鐵路通信系統的數字化技術(shù)與實(shí)現
鐵路通信系統的數字化技術(shù)與實(shí)現
【摘 要】鐵路無(wú)線(xiàn)通信，面對有限的頻譜資源之間的矛盾日益增加的交通和處理大量的信息，傳統的模擬技術(shù)已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足鐵路高速，重載，信息技術(shù)，現代的需要。
數字技術(shù)(尤其是DMR技術(shù))和產(chǎn)品已經(jīng)出現。
本文主要結合鐵路通信系統分析數字化技術(shù)與實(shí)現。
【關(guān)鍵詞】鐵路通信系統;無(wú)線(xiàn);數字化技術(shù);實(shí)現
大家都知道，我們生活在信息技術(shù)和全球化的社會(huì )，社會(huì )結構非常復雜，并繼續加強人與人之間，產(chǎn)生的信息量和極端增長(cháng)的需求，也就是“信息爆炸”的關(guān)系，這促使生產(chǎn)，加工，傳播和接收信息，因此它獲得了快速發(fā)展。
信息技術(shù)浪潮席卷社會(huì )的每一個(gè)角落，但也設置關(guān)閉了各個(gè)方面的數字化革命，是重要的多媒體，計算機，通信，自動(dòng)化的性能，電纜電視，電子閱讀器已經(jīng)消失了深到人們的日常生活中，和數字化城市建設成為語(yǔ)音，數字圖書(shū)館，數字化校園，數字化技術(shù)，信息技術(shù)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，企業(yè)正逐步開(kāi)始進(jìn)行數字化處理。
專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信也不例外，數字化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)[1]。
1數字化和鐵路無(wú)線(xiàn)通信
隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展和生活水平的提高，資源日趨緊張，持續的需求和質(zhì)量要求的人，這就需要提高資源利用率和科技創(chuàng )新水平的提升水平。
要培養，例如，為了滿(mǎn)足的上升需求的速度，乘車(chē)環(huán)境，從在早期的蒸汽引擎的火車(chē)，內燃機已經(jīng)被發(fā)展到現在普遍可見(jiàn)的電力機車(chē)燃料資源的利用率已也被提高，人們的生活帶來(lái)了極大的方便。
同時(shí)，技術(shù)進(jìn)步和不斷地影響甚至改變人們的思想觀(guān)念，行為方式和管理風(fēng)格，和習慣。
的發(fā)展，計算機技術(shù)對人們的生活也可以說(shuō)給大家看，的第一個(gè)大型機到PC的發(fā)展，計算機開(kāi)始，以傳播并逐漸成為生活的必需品，現在的智能終端的出現提供了人與更快的免費平臺。
在許多方面，電腦已經(jīng)改變了傳統的方式生活的人[2]。
2鐵路無(wú)線(xiàn)通信數字化的必要性
中國鐵路GSM-R移動(dòng)通信系統升級的GSM-R到目前為止，除了在個(gè)別的主干速度，這是鐵路無(wú)線(xiàn)通信系統的改造，幾乎所有的客運線(xiàn)，高速鐵路是用在所有的GSM- R移動(dòng)通信系統。
促進(jìn)GSM-R應用過(guò)程中是不容易的，但逐漸顯露出許多重要的問(wèn)題。
1)的頻譜資源嚴重不足。
國家分配給GSM-R頻段4MHz的，考慮到保護間隔，只有19個(gè)可用的頻率。
5細胞色帶復用模式下，每個(gè)基站的四個(gè)頻率;7細胞色帶復用模式下，每個(gè)基站是最多只有3個(gè)頻點(diǎn)。
對于一般的鐵路區段和車(chē)站，頻率是最基本的范圍足夠多線(xiàn)并行的鐵路樞紐和大型客車(chē)站，頻率資源短缺的問(wèn)題非常突出。
