浅谈GSM-R在铁路无线列调中的应用

2011-11-04郭群

大众科技 2011年4期

关键词：调度员有线车站

郭群

（南宁电务段无线车间，广西南宁 530000）

浅谈GSM-R在铁路无线列调中的应用

郭群

（南宁电务段无线车间，广西南宁 530000）

介绍目前铁路无线列调系统，详细说明采用GSM-R网络实现无线列调功能及GSM-R的常用的组网方式。

铁路；无线列调；GSM-R

（一）前言

1.无线列调系统简介

列车无线调度电话（简称无线列调）是重要的铁路行车通信设备，号称列车行车“三大件”之一，在保证列车正点运行、降低机车能耗、提高通过能力、通告险情、防止事故、救援抢险等各方面都具有重要的作用。无线列调系统负责列车的位置和运行方向，其工作成员包括行车调度员、车站值班员、机车司机、运转车长等。无线列调系统的主要问题是解决“大三角”和“小三角”通信，“大三角”通信是行车调度员、车站值班员和机车司机之间的通信；“小三角”通信是指车站值班员、机车司机和运转车长之间的通信。

目前无线列调系统存在的问题：

（1）技术基础特别是制式落后。功能扩展十分困难，逐渐不适应现代运输不断出现的新业务，特别是综合业务、数据传输的需求；同频干扰严重，影响了通信质量和可靠性；单信道体制已经成为投资效益低、功能简单、不适应高速和提速的主要障碍。

（2）设备型号、种类繁多。由于在无线列调的不同发展时期，根据不同铁路的不同需求以及当时的技术水平，无线列调系统所使用的设备种类、型号各有特色，尤其是我国铁路覆盖广，各地区的发展水平也不尽相同。因而沿用至今的设备更是参差不齐。

（3）频率分散，制式不一。无线列调系统曾使用的频段有 150MHZ、160MHZ、413MHZ、450MHZ、460MHZ，运行列车为了完成无线列调通话，或者车站为了适应所通过列车的设备，需要配置不同频段、多种制式的设备，这不仅造成了设备利用率低，而且操作复杂。

（4）不能组成大网，功能孤立，通话范围有限。现有无线列调系统的无线覆盖，取决于电台的发射功率，一般只覆盖车站大小的范围。此外，现在无线列调多采用调频方式，同一地区内的干扰严重。在现场考察中我们了解到，调度员、车站值班员外的话音通信背景噪声很大，甚至淹没了正常通话，给工作人员带来了很大的不便。

（5）大三角通信的实现复杂。大三角通信是行车调度员、机车司机和车站值班员之间的通话，但现在的无线列调系统需要行车调度员先经过选车站然后才能呼叫机车司机，这主要是受限于设备和组网方式的落后，而造成操作复杂。

因此，现代铁路的发展需要建立更加先进的无线列调系统，以满足不断增加的行车指挥业务需求。GSM-R是在 GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素，能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。由于 GSM-R可实现跨国界的高速和一般列车之间的通信，能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，以减少集成和运行费用，而且GSM-R是由已标准化的设备改进而成，GSM平台上已经提供了大量的业务，因而引入铁路专用的功能时，只需最低限度地改动，故能保证价格低廉的实现、性能可靠的运行。

下面介绍采用GSM-R网络实现无线列调功能。

（二）采用GSM-R网络实现无线列调功能

1.GSM-R满足无线列调需求的功能和业务

GSM-R除支持所有的GSM电信业务和承载业务外，为了满足铁路指挥调度的需求，增加了集群通信功能，在 GSM标准中定义为高级语音呼叫项目，即 ASCI（Advanced speech call item）功能。它包括三种业务，优先级业务eMLPP(enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)、语音组呼业务(Voice Group Call Service)和语音广播业务VBS（Voice Broadcast Service）。除了包括这三种业务外，为了实现铁路运营应用，GSM-R还包括另外一些铁路所特有的功能，即功能寻址，基于位置的寻址等。

