項(xiàng)目五

高速鐵路列車運(yùn)行控制與通信系統(tǒng)

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

高速鐵路的列車運(yùn)行采用列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，對(duì)列車運(yùn)行速度、運(yùn)行間隔進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和超速防護(hù)。通信技術(shù)是高速鐵路發(fā)展的關(guān)健技術(shù)因素之一，不但為調(diào)度中心、調(diào)度所、車站、列車之間建立連接以保證列車正常、安全運(yùn)行，還可為旅客提供通信服務(wù)。本項(xiàng)目主要介紹高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng)和高速鐵路通信系統(tǒng)。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，樹立認(rèn)真、執(zhí)著的工匠精神；具備勇于承擔(dān)，善于奉獻(xiàn)的團(tuán)隊(duì)合作精神。任務(wù)2高速鐵路通信系統(tǒng)【能力目標(biāo)】

能正確使用高速鐵路通信設(shè)備。【知識(shí)目標(biāo)】

了解高速鐵路通信網(wǎng)的組成；掌握高速鐵路主要通信業(yè)務(wù)?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

鐵路通信系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施，對(duì)鐵路運(yùn)輸和安全生產(chǎn)起著重要作用。

一、鐵路通信網(wǎng)

鐵路通信網(wǎng)是覆蓋鐵路的統(tǒng)一、完整的專用通信網(wǎng)，為運(yùn)輸生產(chǎn)和經(jīng)營管理提供話音、數(shù)據(jù)和圖像及其他通信業(yè)務(wù)。

（一）鐵路通信網(wǎng)分類

鐵路通信網(wǎng)分為承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)。

1.承載網(wǎng)

承載網(wǎng)是通信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，為各專業(yè)提供承載通道和網(wǎng)絡(luò)接入。承載網(wǎng)又分為傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。傳輸網(wǎng)覆蓋國鐵集團(tuán)機(jī)關(guān)、鐵路局集團(tuán)公司機(jī)關(guān)、站段機(jī)關(guān)以及鐵路樞紐、沿線車站和區(qū)間等業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，承載數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、各業(yè)務(wù)網(wǎng)、獨(dú)立組網(wǎng)的信息系統(tǒng)，提供多種速率、類型的傳輸通道。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)為全國鐵路運(yùn)輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理等信息系統(tǒng)以及綜合視頻監(jiān)控、會(huì)議電視、應(yīng)急通信等通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供承載網(wǎng)絡(luò)。

2.業(yè)務(wù)網(wǎng)

業(yè)務(wù)網(wǎng)主要包括調(diào)度通信、電話交換、電報(bào)傳真、會(huì)議電話和會(huì)議電視、綜合視頻監(jiān)控，應(yīng)急通信等，是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)和經(jīng)營管理的通信工具。

隨著技術(shù)進(jìn)步和高速鐵路的建設(shè)，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。調(diào)度通信是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)調(diào)度指揮的基本通信裝備，高速鐵路裝備了鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R)，有線、無線調(diào)度通信結(jié)合，除支持語音通信（普通語音、調(diào)度電話）外，還提供列車控制數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)度命令和車次號(hào)校核信息傳送等業(yè)務(wù)。

3.支撐網(wǎng)

支撐網(wǎng)是鐵路通信網(wǎng)運(yùn)行的支撐網(wǎng)絡(luò)，用以保障承載網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)的正常運(yùn)行，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)質(zhì)量。鐵路通信網(wǎng)支撐網(wǎng)包括時(shí)鐘（頻率）同步網(wǎng)、時(shí)間同步網(wǎng)、信令網(wǎng)以及為通信網(wǎng)運(yùn)營維護(hù)服務(wù)的各類監(jiān)測、監(jiān)控管理系統(tǒng)等。

（二）高速鐵路主要通信業(yè)務(wù)

高速鐵路應(yīng)根據(jù)通信業(yè)務(wù)配置相應(yīng)的通信設(shè)備。鐵路通信業(yè)務(wù)是指鐵路運(yùn)輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理等活動(dòng)中所使用的通信業(yè)務(wù)，主要包括話音通信業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)、圖像通信業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)。

1.話音通信業(yè)務(wù)

話音通信業(yè)務(wù)可分為普通電話業(yè)務(wù)和專用電話業(yè)務(wù)。話音通信業(yè)務(wù)內(nèi)容如圖5-2-1所示。圖5-2-1話音通信業(yè)務(wù)示意圖

（1）普通電話業(yè)務(wù)

普通電話業(yè)務(wù)可分成固定電話業(yè)務(wù)和移動(dòng)電話業(yè)務(wù)。固定電話業(yè)務(wù)又可分成本地電話業(yè)務(wù)和長途電話業(yè)務(wù)。移動(dòng)電話業(yè)務(wù)是指為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)人員或管理人員提供的普通移動(dòng)電話業(yè)務(wù)。包括鐵路數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)（GSM-R）提供的移動(dòng)電話業(yè)務(wù)和利用公眾移動(dòng)通信網(wǎng)提供的移動(dòng)電話業(yè)務(wù)。