2)GSM-R無(wú)線(xiàn)通信終端的適應性，系統功能，系統大量的二次開(kāi)發(fā)，當總線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，可用于所有的連接件和短的電流差動(dòng)繼電器的流入電路中的電流差動(dòng)繼電器切除總線(xiàn)上，然后所有的組件。
3)GSM-R本身面臨著(zhù)落后的技術(shù)和技術(shù)演進(jìn)的問(wèn)題，最近的演變路徑移動(dòng)軟交換和IMS(IP多媒體子系統)，長(cháng)期演進(jìn)到第四代移動(dòng)通信技術(shù)為基礎的3GPPLTE(移動(dòng)通信長(cháng)期演進(jìn))。
進(jìn)化的過(guò)程，涉及改造的MSC，BSC，基站和移動(dòng)終端還涉及到一個(gè)根本性的變化[3]。
4)如果GSM-R無(wú)線(xiàn)列調改造的近70000公里的鐵路，不僅是一個(gè)巨大的工程量是難以實(shí)現的，和改造資金。
為了解決上述問(wèn)題，它可以在同一時(shí)間在兩個(gè)方面：第一，更加積極地為GSM-R頻率資源的國家權威，但這個(gè)程序只能解決頻率資源不足的問(wèn)題，并達到了非�？赡苄院苄�。
高頻保護行動(dòng)之間的差異是主要的保護范圍內的全方位的路線(xiàn)，快速反應區域相短路和接地故障更頻繁的行動(dòng)之一，其正確率也較高，誤操作的4倍兩部次測試錯誤的接線(xiàn)，再次因誤投。
然而，這種保護裝置采取兩次出口的比例，提高了可靠性，但增加的固有的動(dòng)作時(shí)間，所以，在近用部的斷層運動(dòng)速度是小于的距離 I段，零序 I段或電流速斷快。
此外，由于涉及范圍很廣，不僅涉及的側保護裝置和高頻率的渠道，如高頻電抗器組合過(guò)濾器，高頻電纜分頻的保護，發(fā)送和接收信息機等設備，并也由對側的保護裝置，和高頻率的信道條件。
因此，組保護裝置的運行質(zhì)量差，尤其是高頻信道的阻抗匹配分頻器的濾波特性，還在探索之中。
可以保留使用現有的鐵路無(wú)線(xiàn)通信基礎設施(如天，艾菲爾鐵塔(Eiffel Tower)的饋線(xiàn)，漏泄同軸電纜，等)，可以降低無(wú)線(xiàn)通信系統的升級改造成本的難度[4]。
3數字技術(shù)路線(xiàn)的選擇
除了推廣使用的GSM-R鐵路無(wú)線(xiàn)通信系統的數字化升級，在TETRA數字集群通信系統，自然會(huì )想。
不僅具有強大的調度功能的通信和虛擬組和系統設計初期考慮在450?470 MHz的工作頻帶，但我們的規定TETRA系統只能使用800兆赫頻段的TETRA數字集群TETRA數字集群沒(méi)有考慮使用的150 MHz頻段。
除了大量的應用，在國內城市軌道交通系統中，僅用于全國鐵路的各條線(xiàn)。
在公共無(wú)線(xiàn)通信系統中，應注意簡(jiǎn)化了系統的規模，結構和協(xié)議應該指出，使系統的快速發(fā)展和部署。
進(jìn)行線(xiàn)路主保護的附加雙轉型的雙重轉型和變革前，該物種的保護主要出口線(xiàn)被迫限負荷情況，大大提高了安全性和可靠性的電力輸送。
高運轉可靠性的兩種類(lèi)型的保護裝置的動(dòng)作記錄，27倍，96.3%的正確率。
當然，也存在相同的高頻率上的HF信道之間的差異。
鐵路無(wú)線(xiàn)數字化列調和的無(wú)線(xiàn)通信系統集成或分立站也必須做出明確的選擇。
首先，無(wú)線(xiàn)列調移動(dòng)終端可以漫游的國家，并以很高的速度移動(dòng)，當總線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，可用于所有的連接件和短的電流差動(dòng)繼電器的流入電路中的電流差動(dòng)繼電器切除總線(xiàn)上，然后所有的組件。
相母線(xiàn)差動(dòng)保護。
為了確�？煽啃�，必須逃脫母線(xiàn)保護的最大不平衡電流的外部短路。
