1铁路沿线施工防护无线通信现状与需求分析

1．1施工防护通信现状

（1）在相邻的2个工区同时施工时，通信容易相互串扰；

（2）针对偏远的站点或长大区间，一个工区内架设多个基站，无法跨区跨基站通信；

（3）工区内中转台维护与管理不够规范，没有故障弱化机制，不能满足紧急情况下的及时通信；

（4）区间隧道多，隧道内通话距离不到500m，隧道内外不能互通；

（5）没有统一指挥调度管理功能，无线对讲缺乏有效的管理规范。

1.2通信数字化趋势

由于专网模拟技术发展的局限性，现有模拟无线通信技术在铁路施工防护通信上存在以下弊端：

（1）频率资源紧缺，不能满足电务、工务、供电、铁路公安等多部门、多线路的通信需求，时常无法分配合适的频率。

（2）相邻工区干扰或非法电台串频干扰影响正常通信。

（3）工务施工防护系统逐渐走向科学化、信息化，对统一调度管理平台的数据业务需求越来越迫切；现有技术体制无法满足多样化、信息化的需求。

（4）现有模拟通信单靠连续语音控制静噪系统（CTCSS）信令加密，无法避免同频干扰及非法窃听或盗用沿线通信系统中转基站。

（5）无噪声抑制技术在铁路沿线受到诸多信号干扰，抗干扰性差，因此现有模拟系统无法保证铁路沿线通信信息安全。

2009年12月，工业和信息化部发布的666号文件，明确提出我国模拟对讲机向数字对讲机过渡的时间表，在2011年底停止模拟对讲机的型号核准，2016年全面停止模拟对讲机的使用。随后铁道部向全国l8个铁路局（公司）转发工业和信息化部666号文件，要求2011年底基本实现从模拟向数字转变的工作目标。

2铁路沿线施工防护数字无线通信系统设计

2.1施工防护数字无线通信系统建设方案

为了满足铁路沿线施工防护通信需求，建议铁路沿线安全施工防护系统采用具有我国自主知识产权的警用数字集群标准（PDT）的数字无线电通信系统。在沿线架设数字基站，各基站之间通过铁路局内部IP链路或El链路进行连接组网。数字IP互联技术将引入高质量、高保真的数字语音通话，实现个呼、组呼、全呼等多种呼叫功能及录音、设备远程监控、双时隙通话、短数据传输（短信息、GPS）等个性化管理功能。该系统具有反应快捷、功能强大、一呼百应等优势，同时节省稀缺的频率资源，非常适合铁路沿线的无线通信需求。

根据覆盖面积和环境要求，选择在铁路沿线车站或现有通信机房架设数字无线通信基站，单基站覆盖半径在7-15km．各基站通过IP网络互联，因此覆盖面积则为各基站覆盖面积之和，最终实现长大区间覆盖，工区内可实现跨基站呼叫，并根据工区距离对基站进行分组，同属一个工区内的基站属于同一组，工区间相互独立，又可在重大事件中进行互联互通，统一调度。通过配备内置CPS模块的数字对讲机，实现对施工人员、巡道工、轨检车等的定位跟踪功能。通过数字调度平台可实现通过电脑对人员呼叫、管理和定位跟踪，以及对基站设备的远端管理和维护。

数字无线通信系统基站是由主站和从站组成。每套系统只设一个主站，但可以与多个从站互联。从站通过IP链路（有线IP链路、微波链路、网桥链路、3G无线链路等）与主站相连，进行语音和数据通信。所以在铁路沿线各基站站点中，需要选出一个基站为IP互联系统主站，其余各基站点则规定为从站。通过利用铁路内部1P网络资源，各从站与主站通过IP网络互联，实现沿线各站点基站互联互通，所有基站覆盖下的对讲机一呼百应的目的。系统建成后，可以对各基站进行单独分群，通过拨群号码可使各基站下的终端群内进行呼叫，而其他群则听不到。IP互联网络组网见图1。

