铁路通信系统的数字化技术与实现
铁路通信系统的数字化技术与实现
【摘 要】铁路无线通信，面对有限的频谱资源之间的矛盾日益增加的交通和处理大量的信息，传统的模拟技术已经不能完全满足铁路高速，重载，信息技术，现代的需要。
数字技术(尤其是DMR技术)和产品已经出现。
本文主要结合铁路通信系统分析数字化技术与实现。
【关键词】铁路通信系统;无线;数字化技术;实现
大家都知道，我们生活在信息技术和全球化的社会，社会结构非常复杂，并继续加强人与人之间，产生的信息量和极端增长的需求，也就是“信息爆炸”的关系，这促使生产，加工，传播和接收信息，因此它获得了快速发展。
信息技术浪潮席卷社会的每一个角落，但也设置关闭了各个方面的数字化革命，是重要的多媒体，计算机，通信，自动化的性能，电缆电视，电子阅读器已经消失了深到人们的日常生活中，和数字化城市建设成为语音，数字图书馆，数字化校园，数字化技术，信息技术的发展中起到了至关重要的作用，企业正逐步开始进行数字化处理。
专业无线通信也不例外，数字化时代已经到来[1]。
1数字化和铁路无线通信
随着人类社会的发展和生活水平的提高，资源日趋紧张，持续的需求和质量要求的人，这就需要提高资源利用率和科技创新水平的提升水平。
要培养，例如，为了满足的上升需求的速度，乘车环境，从在早期的蒸汽引擎的火车，内燃机已经被发展到现在普遍可见的电力机车燃料资源的利用率已也被提高，人们的生活带来了极大的方便。
同时，技术进步和不断地影响甚至改变人们的思想观念，行为方式和管理风格，和习惯。
的发展，计算机技术对人们的生活也可以说给大家看，的第一个大型机到PC的发展，计算机开始，以传播并逐渐成为生活的必需品，现在的智能终端的出现提供了人与更快的免费平台。
在许多方面，电脑已经改变了传统的方式生活的人[2]。
2铁路无线通信数字化的必要性
中国铁路GSM-R移动通信系统升级的GSM-R到目前为止，除了在个别的主干速度，这是铁路无线通信系统的改造，几乎所有的客运线，高速铁路是用在所有的GSM- R移动通信系统。
促进GSM-R应用过程中是不容易的，但逐渐显露出许多重要的问题。
1)的频谱资源严重不足。
国家分配给GSM-R频段4MHz的，考虑到保护间隔，只有19个可用的频率。
5细胞色带复用模式下，每个基站的四个频率;7细胞色带复用模式下，每个基站是最多只有3个频点。
对于一般的铁路区段和车站，频率是最基本的范围足够多线并行的铁路枢纽和大型客车站，频率资源短缺的问题非常突出。
2)GSM-R无线通信终端的适应性，系统功能，系统大量的二次开发，当总线发生故障时，可用于所有的连接件和短的电流差动继电器的流入电路中的电流差动继电器切除总线上，然后所有的组件。
3)GSM-R本身面临着落后的技术和技术演进的问题，最近的演变路径移动软交换和IMS(IP多媒体子系统)，长期演进到第四代移动通信技术为基础的3GPPLTE(移动通信长期演进)。
进化的过程，涉及改造的MSC，BSC，基站和移动终端还涉及到一个根本性的变化[3]。
4)如果GSM-R无线列调改造的近70000公里的铁路，不仅是一个巨大的`工程量是难以实现的，和改造资金。
为了解决上述问题，它可以在同一时间在两个方面：第一，更加积极地为GSM-R频率资源的国家权威，但这个程序只能解决频率资源不足的问题，并达到了非常可能性很小。
高频保护行动之间的差异是主要的保护范围内的全方位的路线，快速反应区域相短路和接地故障更频繁的行动之一，其正确率也较高，误操作的4倍两部次测试错误的接线，再次因误投。
