浅谈我国高铁通信技术的发展现状及趋势

李文革

贵广铁路有限责任公司 贵州贵阳 550000

高铁具有快捷、高速的特点，但显而易见的是，高铁的这些优势是为多个信息技术所支撑才得以达成的。从某种意义来说，高铁通信技术的建立不仅满足了人们基本的出行通讯需求，还为高铁运行过程提供必要的信息数据支持，降低了出行风险。因此，加强我国高铁通信技术发展现状和趋势的研究，对于促进行业未来的进步具有显而易见的作用与价值。

1 我国现阶段高铁通信技术的发展现状

随着我国铁路通信技术的不断发展，高铁通信技术也随之不断前行，在众多通信技术当中，光纤算是一种可以有效利用的技术之一，尽管我国的光纤技术发展并没有太悠久的历史，只是因为光纤技术传导速度相对较快、对高铁利用更为有利。

而在具体通信技术的发展上，高铁还拥有很多得以维系其正常运行的通信技术，如主干通信网技术、数字程控交换技术、监控系统技术和收费系统技术等。在技术不断发展、突破创新的轨迹中，高铁通信技术的应用也经历了模拟、集群到GSM-R几个主要阶段，当下的通信技术应用以GSM-R网络为主，而伴随通信技术要求和标准的不断提升，该项技术可以让高铁系统的运行得到颇为有效的控制，仅就GSM-R这一项技术而言，其主要经历了这样三个发展阶段：

阶段一：高铁刚刚开启信息建设，初步实现移动系统和信息系统的同步；

阶段二：GSM-R 系统的应用，帮助高铁初步实现了CTC系统和信息系统的同步，并在此基础上生成较为完善的语音服务；

阶段三：伴随高铁建设项目的逐渐增加，GSM-R 系统的应用也紧随其后，从根本上避免了重复建设的可能性。

而在这样三段历程之外，GSM-R 系统的发展和应用还表现出这样几个细节问题：

高铁建设和发展速度的不断加开，外部环境的日益变化，很大程度上影响到了GSM-R 系统的稳定和可靠；

因为GSM-R系统的通信频谱较窄，其数据传输速率相对较低，进而导致系统提供的数据传输效率也颇为受限；

受到GSM-R 系统本身通信制式所产生的影响，系统本身的延迟性也较为明显。尤其是在高铁技术飞速发展的过程中，GSM-R系统的演进也受到一定的影响，只有不断完善各项技术，积极应对发展过程中存在和暴露出的问题，才能为广大乘客提供更为优质的服务[1]。

2 我国高铁通信技术应用存在的问题和不足

就现阶段我国高铁通信技术应用的实际情况来看，其存在这样几部分问题：

2.1 通信质量

高铁运行过程中，因为区域间地理环境的变换，很容易导致信号强弱有所不同，如此自然会影响到高铁通信的效果和质量。比如会面临网速慢、接通率低、切换转换、掉线率高以及话务接通信号较差等情况，而在这些问题当中，相对而言最复杂、最不好处理的就是信号切换问题。

2.2 多普勒效应

高铁对通信技术的要求较之普通铁路更高，但因此也会出现很多始料不及的问题，多普勒效应就是其中之一。其大多发生在高速移动的环境和空间当中，对于低速运行的环境影响力相对较小，如果对此类情况处理不当，就会影响到无线列调和频率的容差，干扰到整个高铁系统的稳定运行。

2.3 通信技术的难度

因为高铁整体发展速度较快，故其对通信技术的要求越来越高、涉及难度也越来越大，以致使部分先进的通信技术尚不能和高铁完全契合，还无法应用在高铁当中。比如如今我国已经大面积覆盖4G网络，并开始5G试点，但有的高铁路线显然处于落后状态，这就促使乘客乘坐高铁时的服务品质，自然而然会受到制约。

3 我国高铁对现代通信技术的具体应用

概括地说，现阶段我国高铁对现代通信技术的具体应用，包括这样几个模块：

3.1 安检应用

安全监控是高铁运行过程中非常关键的一环，在科技不断发展的今天，高铁信息化建设也在不断推陈出新，要想确保高铁运输系统中的安全可靠，就必须强化通讯网络的建设及相关技术应用于安检的控制管理。比如，可以通过动态成像的形式，对高铁的运行故障进行监控；使用列车主轴运行温度的红外线智能跟踪控制等，由此更形成了多专业、不同层次共同参与的综合监管体系，确保了对高铁各个线路全面而实时的监控。尤其是针对wifi无线通信技术和短距离wimax技术相结合的传感器，可以与具体的有限线路进行联合，进而生成同一组网络模式，为高铁的安全检测系统提供基础且必要的支持[2]。