當母線(xiàn)連接元件，不平衡電流，可以很容易地導致故障的保護。
電流相位比較的基礎上的每個(gè)連接元件的電流相位變化來(lái)區分內部和外部故障總線(xiàn)差動(dòng)保護。
無(wú)論母線(xiàn)連接的元素數，外部短路或正常操作中，電流差動(dòng)繼電器的電流相位差180°的流入和流出，內部故障時(shí)，所有的電流相位的各元素的幾乎是一樣的。
其次，在無(wú)線(xiàn)列調系統用戶(hù)組是一個(gè)單一的，主要是各種隨之而來(lái)的調度，以及各種機車(chē)的驅動(dòng)程序，而且還對列車(chē)尾部風(fēng)壓，調度數據傳輸命令和列車(chē)車(chē)次查詢(xún)，站無(wú)線(xiàn)通信系統被劃分成一些邏輯上獨立的基團，這些基團的運輸調度的需要具有與鐵路線(xiàn)無(wú)關(guān)，而且基本不允許之間的通信的各種基團。
后退一定距離，使壓余和光纖電纜(二二者和擠壓模粘結為一體)推出通信系統。
然后擠壓軸后退至原位，通信系統再度后退一定距離，主剪刀將壓余和光纖電纜由模面分離，并使壓余與制品切斷。
壓余被剪斷后，仍與光纖電纜緊密粘結在一起，需要借助專(zhuān)用的光纖電纜分離剪使二者分離。
分離后的光纖電纜再被送到通信系統，進(jìn)行第二次擠壓 在兩個(gè)方向相對于主系統的設備的垂直線(xiàn)，一般下游的2Mb / s的信道，每站接入系統設備，上行鏈路的2Mb / s的信道，直接由最遠程站環(huán)回構成一個(gè)受保護的通道。
向上和向下線(xiàn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò )應該是不同的途徑2Mb / s的信道，不同的路徑位于不同的物理傳輸層，傳輸設備和傳輸線(xiàn)路，電纜系統和微波系統，光纖電纜系統由兩個(gè)不同尋常的電纜組成。
從擠壓開(kāi)始至結束的過(guò)程中，光纖電纜受到軸向壓力作用而產(chǎn)生徑向膨脹(彈性變形限度內)，與通信系統壁之間：形成密封作用，實(shí)現正常擠壓;而當擠壓過(guò)程結束時(shí)，作用于光纖電纜上的軸向壓力消失，徑向膨脹恢復，光纖電纜與通信系統壁間產(chǎn)生間隙，便于光纖電纜與擠壓軸一起退出通信系統，進(jìn)行下一個(gè)擠壓循環(huán)。
顯然，對于材質(zhì)為高合金工具鋼的實(shí)心整體光纖電纜，在彈性變形范圍內，只依靠軸向壓縮以產(chǎn)生徑向1～2ram的膨脹是難以實(shí)現的，需要采用特殊結構的光纖電纜，以使其在適當的軸向壓力作用下即可產(chǎn)生足夠大的徑向膨脹[5]。
雙總線(xiàn)并行操作可以自動(dòng)適應的總線(xiàn)連接元素的位置，保護誤動(dòng)的變化過(guò)程中的變化，不會(huì )造成的電流互感器開(kāi)放。
鐵道充電收盤(pán)保護改正總線(xiàn)上的故障，考慮安裝一個(gè)專(zhuān)門(mén)的鐵道充電保護。
交換總線(xiàn)故障保護的過(guò)程中，可以糾正行動(dòng)。
站驅動(dòng)的手機有一定的特殊性，不能得到保護，2Mb / s的信道自愈環(huán)必須牢固后衛線(xiàn)通道作為保護通道。
在正常情況下，站間行車(chē)電話(huà)的2Mb / s的信道占用的時(shí)隙為對等體的對等通信。
失敗的相鄰站點(diǎn)間的傳輸通道(如電纜損壞)，通過(guò)自我修復通道迂回不中斷站之間的通信調度電話(huà)，旅游咨詢(xún)電話(huà)中斷原來(lái)的站應該是驅動(dòng)之間的電話(huà)線(xiàn)實(shí)線(xiàn)為第二通道。
4數字無(wú)線(xiàn)列空調系統的總體框架構想
為了便于理解的數字無(wú)線(xiàn)列調系統的整體框架，首先簡(jiǎn)要介紹了前兩個(gè)調度系統設想的IP方案。
