觉到，只有当调度命令传送失败后才意识到这种故障的存在，但已影响了正常的使用。

（2）地面的网络设备实现了交织冗余，但目前CIR设备却是单套工作，简单的解决办法是增加一套CIR设备，但目前这种方式有诸多原因而无法实现，首先是要修改CIR的技术条件，第二是没有合适的安装位置；第三是资金问题。

（3）当CIR在不同的位置区（路由区）之间作漫游时，经常会造成GPRS模块不工作。这个问题的根本原因还没有搞清楚，目前有的厂家为了解决CIR路由区漫游时GPRS模块死机的现象，采取了自动重启的方式，使CIR在进入新的路由区后重新进行网络附着。

（4）CIR的GPRS模块普遍采用2 W发射功率，而语音模块的发射功率为8 W，许多同志认为造成GPRS模块工作不正常与发射功率2 W有关，但这只是猜测，因为经过计算，2 W功率满足灵敏度指标要求。

造成GPRS模块工作不正常的原因很多，但真正的原因还没有找到，可能以上各种原因都存在。如何避开这些因素，用简单的方式来实现调度命令无线传送多径保护，最有效的办法是利用GSM-R系统的短消息功能。

短消息（SMS）业务是GSM标准中成熟的技术，方框图见图1。

图1 短消息方框图

如果每个MSC（移动交换机）都设置一个SMSC（短消息服务中心），利用CIR的MMI，就能实现短消息的传送功能。利用短消息传送调度命令有以下优点：

（1）利用短消息传送调度命令，是GPRS传送调度命令的另一个独立的传送模式，且利用独立传送通道，真正实现双套冗余；

（2）短消息是通过广播控制信道传送，而GPRS业务是通过业务信道传送的，前者的可靠性更高；

（3）广播控制信道工作正常是GSM系统中移动设备能否正常工作的前提，因此只要网络工作正常，调度命令就能正常传送，这样就能大大地提高了调度命令发送的可靠性。

对CIR设备系统进行技术改进，将GSM-R语音和数据模块作为互为备份的冗余设计，以确保CIR设备接受调度命令的可靠，实现调度命令传送成功率100%。

2 解决车次号变化问题

目前，CIR设备只能支持注册一个车次号，即当输入新的车次号时，CIR会自动地注销原有的车次功能号，紧接着注册新的车次号，但在列车运行中，会遇到中途发生车次号变化的情况。例如，上海至合肥的D5478次列车，在永宁至全椒站间，由于列车运行方向发生了改变，由上行方向变成了下行方向，车次号从D5478变成D5479次，在肥东至三十里铺间由D5479变成D5478。南京至合肥运行期间共要进行2产次车次功能号的注销和注册工作，这种情况，对装有LKJ设备的动车组问题不大，CIR上的车次号由LKJ提供，在LKJ中已预先进行了设置，当列车经过某一选定点时，LKJ自动地改变车次号并向CIR广播；但对没有装备LKJ设备的动车组，例如CRH3型或CRH380型动车组，CIR无法自动地获得新的车次号，如果要改变车次号，只能由司机在某一特定的公里标上手动输入新的车次号，这样做一方面时机无法把控，另一方面会影响司机的正常操作，最好的办法是在列车从虹桥站出发时，对CIR注册多个车次号，例如，虹桥至合肥的D5478次列车，在虹桥站出发前，将CIR注册D5478和D5479两个车次功能号，这样，象这种车次号改变的情况对通信专业来说不再是问题了。事实上，即便对安装LKJ设备的情况，车次号改变后对车站呼叫司机来说，也是有问题的，因为车站是无法准确知道列车是否已注册了新的车次功能号。只有在CIR可同时注册多个车次功能号后，这一问题才能真正解决。

《GSM－R数字移动通信智能网技术条件V1.0》中对注册功能号个数没有作明确规定，只表述了能同时注册多个车次功能号，实际上，目前的网络技术能同时注册5个车次功能号。目前GSM－R手持台能同时注册多个车次功能号，只有CIR没有这一功能，解决这一问题只是CIR终端的问题，因此应该只是一个简单的软件修改。