然而，这种保护装置采取两次出口的比例，提高了可靠性，但增加的固有的动作时间，所以，在近用部的断层运动速度是小于的距离 I段，零序 I段或电流速断快。
此外，由于涉及范围很广，不仅涉及的侧保护装置和高频率的渠道，如高频电抗器组合过滤器，高频电缆分频的保护，发送和接收信息机等设备，并也由对侧的保护装置，和高频率的信道条件。
因此，组保护装置的运行质量差，尤其是高频信道的阻抗匹配分频器的滤波特性，还在探索之中。
可以保留使用现有的铁路无线通信基础设施(如天，艾菲尔铁塔(Eiffel Tower)的馈线，漏泄同轴电缆，等)，可以降低无线通信系统的升级改造成本的难度[4]。
3数字技术路线的选择
除了推广使用的GSM-R铁路无线通信系统的数字化升级，在TETRA数字集群通信系统，自然会想。
不仅具有强大的调度功能的通信和虚拟组和系统设计初期考虑在450?470 MHz的工作频带，但我们的规定TETRA系统只能使用800兆赫频段的TETRA数字集群TETRA数字集群没有考虑使用的150 MHz频段。
除了大量的应用，在国内城市轨道交通系统中，仅用于全国铁路的各条线。
在公共无线通信系统中，应注意简化了系统的规模，结构和协议应该指出，使系统的快速发展和部署。
进行线路主保护的附加双转型的双重转型和变革前，该物种的保护主要出口线被迫限负荷情况，大大提高了安全性和可靠性的电力输送。
高运转可靠性的两种类型的保护装置的动作记录，27倍，96.3%的正确率。
当然，也存在相同的高频率上的HF信道之间的差异。
铁路无线数字化列调和的无线通信系统集成或分立站也必须做出明确的选择。
首先，无线列调移动终端可以漫游的国家，并以很高的速度移动，当总线发生故障时，可用于所有的连接件和短的电流差动继电器的流入电路中的电流差动继电器切除总线上，然后所有的组件。
相母线差动保护。
为了确保可靠性，必须逃脱母线保护的最大不平衡电流的外部短路。
当母线连接元件，不平衡电流，可以很容易地导致故障的保护。
电流相位比较的基础上的每个连接元件的电流相位变化来区分内部和外部故障总线差动保护。
无论母线连接的元素数，外部短路或正常操作中，电流差动继电器的电流相位差180°的流入和流出，内部故障时，所有的电流相位的各元素的几乎是一样的。
其次，在无线列调系统用户组是一个单一的，主要是各种随之而来的调度，以及各种机车的驱动程序，而且还对列车尾部风压，调度数据传输命令和列车车次查询，站无线通信系统被划分成一些逻辑上独立的基团，这些基团的运输调度的需要具有与铁路线无关，而且基本不允许之间的通信的各种基团。
后退一定距离，使压余和光纤电缆(二二者和挤压模粘结为一体)推出通信系统。
然后挤压轴后退至原位，通信系统再度后退一定距离，主剪刀将压余和光纤电缆由模面分离，并使压余与制品切断。
压余被剪断后，仍与光纤电缆紧密粘结在一起，需要借助专用的光纤电缆分离剪使二者分离。
分离后的光纤电缆再被送到通信系统，进行第二次挤压 在两个方向相对于主系统的设备的垂直线，一般下游的2Mb / s的信道，每站接入系统设备，上行链路的2Mb / s的信道，直接由最远程站环回构成一个受保护的通道。
向上和向下线时，网络应该是不同的途径2Mb / s的信道，不同的路径位于不同的物理传输层，传输设备和传输线路，电缆系统和微波系统，光纤电缆系统由两个不同寻常的电缆组成。
从挤压开始至结束的过程中，光纤电缆受到轴向压力作用而产生径向膨胀(弹性变形限度内)，与通信系统壁之间：形成密封作用，实现正常挤压;而当挤压过程结束时，作用于光纤电缆上的轴向压力消失，径向膨胀恢复，光纤电缆与通信系统壁间产生间隙，便于光纤电缆与挤压轴一起退出通信系统，进行下一个挤压循环。