（2）專用電話業(yè)務(wù)

專用電話業(yè)務(wù)是專門用于鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)、指揮的電話業(yè)務(wù)。專用電話系統(tǒng)具有相對(duì)獨(dú)立性，包括固定用戶和移動(dòng)用戶。專用電話業(yè)務(wù)主要包括調(diào)度電話業(yè)務(wù)、車站（場）電話業(yè)務(wù)、站間行車電話和其他專用電話業(yè)務(wù)。

①調(diào)度電話業(yè)務(wù)

調(diào)度電話業(yè)務(wù)為國鐵集團(tuán)調(diào)度指揮中心、鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所調(diào)度員與其管轄區(qū)內(nèi)有關(guān)運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)人員之間業(yè)務(wù)聯(lián)系使用的專用電話業(yè)務(wù)。

按照業(yè)務(wù)不同，調(diào)度通信分為列車調(diào)度、客運(yùn)調(diào)度、貨運(yùn)調(diào)度、牽引供電調(diào)度、機(jī)車調(diào)度以及其他調(diào)度電話業(yè)務(wù)。列車調(diào)度電話準(zhǔn)許列車調(diào)度員、動(dòng)車調(diào)度員、牽引供電調(diào)度員、車站值班員、助理值班員、動(dòng)車組司機(jī)、動(dòng)車段（所）值班員加入通話，根據(jù)需要允許動(dòng)車組隨車機(jī)械師（簡稱隨車機(jī)械師）、客運(yùn)調(diào)度員、列車長、牽引配電所值班員、客運(yùn)值班員、救援列車主任和施工負(fù)責(zé)人及巡守人員加入通話。

②車站（場）電話業(yè)務(wù)

車站（場）電話業(yè)務(wù)是鐵路車站（場）內(nèi)進(jìn)行作業(yè)指揮和業(yè)務(wù)聯(lián)系的專用電話業(yè)務(wù)，包括固定電話和移動(dòng)電話。主要有車站值班員電話、站場調(diào)度電話、扳道（清掃）電話、調(diào)車電話、列檢電話、車號(hào)電話等。

③站間行車電話

站間行車電話是為相鄰車站（場）值班員之間辦理行車事宜而設(shè)置的專用直通電話。

④其他專用電話業(yè)務(wù)

主要包括電務(wù)電話、工務(wù)電話、車務(wù)電話、供電（水電）電話、紅外軸溫監(jiān)測直通電話、橋隧守護(hù)電話、區(qū)間電話、道口電話、列車乘務(wù)電話、公安電話、無線對(duì)講電話等。

2.數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)可分為數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)內(nèi)容如圖5-2-2所示。圖5-2-2數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)示意圖

（1）數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)

為各類通信應(yīng)用系統(tǒng)及信息系統(tǒng)組網(wǎng)提供有線和無線數(shù)據(jù)承載通道。無線數(shù)據(jù)承載包括GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信電路域數(shù)據(jù)承載和分組域數(shù)據(jù)承載等。

（2）數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)是通過通信網(wǎng)絡(luò)及其終端設(shè)備，直接向用戶提供應(yīng)用層功能的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)主要包括鐵路電報(bào)、列車調(diào)度命令信息無線傳送、列車進(jìn)路預(yù)告信息傳送、車次號(hào)校核信息無線傳送、列車尾部風(fēng)壓信息傳送、列車安全防護(hù)預(yù)警信息傳送、列車接近通知、道口報(bào)警、調(diào)車數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和其他數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)。

3.圖像通信業(yè)務(wù)

圖像通信業(yè)務(wù)是為運(yùn)輸生產(chǎn)提供的電視會(huì)議和各類監(jiān)視的圖像傳送業(yè)務(wù)。主要包括會(huì)議電視業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)等。

4.其他業(yè)務(wù)

其他業(yè)務(wù)包括應(yīng)急通信、時(shí)鐘、時(shí)間同步業(yè)務(wù)等。

（1）應(yīng)急通信業(yè)務(wù)

應(yīng)急通信業(yè)務(wù)是在發(fā)生行車事件及自然災(zāi)害等緊急情況下，為確保實(shí)時(shí)救援指揮，在事件現(xiàn)場與救援中心之間、各相關(guān)救援中心之間以及現(xiàn)場內(nèi)部進(jìn)行的語音通信、圖像和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

（2）時(shí)鐘、時(shí)間同步業(yè)務(wù)

為保證全路數(shù)字通信等系統(tǒng)的時(shí)鐘（頻率）同步準(zhǔn)確，鐵路通信網(wǎng)為全路提供時(shí)鐘同步基準(zhǔn)信號(hào)，為保證全路時(shí)間同步通信設(shè)備和時(shí)間同步顯示設(shè)備的授時(shí)準(zhǔn)確，鐵路通信網(wǎng)為全路提供時(shí)間同步基準(zhǔn)信號(hào)。鐵路通信應(yīng)根據(jù)主要通信業(yè)務(wù)，配置相應(yīng)通信設(shè)備，以滿足鐵路運(yùn)輸和信息化的需要。

（三）高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)