3 关于CIR线路数据库问题

《GSM－R数字移动通信网设备技术规范第二部分：机车综合无线通信设备（V1.1）》对CIR设备的技术标准作了详细的规定，使各厂家生产的设备基本上做到了统一，但这一标准只对人机界面的显示内容和输入方式等内容作了明确，对CIR的线路数据格式和显示方式没有作具体地规定，由各厂家自己定义。《CIR设备工作模式设置基本原则》对《机车综合无线通信设备(V1.1)》作了补充，对交叉线路地区如何使CIR显示正确的前后车站作了明确，使各厂家的设备在线路数据库问题上有了基本的统一的标准。

纵观上述两个标准，都有一个共同的特点，即事先对CIR进行地理信息库数据的加载，这一工作看似简单，实则非常困难。当初提出CIR加载线路数据库的设想是基于机车交路固定，线路站名等基础信息不变的情况，但根据最近几年的铁路发展，情况发生了很大的变化。首先是新线建设很多，每新开一条线路，必须对CIR的线路数据库信息进行更新；即便新线开通后，车站名也会多次改变，例如甬台温铁路和沪宁城际铁路都发生了车站名称反复改变的情况，每次站名的改变，必须对每台CIR进行一次升级。第二是交路经常会改变，每改变一次交路，须对每台CIR进行一次数据库升级。机车在本局内运行，交路发生调整时，收集机车运行路径信息不是很困难，因此问题不是很严重；但现在机车都是长交路运行，并且经常会有些机车运行到外局后，由当地的机调部门临时安排其他交路，这时，CIR的地理信息库中肯定没有相应的数据库，因此当机车交路变化牵涉到外局时，这一情况变得复杂多了，首先是机车运行的径路信息收集有困难，其次是对数据库升级后的验证工作也很困难。解决的办法是将CIR与地理信息数据库进行分离，这样就不会因为交路调整或新线建设，而反复对CIR进行线路数据库更新。

对CIR中的地理信息数据，我们真正要用到的是当列车在某一地点时，CIR能准确地显示周边相关车站的电话号码或无线列调的工作模式，信息数据量很小。实现CIR设备与地理信息数据库分离，最简单的办法有三个，一是利用应答器方式，二是采用GSM-R系统中智能网的方式，三是利用GPS的方式，现将三种方式进行简要阐述。

（1）应答器方式

目前，LKJ系统正在研究在铁路沿线安装应答器，将LKJ需要用的线路数据信息录制在其中，当列车通过时，地面应答器将预先录制好的数据传到车上。从中得到启发，我们也可在车站或某些方便的点上，预先安装一些独立的通信用应答器或与LKJ合用一些应答器，存贮周边地区重要的电话号码或通信模式转换信息。

（2）GSM-R智能网方式

如果在每个铁路局的核心网中加装一些智能网分系统，在智能网分系统中预先录入线路数据库信息，当列车在某一地点需要周边车站的电话号码时，可发送一个特定的信息，或是特服号码，送到智能网中，智能网根据接入的小区号，将相关的线路数据信息发列CIR上。

（3）采用GPS模式

CIR设备都配备了GPS模块，目前的CIR中，每100 m设定了一个地理信息点，这些信息点与电话号码和无线列调模式进行关联，GPS根据实际收到的信息与预先存贮的数据进行比较，以调用合适的工作模式。事实上，可以对之进行简化，首先将CIR的GSM-R工作模式与450 MHz无线列调模式分开，能独立工作，这样就不存在通信模式转换问题，只有电话号码的问题。在CIR中预先设置一些周边车站的电话号码，当列车通过该点时，CIR根据收到的GPS信息，调用预先存贮的相关电话号码显示在MMI上。

在上三种方式，都可解决目前极为繁锁的CIR地理信息数据库的升级工作，第一和第二两种方式，还解决了机车长交路和机车调动时的地理信息数据库的更新问题。