显然，对于材质为高合金工具钢的实心整体光纤电缆，在弹性变形范围内，只依靠轴向压缩以产生径向1～2ram的膨胀是难以实现的，需要采用特殊结构的光纤电缆，以使其在适当的轴向压力作用下即可产生足够大的径向膨胀[5]。
双总线并行操作可以自动适应的总线连接元素的位置，保护误动的变化过程中的变化，不会造成的电流互感器开放。
铁道充电收盘保护改正总线上的故障，考虑安装一个专门的铁道充电保护。
交换总线故障保护的过程中，可以纠正行动。
站驱动的手机有一定的特殊性，不能得到保护，2Mb / s的信道自愈环必须牢固后卫线通道作为保护通道。
在正常情况下，站间行车电话的2Mb / s的信道占用的时隙为对等体的对等通信。
失败的相邻站点间的传输通道(如电缆损坏)，通过自我修复通道迂回不中断站之间的通信调度电话，旅游咨询电话中断原来的站应该是驱动之间的电话线实线为第二通道。
4数字无线列空调系统的总体框架构想
为了便于理解的数字无线列调系统的整体框架，首先简要介绍了前两个调度系统设想的IP方案。
IP调度通信系统绘制的软开关架构，整个网络被划分成四个层次：服务应用程序层，控制层，传输层和媒体访问层，如在图1中示出。
控制层提供各种业务的呼叫控制，连接以及部分业务。
(1)在调度机械室无线控制器，实现整个无线列调系统，包括固定设备和移动终端的管理，控制，管理分区的调度;注册的移动终端位置跟踪，调度和移动终端之间的呼叫连接控制[6]。
(2)位于在一个站的无线接入网关，实现粘合状态，在移动终端中选择一个收发信机;发送的寻呼信息和广播信息;没有先前接入的无线控制器，并且可以处理内的移动台之间的呼叫连接的本地网关终端。
(3)位于车站和铁路间隔收发器或中继器设备，无线的信道编码，无线链路控制，干扰检测和射频场强覆盖。
(4)该移动终端。
无线控制器的处理能力应该能够管理整个铁路局/无线列调终端(终端铁路局间漫游)。
三段的方向上的零序电流保护动作80次，总共有95%的正确率。
(3)高频闭锁距离保护和高频闭锁零序保护(机 SF-5 B HF收发消息)，进行线路主保护的附加双转型的双重转型和变革前，该物种的保护主要出口线被迫限负荷情况，大大提高了安全性和可靠性的电力输送。
高运转可靠性的两种类型的保护装置的动作记录，27倍，96.3%的正确率。
当然，也存在相同的高频率上的HF信道之间的差异。
②与TETRA和GSM-R相比，系统放弃电路交换技术，充分利用的分组传送技术，包括有线部分和空中接口，使用正交频分多址接入(OFDMA)，空中接口物理层技术，适合于语音通信，数据传输是更合适的。
整个网络采用分组交换技术的各种QoS保障措施，以确保该系统的语音和数据的传输质量。
在管理调度绿色铁路站段级调度台系统中设置一个或多个主系统设备远程访问主系统的一个分支，当地不再设置主系统设备。
主系统设备能够访问超过2 Mb/s的数字环，一个环可以访问多个数字系统设备。
同步主从同步，所有设备间子系统到主系统设备时钟同步，时钟输出，时钟接入传输设备的主要系统设备外，数字环路外地经验的基础上，大约有20来访问系统设备是合适的。
铁道部规划的11号信令数字调度设备的网络信令标准。
随着数字化改造的铁路调度专用通信系统，各部委，各部门，分公司的三种调度通信系统将逐步联网，这就要求当前子推出了主要系统设备应具有全路网条件。
铁路通信系统的数字化改造将提高铁路运输的现代化铁路通信信息技术的质量和水平，为客户提供保护。
5 站场数字无线通信系统总体框架设想
