第二节 我国铁路移动通信的发展现状
我国铁路移动通信的历史从20世纪50年代引进前苏联无线调度电台开始，60～70年代，我国铁路部门自行研制成功了150MHzTW-8A列车无线调度电台并得到推广应用。后来，随着通信技术的不断进步以及移动通信在铁路中发挥的作用越来越重要，铁路移动通信系统的类型越来越多，设备越来越先进，所实现的业务也越来越丰富。
目前，我国铁路移动通信系统主要包括两大类：一是主要用于普速铁路的模拟移动通信系统；二是主要用于高速铁路的铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）。
一、铁路模拟移动通信系统
我国铁路的模拟移动通信系统主要包括列车无线调度通信系统、站场无线通信系统、各部门专用单工通信系统等，它们在铁路运输安全生产中发挥着重要作用。
1.主要的铁路模拟移动通信系统
（1）列车无线调度通信系统
列车无线调度通信系统（简称无线列调系统）早期采用150MHz频段，使用TW8（A、B、C、D）型无线调度电台。为克服150MHz频段频率资源少及电气化区段对150MHz频段干扰的问题，从20世纪90年代开始，无线列调系统的工作频段逐渐采用450 MHz频段。450MHz无线列调系统分为A、B、C三种制式，可采用单工、双工或半双工通信方式。
目前，450MHz无线列调系统主要完成三项业务：列车无线调度电话、无线调度命令传送和无线车次号传送。
列车无线调度电话业务用于完成调度员、车站值班员、司机、运转车长之间的通话联络，实现调度员、车站值班员对沿线行驶的列车司机、运转车长进行调度指挥。
无线调度命令传送业务用于调度员、车站值班员向机车司机发送调度命令、行车凭证、调车作业通知单、列车接车进路预告等信息。
无线车次号传送业务负责将列车的基本数据、运行状态等信息按要求发送至CTC/TDCS设备，以便进行检查核对，保证列车的运行安全。
450MHz无线列调系统的组成如图1-6所示。
450MHz无线列调系统主要由调度总机、调度分机、车站电台、调度命令转换器、车次号接收解码器、机车电台、车次号采集编码器等组成。调度总机通过有线方式与所管辖的各个调度分机相连。调度分机通过线路与车站电台、调度命令转换器、车次号接收解码器相连。车站电台、车次号接收解码器通过无线方式与机车电台连接。
调度总机放置在调度所的行车调度台，供调度员与车站值班员、司机进行通话。
调度分机放置在车站，供车站值班员与调度员、司机进行通话。
车站电台放置在车站，主要完成有线传输与无线传输的转接，实现车站和司机之间进行车机联控。
机车电台装置在机车上，负责与车站电台的无线连接，主要提供三类功能：一是供司机与调度员、车站值班员进行通话；二是接收车次号采集编码器传来的车次号信息，然后将其发送至车次号接收解码器；三是接收车站电台传来的调度命令信息，然后向车站电台发送调度命令回执和签收信息。目前使用的机车电台主要有通用机车电台和机车综合无线通信设备（CIR）两类。通用机车电台可以在机车跨越无线列调制式、频率、运用时自动转换工作模式。CIR不仅可以作为450 MHz无线列调系统的机车电台，还可以作为铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）的机车移动通信终端。可以根据不同系统的功能要求，对CIR的模块进行配置。
图1-6 450MHz无线列调系统的组成
车次号采集编码器放置在机车上，插在机车安全信息综合监测装置（TAX箱）内，负责采集机车运行的关键信息（车次号、机车号、位置、机车速度、列车总重、车辆计长、车辆辆数等），并通过连接电缆传送给机车电台。
车次号接收解码器放置在铁路沿线，专门用来接收机车电台发来的无线车次号信息并解码，然后将车次号信息传送给CTC/TDCS车站分机，由CTC/TDCS系统进行车次校核。此外，车次号接收解码器还具有接收机车电台发来的调度命令回执和签收信息的功能，将其送到调度命令转接器。
调度命令转接器放置在车站，用于接收CTC/TDCS设备送来的调度命令信息并进行统一编码后送给车站电台，然后由车站电台通过无线信道发送到机车上。同时，调度命令转接器也负责接收车次号接收解码器送来的调度命令签收信息和回执信息，并将这些信息送到CTC/TDCS设备。
（2）站场无线通信系统
在铁路的区段站、编组站还需要设置包括平面调车等在内的站场无线通信系统。
平面无线调车系统用于编组场内的调车作业，提供调车区长台、机车台、手持台之间的通信。它不仅提供语音通话功能，而且提供包括信令传输、灯光显示、语音提示等一系列符合现场使用要求的专用功能，以满足调车指挥的需要。
平面无线调车系统的组成如图1-7所示。
图1-7 平面无线调车系统的组成
平面无线调车系统主要由调度主机、机车收信机和无线通道组成。
调度主机安装在站场调度室内，与计算机相连，具有配套的计算机软件。调度员通过调度主机编辑、发送调车作业任务，并可与机车人员进行话音通信。
调度主机接有室外天线，由其负责整个站场区域的无线覆盖。
机车收信机安装在调车机车上，负责接收调度主机发送的调车作业任务，并可显示和打印。
