地方铁路移动通信制式探讨

王晓懿

(中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600)

1 引言

地方铁路是指由地方人民政府管理的铁路，由地方政府相关部门或委托建设公司主导铁路的设计、施工建设，国家铁路主管部门提供必要的技术支持和施建审批。《中华人民共和国铁路法》规定:“国家重点发展国家铁路，大力扶持地方铁路的发展”[1]。国务院以国发【2013】33号文《关于改革铁路投融资体制加快推进铁路建设的意见》提出“向地方政府和社会资本放开城际铁路、市域(郊)铁路、资源开发性铁路和支线铁路的所有权、经营权，鼓励社会资本投资建设铁路”[2]。因此，近年来以普速货运铁路等资源开发性铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通为主的地方铁路蓬勃发展。本文旨在为地方铁路移动通信制式选择提供建议，首先介绍地方铁路目前主流的经营管理模式；然后研究影响移动通信制式选择的因素；第三阐述GSM-R、DMR、LTE、5G四种可选移动通信制式特性；最后重点对四种可选制式从不同维度进行详细比选。

2 地方铁路经营管理模式

目前，地方铁路主流的经营管理模式有自管、代管、共管/联合经营三类[3]。

2.1 自管模式

地方政府委托地方公司对铁路单独进行经营管理，以车、机、工、电、辆、客的整体管理原则自主配备行车调度、运营管理、检修维护和生产生活的设施和人员。该模式有利于充实地方财政收入；但地方公司管理前期投入大，若运营经验不足会存在安全管理风险；并且列车跨线运营需与相关铁路集团公司沟通，签订运输及安全协议[4]。金温货线、金台铁路、珠三角城际均为自管模式地方铁路。

2.2 代管模式

铁路建设完成后，地方政府仅负责资产管理等业务，将调度指挥、养护维修等业务委托相关铁路集团公司代管。该模式可充分利用代管路局集团公司丰富的管理经验，并节约前期投资；跨线运营列车调度组织方便；该模式下地方铁路公司需向路局集团有限公司支付管理费。蒙华铁路由蒙华能源有限公司负责建设，并在建成后负责资产管理；以鄂豫省界为界，分别委托西安局集团有限公司、武汉局集团有限公司负责运营维护。

2.3 共管/联合经营

共管模式即国家铁路主管部门与地方政府共同进行管理，双方按照协议约定享有权利和履行义务，由双方互派人员，组成经营管理机构，执行国家标准进行管理工作。该模式发挥不同部门的优势，在不改变产权的情况下，实现义务、权利、责任、利益的合理分配，各方“共担风险、平等互利”；但该模式管理人员仍属于原单位，待遇差异、经营管理理念分歧会影响作业效率。随着地方政府管理能力逐步加强，目前采用共管模式的地方铁路已经较少。

3 影响移动通信制式选择的因素

地方铁路移动通信系统制式选择主要需考虑以下几个方面:

(1)地方铁路经营管理模式；

(2)地方铁路与国铁GSM-R网络区段是否存在跨线运营，若跨线运营是否更换机车，需保证车载台与地面无线通信设施匹配；

(3)移动通信系统制式应满足地方铁路业务需求，并适当预留铁路未来发展条件；

(4)移动通信系统制式应选择先进、成熟的技术体制；

(5)选择地方铁路移动通信系统制式时，应考虑技术体制频率资源的可实施性；

(6)选择地方铁路移动通信系统制式时，应综合考虑方案合理性与工程经济性。

4 移动通信制式介绍

目前，地方铁路移动通信系统制式可供选择的有GSM-R系统、DMR系统、LTE系统、5G系统。

GSM-R系统使用上行885～889 MHz、下行930～934 MHz专用频段，可承载个呼、组呼、广播等语音业务，支持多优先级抢占与强拆，支持功能寻址、位置寻址、紧急呼叫功能；分组交换数据业务；短消息业务。并且，GSM-R系统可与有线调度通信系统(FAS)互联互通，实现有线无线调度一体化；与信号CTC/TDCS中心互通，传送调度命令、无线车次号等业务数据[5－7]。目前，GSM-R系统广泛应用于高铁、客专等国铁线路。

DMR数字综合无线通信系统，工作频段为403～423.5 MHz，可按需求设置无线行车通信系统、区间防护通信系统、数字货列尾信号覆盖系统。系统功能可实现大三角通信(列车调度员、车站值班员、司机之间的通信)、小三角通信(车站值班员、司机、车长之间的通信)；道口联控功能；数字货列尾无线信号覆盖；道口故障无线报警信号；区间防护作业通信等功能。

LTE系统是宽带移动通信系统，可申请1 785～1 805 MHz频段进行组网。系统可承载机车同步操控业务；可控列尾业务；传送调度命令、无线车次号业务；语音调度通信业务等[8]。目前广泛应用于城市轨道交通、市域(郊)铁路等领域。

5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，作为新基建的底层技术自2019年在我国正式商用以来，建设飞速发展。铁路行业充分响应2020年政府工作报告“加强新型基础设施建设，发展新一代信息网络，拓展5G应用”号召，积极建设5G铁路行业专网，推动5G赋能轨道交通行业。

5G专网可分为自建、公网专用两种模式。国内尚未分配5G铁路行业专网频率，因此现阶段工程案例以公网专用为主。公网专用是指基于公网提供服务，或复用部分公网资源。依据公网资源共享模式的不同，公网专用可分为独立专网、混合专网、虚拟专网三类，均能承载语音、数据业务。可通过网络切片实现端到端的5G专网切片子网络，安全性取决于网络切片能力。

5 移动通信制式性能比选

对影响移动制式选择的因素，进行逐条比选。地方铁路设计时，可结合自身需求，适当预留铁路未来发展条件，合理选择移动通信制式。

(1)代管模式、共管/联合经营模式、铁总控股的自管模式地方铁路，宜采取GSM-R技术体制。

(2)地方铁路与国铁GSM-R网络区段有跨线运营需求，且跨线前不更换机车时，宜推荐GSM-R系统。移动通信采用GSM-R系统时，地方铁路在建设期、日常运营维护过程中，均受限于国铁管理模式、运维方案、设备状态等。

(3)四种制式可承载各类型业务的能力如表1所示[9－12]。

(4)各制式技术先进性、成熟度比较如表1所示。

(5)频率资源可实施性如表1所示。

(6)各制式工程经济性比选如表1所示。

表1 GSM-R、DMR、LTE、5G系统性能比选

6 结束语

地方铁路目前主流的经营管理模式有自管、代管、共管/联合经营三类。选择移动通信制式主要需考虑铁路经营管理模式、机车交路、业务需求等特性，结合各技术制式频率资源可用性、业务承载能力、先进性、成熟度、运营维护是否受限于国铁、维护成本、工程经济性等因素，在目前主流的GSMR系统、DMR系统、LTE系统、5G系统中比选推荐出合理方案。移动通信制式选择需既满足技术方案合理，同时选择运营维护方便的制式，兼顾工程经济性。目前，铁路下一代移动通信系统研究正在紧张有序的进行，在不久的将来，5G赋能铁路行业，将有力推动地方铁路向前发展。