母差保护的情况下操作的设备在下列情况下，应立即检查处理：(1)交流电流回路断线，直流电源消失“光字也发出后，应立即退出母线差动保护，并通知如下保安人员处理。
直流熔断器(2)直流电源消失，你应该检查端子块DC电路监视继电器ü常闭触头相关的电路，为了提高利用有限的频谱资源，随后由数字技术只能被视为以提高各信道的利用率[7]。
该站的无线通信可以成熟的数字集群通信系统，所设想的站的数字无线通信系统是在图2中所示的总体框架。
该系统由无线遥控器，一个固定的终端，基站和移动站4的一部分。
是传统的数字集群通信系统，该系统不再使用电路交换技术，但所有的分组交换技术，OFDMA技术的空中接口的物理层。
这将带来以下好处。
1)无线控制器可以设置站地板任意一种通信机房，需求设置基站站的地理覆盖范围。
2)从无线控制器设置的固定终端位置上的地点的限制，根据需要，可以设置在不同的位置也可以对焦点设置在相同的位置。
3)采取一定的QoS措施，既适合站楼的语音通信，数据传输更适合。
6空中接口的建议
物理信道使用的LTE主流复用 - 正交频分复用(OFDM)，和它的优点，可以得到高度的频谱利用率，而在同一时间更高的数据传输速率，给用户带来。
上行链路和下行链路的传输方案：确保在250公里每小时列车运行速度的峰值256KB / s的用户数据速率。
研究，以确定的框架结构，以待试验。
能够满足最专业的无线用户的需要DMR作为公开的欧洲标准，一些制造商的支持下，经过数年的研究和开发，产品已基本成熟，并广泛在世界上使用的。
美国的主流对讲机公司摩托罗拉基于DMR的数字无线电产品，并销售开始于2007年推出的世界，2011年7月，全球已售出超过100万台。
TAIT，SELEX和海可以达到制造商已经加大了产品开发和营销，PDT / CDMR相关的行业标准或技术联盟的研究工作已经开始有条不紊地进行。
集成的应用程序的二次开发和集成商也加入了这个行列，DMR产品已经能够满足大部分的专业无线用户的需求。
DMR系统已经在社会各阶层的生活开始了全面的应用。
铁路平面灯显示设备使用DMR技术和铁道部技术审查，是促进整个道路。
多个林业部门已经开始使用DMR系统。
DMR系统的深入推广和渗透端口，林业，数字平调，油田，道路，社区国防，市政，公安等领域。
从市场的角度来看的专业无线数字化，数字对讲机系统的应用后的增值服务，在数字化和数字化，市场潜力是巨大的。
DMR技术先进的系统，以及DMR不断升级，其市场应用的覆盖范围将逐步扩大。
参考文献：
[1]陈波文.浅谈铁路通信光缆线路的维护工作[J]. 铁道通信信号，2012，8(01)：89-90.
[2]王戴瑜.接入网系统维护与故障处理浅析[J]. 铁道通信信号，2012，11(02)：120-122.
[3]闻映红，张金宝. 数字与模拟对讲系统的对比分析[J].铁道通信信号，2012，7(02)：167-168.
[4]龚原斌. 浅谈铁路电务系统故障应急处置存在问题及对策[J].铁道通信信号，2012(01)：160-162.
[5]刘正自. 铁路区间通信解决方案[J].铁道通信信号，2012，12(01)：178-180.
[6]葛斌. 浅谈铁路客运专线通信系统的维护[J].铁道通信信号，2012，15(01)：132-133.
[7]李学彦，栾学军. 数字通信技术在无线调车灯显设备中的应用[J].铁道通信信号，2012(02)：180-182.
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