通过20公里/红外线探头——这样的设置模式，生成红外线探测轴温系统，可以实现对行进中的高铁实施红外轴温测试，然后结合使用60万辆高铁的标签RFID进行检验，进一步测定不同型号车辆每一根轴轮的温度。在现阶段的建设发展过程中，该模式和系统的应用还包括报警系统、网络运行及信息共享、分散检测系统、远程控制等模块，很大程度上提升了高铁运行的安全性。

包含地面安全监测运行系统、轨边早期故障诊断系统等多个系统在内的高铁列车监控安全系统，主要借助智能操作与信息技术、网络形成列车集中数据处理、安全监控的多项操作、智能操作和信息共享等来实现相关功能。目前，我国的铁路总局已经对所有的车辆建立了动态的信息数据库，可以精准掌握每一辆高铁的承载、车载、轨道行驶和车辆位置信息等内容。

在安全系统运行的过程中，相关单位或机构也必须加强对网络安全的建设、监督和监控，将内外网络访问进行区分，通过身份认证等方式来实现技术和信息的充分交换。其通过应用现代计算机技术中的网络平台来对防火墙、路由器等多项技术进行调节与控制[3]。

3.2 在线监测系统

随着高铁速度的不断提升，相关线路及配套通信技术也必须随之提升，这就要求高铁方面必须建立配套的巡检监测系统。该系统首先可以保障基本的人身安全，同时保障高速运行车辆的后续装备建设，而其也必须要依靠智能化的在线监测才得以顺利实现。

通过对高铁车体安装动态轨道检查设备，对车辆的运行速度进行监控，一旦高铁的运动速度超出极限值，就会对坐标信息和加速值进行即刻分析，为整体车速提供必要的数据参考。基于GPS定位技术、高速摄像技术、图像处理技术，可以得到清晰的高铁钢轨表面图像，对故障进行进一步的诊断与识别。

这种拍摄系统应用起来十分方便，甚至可以直接安装在高铁轨道甚至行李箱之上，同时其还具备能够对高铁车体损伤及轨道缝隙的有效识别功能。针对车体擦伤严重的情况，也会为其沿途配备安全保障，实现高铁的现代化运输、维系高安全系数。

3.3 智能运输系统

高铁当中的智能运输系统可以被视作电子、自动化控制、通信等多项技术的集成，能够实现高铁运输过程中的信息采集、捕捉、传输和共享，以最低的成本获取最高的运行保障。而在最新的高铁智能运输系统当作，其包含了行车安全监控系统、铁路地理信息系统以及客车综合调度子系统、车票售卖系统等几大核心模块，其在运行特点方面体现了这样三方面优势：

智能化。其主要是指通过先进的智能操控技术，对高铁的启动、运行以及停止进行完整的信息控制，进一步检测高铁的来往通行状况，为车辆的调度和信息服务提供支持；

高效性。其主要是指通过技术，及时反馈车辆救援信息，并提供优质的导航、电子商务服务；

综合调度性。其集多种控制权于一体，能够实现人机之间的高度协调、交换，并将客流信息第一时间反馈给列车，列车的运行信息也会及时通过数字渠道反馈给乘客，充分实现线路、乘客、列车本身——三者之间信息的高度一致。

4 我国高铁通信技术的发展趋势探究

伴随4G甚至是5G技术的不断发展，我们已经迎来了前所未有的移动时代，无线传输和网络技术的快速发展，更让我们享受了高科技所带来的便利。但是在业务数据支持方面，移动网络也有其缺陷和不足之处，而伴随高铁通信技术的不断发展以及其在相关方面日渐多元化的需求，相关人员有必要借鉴4G或者5G技术的运营经验，以便高铁技术能够更为通达、顺利地传递信息，为广大乘客提供更为优质的服务与体验。

总而言之，我国高铁的快速发展不仅为我国的交通事业发展注入了活力，也促使其与通信技术的结合，走向全新的领域。高铁通信技术的应用随着时间的推移会不断扩大规模、应用效率和质量也会不断提升，于此只会对通信技术的应用提出更高的要求。相关部门和人员只有在不断推进通信技术发展、应用和演进的过程中不断总结经验、把握方向，才能让高铁对通信技术的应用朝着有益于乘客需求的方向发展。作为我国人民当下出行的重要交通工具，高铁的快速、高效、安全和舒适构成了乘客选择的重要参考因素，但通信技术应用也成为其中不容忽视的构成要素。于此，在我国不断加大高铁建设投入的同时，也需要重视通信技术成本的投入，要坚持应用最新的研究和理论成果，来不断满足人们日益增长的物质文化和精神诉求。