為滿足鐵路運(yùn)輸組織和生產(chǎn)指揮的需要，應(yīng)設(shè)置調(diào)度通信系統(tǒng)，提供調(diào)度電話、車站（場）電話、站間行車電話等專用電話業(yè)務(wù)。

高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)，通過數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的調(diào)度交換機(jī)與GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)，形成有線、無線一體化的調(diào)度通信系統(tǒng)，提供調(diào)度員、值班員等固定用戶與司機(jī)等移動(dòng)用戶之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的話音業(yè)務(wù)。

根據(jù)鐵路運(yùn)輸指揮需要，對(duì)呼叫范圍加以限制以避免其他干擾，調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)保持相對(duì)獨(dú)立和專用，限制與公眾電信網(wǎng)或鐵路自動(dòng)電話網(wǎng)的互通。

二、鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）

鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SSS)、移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN)、通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS)、無線子系統(tǒng)(BSS)、運(yùn)營與支撐子系統(tǒng)（OSS）和終端設(shè)備等六個(gè)部分。

GSM-R系統(tǒng)電路域設(shè)備提供調(diào)度通信、鐵路緊急呼叫、組呼、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)普通呼叫等語音通信業(yè)務(wù)以及列車控制等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。GSM-R系統(tǒng)分組域提供調(diào)度命令、進(jìn)路預(yù)告信息傳輸和無線車次號(hào)校核信息傳輸?shù)葦?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。

（一）鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM-R)組成鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）是在數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）上增加了調(diào)度通信功能和適合高速環(huán)境下使用的要素。

1.GSM-R的組成

GSM-R由GSM-R陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、FAS固定網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端和固定終端三大部分組成。如圖5-2-3所示，其中FAS固定網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以專用交換機(jī)及PBX為平臺(tái)的有線調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。圖5-2-3GSM-R組成示意圖

2.GSM-R網(wǎng)絡(luò)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)作為一種信息傳輸媒介，在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)中，主要作用是實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備與地面設(shè)備的雙向通信。GSM-R核心網(wǎng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)、GPRS子系統(tǒng)、智能網(wǎng)接口等，采用冗余交叉覆蓋的方式進(jìn)行布置，沿鐵路線路每隔2-3km設(shè)置一個(gè)GSM-R無線通信基站，只要不是相鄰的基站同時(shí)發(fā)生故障，就不會(huì)影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)場強(qiáng)覆蓋，提高了車地通信的可靠性。GSM-R交織冗余覆蓋如圖5-2-4所示。圖5-2-4GSM-R交織冗余覆蓋示意圖

（二）GSM-R手持終端

為滿足高速鐵路列車運(yùn)行及行車組織的實(shí)際需求，司機(jī)、隨車機(jī)械師、列車長、乘警、車站客運(yùn)值班員等有關(guān)工作人員應(yīng)配備無線對(duì)講設(shè)備和GSM-R手持終端進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。

司機(jī)配備的GSM-R手持終端，在車載通信設(shè)備故障時(shí)做為應(yīng)急通信手段。在辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)的車站，車站客運(yùn)值班員需要配備與司機(jī)通信聯(lián)絡(luò)用的無線對(duì)講設(shè)備，以滿足處置突發(fā)事件的需要，向司機(jī)通報(bào)旅客乘降情況。

無線對(duì)講通信設(shè)備的使用頻率，應(yīng)符合國家有關(guān)無線電頻率劃分的規(guī)定，由國鐵集團(tuán)統(tǒng)一規(guī)劃。GSM-R手持終端如圖5-2-5所示。圖5-2-5GSM-R手持終端

三、鐵路應(yīng)急通信

應(yīng)急通信是指在突發(fā)事件時(shí)，為救援指揮和決策而在事件現(xiàn)場與鐵路局集團(tuán)公司應(yīng)急救援指揮中心、國鐵集團(tuán)應(yīng)急救援指揮中心之間的話音、數(shù)據(jù)和圖像通信。

應(yīng)急通信系統(tǒng)由應(yīng)急中心通信設(shè)備、應(yīng)急通信現(xiàn)場設(shè)備及承載網(wǎng)絡(luò)組成。應(yīng)急通信現(xiàn)場設(shè)備通過鐵路通信網(wǎng)、公眾移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信接入鐵路局集團(tuán)公司應(yīng)急中心通信設(shè)備，鐵路局集團(tuán)公司應(yīng)急中心通信設(shè)備通過鐵路通信網(wǎng)與國鐵集團(tuán)應(yīng)急中心通信設(shè)備互聯(lián)。

四、視頻監(jiān)控采集設(shè)備

視頻點(diǎn)采集設(shè)備即前端采集設(shè)備，包括攝像機(jī)、鏡頭、視頻光端機(jī)及與之配套的云臺(tái)、防護(hù)罩、室外設(shè)備箱、視頻桿塔等附屬設(shè)備。按照防護(hù)罩不同，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)包括球型機(jī)和槍型機(jī)；按照是否配置云臺(tái)分類，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)包括定焦和變焦攝像機(jī)，如圖5-2-6所示。圖5-2-6