IP互联模式在基于TCP/IP传输的过程中，数字无线移动通信（DMR）协议由TCP/IP协议和处于应用层的传输协议承载。因此，在IP互联网络中，可以认为IP互联仅仅改变的传输介质．DMR移动终端或中转台所支持DMR协议的业务不会受到影响。基站IP组网见图2。

2.2隧道解决方案规划

在多而复杂的铁路隧道群中，隧道长短不一，列车上行与下行分开，隧道内无线信号衰减严重，对沿线施工防护通信造成很大难度。目前大多数列调隧道覆盖系统采用450MHz频段光纤宽带直放站，车站台连接直放站近端机，近端机通过光纤可连接多路安置在隧道内部的远端机，实现对隧道内部信号的覆盖。施工防护系统可利用原列调隧道覆盖系统解决施工防护通信系统信呼覆盖问题。数字IP互联安全施工防护系统建成后，利用信号耦合方式把基站信号耦合至列调直放站近端机，此时信号通过光纤传至隧道内部的远端机，消除信号盲区．实现全线路的无缝覆盖。直放站连接方法见图3。

2.3铁路沿线施工防护数字无线通信系统实现

铁路沿线施工防护数字无线通信系统建成后，沿线无线信号覆盖稳定，全路段90%以上无盲区，车台通话质量达到4级以上，手持终端在时速90km行驶的车中通话质量达到4级以上；还可实现以基站为单位，沿线基站在同一工区下视为一个群，该工区内铁路施工防护员工群内可以自由通话，其他群（_工区）无法听到声音，做到互不干扰；领导在指挥中心的IP调度台可呼叫任意铁路工区、站、人员；各铁路工区工作人员可以呼叫中心IP调度台；指挥中心调度平台提供有线互联接口，可以实现对讲机与有线电话互联；提供指挥中心有线和无线集成的数据和语音接口，建设广商根据该接口开发调度界面，在指挥中心的调度座席上实现有线和无线通信的统一指挥调度。

2.4施工防护数字无线通信系统应用场景

2.4.1基站内通话

A站工务段某车间的一个工区在所属基站覆盖下下作，工作人员发起呼叫，只有本基站的工作人员能够听到，其他基站的人员听不到。

2.4.2工区2个施工组同时通话

系统支持一个频率2个组同时通话，A工务段某车间的一个工区在所属工区工作，一个施工组发起呼叫，只有在本组的工作人员能够听到，同时另一施工组发起通话时，也只有其组内人员能听到。同一对频率两组同时呼叫见图4。

2.4.3远程调度台发起呼叫

调度人员或领导可以通过远程调度台随意选择某一人或基站群发起呼叫，其他人无法接收，并且可以在电脑上实时显示在线人员，清晰显示工作人员是否开机，何时开机及关机，对在线工作人员进行位置跟踪。调度台呼叫见图5。

2.4.4基站录音功能

单基站系统具备录音功能，网内所有通话内容全部录音，便于检索、查证。

2.4.5基站同

列车接近与驶离时，施工人员上道下道、区间解锁可通过语音提醒、文字发送通告等组合方式确保信息及时传递，增强管理。

2.4.6数据传输功能

除调度台的GPS数据、短信息及设备监控数据的应用外，还可通过对讲机及车载台的API接口开发数传功能，调度平台可获取通车信号、雨量、报警等监控数据信息，应用于铁路沿线各工作岗位和管理。