一台调度主机配备一个频点，可以为多台机车收信机传送作业任务，通过亚音频及编码的不同，保证数据传送和话音通信互不干扰。
（3）各种独立单工通信系统
为了满足其他工种的作业通信要求和车站内部指挥的需要，在站场内及铁路沿线还存在一些由部门单位自行建设的各种独立的单工通信系统，如工务、公安、电力、水电、电务维修、列检、施工等部门的通信系统。这部分系统均以同频或异频单工通信方式为主，独立使用，缺少统一的规划和集中管理。
2.铁路模拟移动通信系统存在的缺点
目前铁路存在着上述模拟移动通信系统，有其历史和体制的原因。随着对铁路通信信息技术要求的进一步提高，现存铁路模拟移动通信系统的弊端也越来越突出，主要体现在以下几个方面：
（1）采用模拟通信技术，信号干扰严重，信道接入困难，传输保密性差。
（2）各部门的移动通信系统各成体系、互不兼容，不能实现互联互通。
（3）无线频率、线路等资源不能共享，利用率不高，造成资源浪费。
（4）模拟无线列调系统不能满足新一代列车控制系统对车—地传输通道的要求。
（5）主要为话音通信而设计，数据传输能力差。
随着我国铁路的快速发展，既有模拟移动通信系统提供的业务和功能与现代铁路运输需求之间的差距在不断扩大，现代铁路运输急需一种崭新的铁路移动通信制式的出现。
二、铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）
1.现代铁路运输对移动通信的要求
随着我国铁路信息化的发展和高速铁路的建设，铁路对移动通信提出了更高的要求。
（1）实现对既有铁路模拟移动通信系统的更新换代
新一代铁路移动通信系统应能替代原有的各种模拟移动通信系统，包括450MHz无线列调系统、站场无线系统和各种单工系统等，将这些系统的业务全都由一个综合数字移动通信系统来完成，充分利用网络资源，并显著提高通信质量。同时，这个通信平台还要随着铁路的发展，不断满足高速铁路、客运专线、重载铁路等提出的新业务需求。
（2）满足基于通信的列车控制的需要
随着列车运行速度的不断提高，车地间的双向通信已无法通过传统手段完成，因此需要配备基于通信的列车控制系统，该系统必须依靠新一代铁路移动通信系统为其提供双向、实时、大容量、可靠的无线传输信道，使列车运行的安全性大大提高，提高列车在区间追踪运行的密度，提升铁路运输效率。
（3）车地信息化数据传输的需要
随着铁路运输的不断发展，列车与地面之间所需要传输的数据信息越来越多，一方面，列车运行、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需要传送到地面上来，为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息，满足铁路路网移动体（机车、车辆等）实时动态跟踪信息传输的需要；另一方面，以旅客为主体的移动信息，需要在车地之间实时进行传送，为旅客提供多方位的综合信息服务。
综上所述，传统的铁路移动通信系统已经不能满足现代铁路运输的要求，应建立一个能完善解决铁路新业务需求、高安全可靠性、联网能力强、可满足高速、重载运输及信息化需求的铁路综合数字移动通信系统。
2.GSM-R数字移动通信系统
原铁道部从1994年就开始对新一代专用移动通信技术进行跟踪研究，并于2000年底正式确定将GSM-R（GSMforRailways，全球铁路移动通信系统）作为我国铁路移动通信的发展方向。
GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字移动通信技术。
GSM-R与GSM的关系体现在以下几个方面：
（1）GSM-R理论建立在GSM理论基础之上。
（2）GSM-R技术建立在GSM技术基础之上。
（3）GSM-R工业以GSM工业为基础。
（4）GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础。
（5）GSM-R应用开发吸收GSM成功经验。
（6）GSM-R的市场是铁路专用，GSM的市场是公众商用。
GSM-R能够提供定制的附加功能，如优先级与强拆功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址等，是一种可靠高效的铁路综合数字移动通信系统。GSM-R完全能够满足我国铁路发展对于移动通信提出的更高要求，在调度指挥、列车运行、业务管理、信息服务等方面大力提升了通信服务质量。
我国铁路选择GSM-R的主要原因是：
（1）GSM-R的发展目标是专门为铁路服务，其标准、技术和设备在铁路上的应用得到欧洲许多国家的验证，符合高速铁路、普通铁路运输的要求。
（2）GSM成熟的标准、技术和良好的工业是GSM-R发展的基础。GSM被100多个国家的200多个电信运营商采纳，其网络设施和移动终端在世界上各种地形地物环境、各种气候条件下得到了广泛的验证，在网络规划、建设、运营维护等方面积累了非常丰富的成功经验。
（3）GSM-R可以在GSM基础上实现可持续发展，走GSM-R/GPRS/WCDMA/LTE发展的道路，与整个通信产业保持一致，不断提高铁路移动通信技术水平。