IP調度通信系統繪制的軟開(kāi)關(guān)架構，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )被劃分成四個(gè)層次：服務(wù)應用程序層，控制層，傳輸層和媒體訪(fǎng)問(wèn)層，如在圖1中示出。
控制層提供各種業(yè)務(wù)的呼叫控制，連接以及部分業(yè)務(wù)。
(1)在調度機械室無(wú)線(xiàn)控制器，實(shí)現整個(gè)無(wú)線(xiàn)列調系統，包括固定設備和移動(dòng)終端的管理，控制，管理分區的調度;注冊的移動(dòng)終端位置跟蹤，調度和移動(dòng)終端之間的呼叫連接控制[6]。
(2)位于在一個(gè)站的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現粘合狀態(tài)，在移動(dòng)終端中選擇一個(gè)收發(fā)信機;發(fā)送的尋呼信息和廣播信息;沒(méi)有先前接入的無(wú)線(xiàn)控制器，并且可以處理內的移動(dòng)臺之間的呼叫連接的本地網(wǎng)關(guān)終端。
(3)位于車(chē)站和鐵路間隔收發(fā)器或中繼器設備，無(wú)線(xiàn)的信道編碼，無(wú)線(xiàn)鏈路控制，干擾檢測和射頻場(chǎng)強覆蓋。
(4)該移動(dòng)終端。
無(wú)線(xiàn)控制器的處理能力應該能夠管理整個(gè)鐵路局/無(wú)線(xiàn)列調終端(終端鐵路局間漫游)。
三段的方向上的零序電流保護動(dòng)作80次，總共有95%的正確率。
(3)高頻閉鎖距離保護和高頻閉鎖零序保護(機 SF-5 B HF收發(fā)消息)，進(jìn)行線(xiàn)路主保護的附加雙轉型的雙重轉型和變革前，該物種的保護主要出口線(xiàn)被迫限負荷情況，大大提高了安全性和可靠性的電力輸送。
高運轉可靠性的兩種類(lèi)型的保護裝置的動(dòng)作記錄，27倍，96.3%的正確率。
當然，也存在相同的高頻率上的HF信道之間的差異。
�、谂cTETRA和GSM-R相比，系統放棄電路交換技術(shù)，充分利用的分組傳送技術(shù)，包括有線(xiàn)部分和空中接口，使用正交頻分多址接入(OFDMA)，空中接口物理層技術(shù)，適合于語(yǔ)音通信，數據傳輸是更合適的。
整個(gè)網(wǎng)絡(luò )采用分組交換技術(shù)的各種QoS保障措施，以確保該系統的語(yǔ)音和數據的傳輸質(zhì)量。
在管理調度綠色鐵路站段級調度臺系統中設置一個(gè)或多個(gè)主系統設備遠程訪(fǎng)問(wèn)主系統的一個(gè)分支，當地不再設置主系統設備。
主系統設備能夠訪(fǎng)問(wèn)超過(guò)2 Mb/s的數字環(huán)，一個(gè)環(huán)可以訪(fǎng)問(wèn)多個(gè)數字系統設備。
同步主從同步，所有設備間子系統到主系統設備時(shí)鐘同步，時(shí)鐘輸出，時(shí)鐘接入傳輸設備的主要系統設備外，數字環(huán)路外地經(jīng)驗的基礎上，大約有20來(lái)訪(fǎng)問(wèn)系統設備是合適的。
鐵道部規劃的11號信令數字調度設備的網(wǎng)絡(luò )信令標準。
隨著(zhù)數字化改造的鐵路調度專(zhuān)用通信系統，各部委，各部門(mén)，分公司的三種調度通信系統將逐步聯(lián)網(wǎng)，這就要求當前子推出了主要系統設備應具有全路網(wǎng)條件。
鐵路通信系統的數字化改造將提高鐵路運輸的現代化鐵路通信信息技術(shù)的質(zhì)量和水平，為客戶(hù)提供保護。
5 站場(chǎng)數字無(wú)線(xiàn)通信系統總體框架設想
母差保護的情況下操作的設備在下列情況下，應立即檢查處理：(1)交流電流回路斷線(xiàn)，直流電源消失“光字也發(fā)出后，應立即退出母線(xiàn)差動(dòng)保護，并通知如下保安人員處理。