3数字无线通信系统实现的功能

3.1系统功能

（1）铁路局各段管辖区内无线信号覆盖稳定，通话质量达4级以上。

（2）各分工区与车间之间日常情况下相互独立使用，必要时可有机结合形成不同规模的互联互通。

（3）调度中心可以任意呼叫各工区，可监控各基站运行情况、遥控各基站的连接组网，可对各基站进行相应组合、互联互通，达到一呼百应、实时通话。

（4）系统内手持台及车载台内置GPS卫星定位功能可实时定位。

（5）可实现对各个用户终端进行监管，紧急呼、私密呼、遥毙，复活、录音、远端监控、远程监测等功能。

（6）除语音通信外，系统还支持文本及短信息的数据传输。

（7）结合CIS系统，进行定位管理及巡道或维护路线查询确认。

3.2基本呼叫功能

基本功能包括：个呼、组呼、全呼、未接来电提示、已拨呼叫提示、已接呼叫提示、联系人列表、一键进入联系人列表、手动安全报警管理、安全报警管理、来电振动提醒。

3.3自动漫游功能

工区内基站实现IP互联后，数字基站和对讲机都支持漫游功能。设置为漫游的对讲机在通常情况下锁定在本基站，一旦接收到的本基站中转台的信道弱于设定值时，终端会自动搜索信号更强的基站信号，并且自动进行信号判断，自动切换并且锁定。工作人员在工区内自动漫游，一呼百应，不用切换信道；有高级别对讲机可具备跨工区漫游功能。自动漫游见图6。

3.4调度管理功能

3.4.1基站分群

各基站可以根据工区大小任意组合分群工作（见图7），各群独立判选上行信号和实现群内同播，各群的基站可使用不同的工作频率以免相互干扰，沿线频率可采用复用方式，减少频率资源需求。

3.4.2基站工作状态诊断

实现对基站工作状态的远程监控，主要功能有：电源电压诊断、温度诊断、风扇状态参数诊断、VSMR数值诊断、发射功率诊断、反射功率诊断、接收机锁定状态诊断、发射机锁定状态诊断及控制功能等。

3.4.3故障弱化

处于同播工作状态的基站，因中心链路站故障或链路故障，自动切换为常规中转模式，中转模式的工作信道可以预设。3.4.4远程升级和维护系统建设以后，不需要到达现场即可远程对基站设备进行升级和维护。

3.4.5实时监控通话状态

调度台可以实时显示讲话人的姓名、身份号、起始通话时间、结束通话时间等信息。

3.4.6有线电话和无线对讲机互联

具有键盘的对讲机呼叫有线电话，有线电话呼叫对讲机，满足远程呼叫及通过不同工具进行互联互通的需求。

3.5IP调度平台实现的功能

3.5.1调度功能

可实现对下辖区用户单呼、组呼、全呼及短信单发、组发、群发的功能。

3.5.2管理功能

CPS定位功能：主动上报（实时轨迹）、被动上报（单台定位）。

上，下线注册功能：下线、上线、上线且锁定3种状态。

调度台软件界面见图8。

3.5.3短消息呼叫

可在短消息面板区域，选中某用户号码，对其进行单呼、组呼、全呼等短消息呼叫，短消息包括中文、英文、数字等，单次最多支持256个字符。

3.5.4轨迹回放

可以对某个用户（对讲机或车载台）行进路线进行轨迹回放（见图9）。

3.5.5人员在线列表

可以将当前系统内在线的人员（对讲机）一一显示在可视化调度软件中，便于管理、调度。

3.6指挥中心有线调度平台的无线集成接口功能

提供铁路指挥中心有线和无线集成接口协议软件。预留数据和语音接口，厂商根据该接口开发调度界面，在指挥中心的调度座席上实现有线和无线的统一指挥调度。

4结束语

数字无线通信技术是一种新的技术标准和体制，突破了现有模拟无线通信技术“瓶颈”，可实现更加丰富的业务功能和扩展功能，能够结合铁路部门的需求进行扩展和应用。而数字无线通信施工防护通信系统则是一套综合解决方案，铁路沿线施工防护数字无线通信系统有效结合数字无线通信技术、计算机网络技术和数字处理技术，可以解决沿线全覆盖、工区基站分群，长大区间覆盖、隧道覆盖、抗干扰等现有通信难题。该系统目前在武汉铁路局荆门工务段运行良好。系统的推广和应用将有效解决施工、运输安全，提供管理效率。