GSM-R技术在铁路中的应用

摘要：本文通过介绍铁路GSM-R系统的结构，分析研究了GSM-R业务在我国铁路应用，包括列车调度通信、列车同步控制、车次号无线传递、调度命令无线传送、列尾监控数据传输等。

关键词：GSM-R列车调度通信调度命令传送列车同步控制

0 引言

GSM-R（Globle System of Mobile for Railway）是专门针对铁路对移动通信的需求而推出的数字移动专用通信系统，它基于GSM并在功能上有所超越，可满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求，是成熟的技术。

1 GSM-R系统结构

GSM-R系统一般由7个子系统组成：交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、移动智能网子系统(IN)、固定用户接入交换机子系统(FAS)、运行与维护子系统(OMC)及终端子系统，GSM-R系统结构如图1所示。

GSM-R核心网络采用二级网络结构，包括移动汇接网和移动本地网，设立TMSC和MSC，汇接中心之间网状网相连。目前全国共设置了3个TMSC，分别在北京、武汉、西安，19个MSC，分别在18个铁路局所在地和拉萨。

列车时速超过140km／h，采用GSM信号，会造成通信质量降低及误码率提高。而误码率的增加会降低话音质量，甚至当服务质量达到最低阈值时，特别是与ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)和ETCS(欧洲铁路控制系统)有关的数据将被中断，从而导致列车不必要的停车或减速。因此需要采用双网覆盖系统以提高系统的可靠性。

2 GSM-R系统在我国铁路中的应用

GSM-R系统不仅可以提供语音业务，而且可以提供数据业务，智能业务。针对铁路应用，GSM-R系统还提供了功能寻址、基于位置寻址、组呼叫、广播呼叫、紧急呼叫等特殊功能，具体可归纳为以下9个方面：

2.1 列车调度通信 列车调度通信是重要的铁路行车通信系统，负责列车的位置和运行方向，主要任务是实现“大三角”(列车调度员、车站值班员、机车司机)通信和“小三角”(车站值班员、机车司机、运转车长)通信。列车调度通信系统主要由NSS、BSS、OSS、FAS、调度台、车站台、机车综合通信设备、手持台等构成，系统构成如图2所示。

2.2 列车自动控制( CTCS3/CTCS4)：利用GSM-R提供车地之间双向安全数据传输通道，代替目前的轨道电路传输色灯信号，并通过GSM-R传输系统获得由GPS或其他的定位服务提供的准确定位信息。

2.3 机车同步控制：重载列车需要多个机车牵引，在牵引过程中，本务机车和补机机车之间需要同步操作，也就是说要尽可能同时加速、减速和制动。如果操作不同步，会造成车厢间的挤压或拉钩现象，影响运输安全，因此本务机与补机之间需要实时传递控制命令。该业务可实现本务机与补机之间信息的交换和传递。

2.4 调度指令传输：调度命令是调度所里的调度员或车站值班员向辖区内的司机下达的书面命令。基于GSM-R通信系统的调度命令，采用GPRS数据传输方式，实现在机车号和IP间建立对应关系，调度所里的调度员或车站值班员在工作台编辑调度命令并发送，TDCS根据调度命令中的机车号查找到对应的目的IP地址，将调度命令从无线列调车站台发送出去，通过GSM-R网络传到机车综合通信设备，机车就能收到调度命令。

2.5 车次号传输与列车停稳信息传送：车次号传送是铁路实现运输生产调度指挥现代化的重要一环，即要实现调度中心对移动体位置管理，首先要实现调度中心对列车的车次号自动跟踪。基于GSM-R电路交换技术(或GPRS技术)的数据采集传输应用系统，可实现GSM-R车次号传输与列车停稳信息的数据传输，保证铁路运输管理和行车安全性。

2.6 列尾监控数据传输：在列车行进当中，司机应当及时了解列车尾部的性能变化。列尾监控系统可以提供列尾风压数值，电池电压情况，主风管风压情况等等。通过GSM-R网络，可以将这些列车尾部的数据传送到机车综合通信设备，供司机查看。基于GSM-R的列尾监控系统采用GPRS数据传输方式，实现车头和列尾之间的数据传输。

2.7 调车机车信号和监控信息系统传输：GSM-R调车机车信号和监控系统的主要功能是提供调车机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，存储进入和退出调车模式的有关信息，构成铁路站场通信系统重要组成部分。

2.8 区间移动公(工)务通信及紧急救援移动服务：使用GSM-R作业手持台代替区间通话柱，可满足紧急救援、应急抢险通信指挥的需要，方便灵活；同时还可实现区间作业人员的移动通信。

2.9 旅客业务：利用GSM-R数据通信业务，每列旅客列车都能与地面中心维持一条实时双向数据传输通道，所有与旅客相关的移动信息服务数据(车-地和地-车)都可以通过这条通道进行传输，为旅客提供优质服务，增加旅客的舒适性。如购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。

GSM-R作为我国专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，更具有适应铁路运输特点的优势，必将在铁路运输生产中发挥越来越重要的作用。可以预见在不久的将来，必将建成覆盖全路各线的GSM-R网络。

参考文献：

[1]朱惠忠，张亚平，蒋笑冰.GSM—R通信技术及与应用[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[2]钟章队，孛旭，蒋文怡.铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)[M].北京：中国铁道出版社，2003．

[3]马宁.GSM与GSM－R之异同及GSM－R在高速铁路上的应用[J].武汉船舶职业技术学院学报，2009(5).