（1）优先级业务

eMLPP业务规定了在呼叫建立或越区切换时呼叫接续的不同优先级，以及资源不足时的资源抢占能力。该业务包含两个方面：优先级和资源抢占。优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级别，该呼叫以此级别参与网络资源的竞争与调配；资源抢占是指当网络没有空闲资源可用时，具有较高优先级的呼叫将抢占正在被较低优先级呼叫占用的信道资源，还可以表现为被叫用户断开正在进行的低优先级呼叫而接听高优先级的呼入呼出。这种业务提供了一种强制能力，符合无线列调通信的调度特点。

（2）语音组呼业务（VGCS）

这种业务允许一种由多方参加（GSM-R移动台或固网电话）、一人讲话、多方聆听的语音的通信方式，工作于半双工模式下。参与同一个VGCS通信的移动用户可以分布在多个蜂窝小区内，用一个组功能码（组ID）来呼叫所有该组成员。一个特定的VGCS通信由组功能码（简称组ID）和组呼区域唯一确定。组ID与组呼区域的结合称做组呼参考，即组呼参考唯一的确定一个VGCS通信。组ID标识该组的功能，即由哪些身份的成员参加；组呼区域是指VGCS通信所覆盖的地理范围，以无线蜂窝小区为基本单位。呼叫建立之后，讲话人可以改变，组内成员一般是收听组呼，一旦VGCS发起人停止讲话，系统示意其释放上行信道，所有的组内成员都被通知，如果其他人想成为下一个讲话人，可使用 PTT功能来申请上行信道。VGCS业务突破了GSM网络点对点通信的局限性，能够以简捷的方式建立组呼叫，实现调度指挥、紧急通知等特定功能，尤其适用于铁路的行车指挥调度部门。

（3）语音广播呼叫（VBS）

允许一个业务用户，将话音或者其他用话音编码传输的信号发送到某一个预先定义的地理区域内的所有用户或者用户组。显然，它工作于单工模式下。VBS中的讲话者没有像VGCS中的角色转换，就是说，讲话者（发起者）只能讲，听话者（接收者）只能听，因而可以看作是VGCS的最简单形式。它也是用组功能（组ID）来呼叫所有该组成员。同语音组呼业务一样，语音广播呼叫也提供了点对多点呼叫的能力，适于铁路的行车调度。

（4）功能寻址（Functional Addressing ,FA）

功能寻址是指用户可以由它们当时所担当的功能角色，而不是它们所使用的终端设备的号码来寻址。在同一时刻，至少可以为一个用户分配若干功能地址，但只能将一个功能地址分配给一个用户。用户可以向网络注册和注销功能地址。举个例子来说，可以给每列正在运行的列车的运转车长分配一个功能号，结构为车次号+车长功能代码（如03）。于是，26次列车运转车长的功能号为2603。当26次列车从起点站出发时，运转车长必须向网络注册该功能号，网络负责将该功能号与他当时所使用的电台的真实号码对应起来。当车站值班员要呼叫 T26次列车的运转车长时，他不必知道该车长姓甚名谁，也不必知道该车长使用的电台的号码，他只要向网络请求“我要呼叫2603”，网络查询其数据库，将2603对应到一个真实的电话号码，并建立该呼叫。这种功能简化了呼叫的操作，能够提高铁路工作人员的工作效率。

（5）基于位置的寻址 LDA（Location Dependent Addressing）

是指网络将移动用户发起的用于特定功能的呼叫，路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址，正确的调度员或车站值班员由主叫移动用户当时所处的位置来确定。如无线列调中的“大三角”通信，移动台要呼叫的调度员取决于移动用户当前所处的位置。以南宁调度所为例，当列车运行到宁局调度所管辖车站范围内的时候，司机需要呼叫南宁站调度员时，他并不需要知道调度员的的电话号码，只需要呼叫代表调度员身份的短号码如1200向网络发起呼叫请求。网络识别该短号码，并将其路由到南宁调度所的调度员。这种功能用于移动用户呼叫特定的固定用户（调度员和车站值班员）。