直流熔斷器(2)直流電源消失，你應該檢查端子塊DC電路監視繼電器ü常閉觸頭相關(guān)的電路，為了提高利用有限的頻譜資源，隨后由數字技術(shù)只能被視為以提高各信道的利用率[7]。
該站的無(wú)線(xiàn)通信可以成熟的數字集群通信系統，所設想的站的數字無(wú)線(xiàn)通信系統是在圖2中所示的總體框架。
該系統由無(wú)線(xiàn)遙控器，一個(gè)固定的終端，基站和移動(dòng)站4的一部分。
是傳統的數字集群通信系統，該系統不再使用電路交換技術(shù)，但所有的分組交換技術(shù)，OFDMA技術(shù)的空中接口的物理層。
這將帶來(lái)以下好處。
1)無(wú)線(xiàn)控制器可以設置站地板任意一種通信機房，需求設置基站站的地理覆蓋范圍。
2)從無(wú)線(xiàn)控制器設置的固定終端位置上的地點(diǎn)的限制，根據需要，可以設置在不同的位置也可以對焦點(diǎn)設置在相同的位置。
3)采取一定的QoS措施，既適合站樓的語(yǔ)音通信，數據傳輸更適合。
6空中接口的建議
物理信道使用的LTE主流復用 - 正交頻分復用(OFDM)，和它的優(yōu)點(diǎn)，可以得到高度的頻譜利用率，而在同一時(shí)間更高的數據傳輸速率，給用戶(hù)帶來(lái)。
上行鏈路和下行鏈路的傳輸方案：確保在250公里每小時(shí)列車(chē)運行速度的峰值256KB / s的用戶(hù)數據速率。
研究，以確定的框架結構，以待試驗。
能夠滿(mǎn)足最專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的需要DMR作為公開(kāi)的歐洲標準，一些制造商的支持下，經(jīng)過(guò)數年的研究和開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品已基本成熟，并廣泛在世界上使用的。
美國的主流對講機公司摩托羅拉基于DMR的數字無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，并銷(xiāo)售開(kāi)始于2007年推出的世界，2011年7月，全球已售出超過(guò)100萬(wàn)臺。
TAIT，SELEX和�？梢赃_到制造商已經(jīng)加大了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷(xiāo)，PDT / CDMR相關(guān)的行業(yè)標準或技術(shù)聯(lián)盟的研究工作已經(jīng)開(kāi)始有條不紊地進(jìn)行。
集成的應用程序的二次開(kāi)發(fā)和集成商也加入了這個(gè)行列，DMR產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿(mǎn)足大部分的專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的需求。
DMR系統已經(jīng)在社會(huì )各階層的生活開(kāi)始了全面的應用。
鐵路平面燈顯示設備使用DMR技術(shù)和鐵道部技術(shù)審查，是促進(jìn)整個(gè)道路。
多個(gè)林業(yè)部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始使用DMR系統。
DMR系統的深入推廣和滲透端口，林業(yè)，數字平調，油田，道路，社區國防，市政，公安等領(lǐng)域。
從市場(chǎng)的角度來(lái)看的專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)數字化，數字對講機系統的應用后的增值服務(wù)，在數字化和數字化，市場(chǎng)潛力是巨大的。
DMR技術(shù)先進(jìn)的系統，以及DMR不斷升級，其市場(chǎng)應用的覆蓋范圍將逐步擴大。
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