GSM—R移動通信系統在高速鐵路中的應用

郭剛

【摘要】我們知道在一些專屬的領域，進行通訊必須使用一些專用的通訊方式，比如飛機使用的導航系統就和我們平常用的導航系統在功能，頻率上都是不同的；再說到火車，其實也是一樣的，列車使用的無線電通訊系統就和我們生活中的不大一樣，火車使用的就是GSM-R這樣的一個通訊系統。本文就是針對GSM-R做了一個基本的介紹，然后結合GSM-R的使用也談了談GSM-R在現在的高速鐵路中的運用。

【關鍵詞】GSM-R；高速鐵路；調度；無線通訊

一、前言

我們幾乎都坐過火車，但是似乎都會發現，有時候我們的火車在某些路段的時候只有一條鐵軌，但是從來也沒有發生過撞車；我們也發現，鐵路每個站都是很繁忙的，每天在鐵路上運行的列車那么多，如何來保證這些列車正常的運行，可定是花費了不少的功夫的。但其實，GSM-R移動通訊系統就是能夠來很好的保證列車系統正常運行，能夠保證列車與調度，列車和乘客很好交流的一個先進系統，所以我們有必要對這樣的一個系統有一些了解。

二、鐵路GSM-R移動通信系統的概述

GSM-R就是鐵路使用的專屬的移動通訊系統，是一種專用的信號傳輸系統。主要就是把鐵路的通訊系統也民用的信號區分開來，避免民用的通訊系統對于鐵路運輸調度的影響。GSM-R的運用有效的提高了鐵路運輸系統的調度能力，對于鐵路運輸的日常管理工作也是起到了不小的作用。到了今天GSM-R更多的是體現著一種數字化傳輸的功能，在鐵路調度中，能夠很好地跟蹤列車的位置，能夠很好地進行列車的管理，然后GSM-R還有呼叫的功能，可以運用到列車廣播系統中；對于乘坐如今火車的人來說，GSM-R還有了旅客電話的功能，能夠運用GSM-R進行無線通訊有了更多的人性化。當然還有一個功能并不能忽視，那就是在鐵路系統運行的過程中發生事故，出現故障的時候GSM-R也能為搜救起到有效的作用。這一切都是靠GSM-R移動通訊技術的數字化功能來起作用的。

當然，我們不得不承認GSM-R移動通訊技術的起源不是中國，而是西方一些發達的國家，畢竟火車也是西方列強入侵中國的時候帶進中國的。但是火車的技術發展在中國卻取得長足的進步，如今中國的高速列車，高速鐵路建設都已經走在世界發達的行列中。當然GSM-R系統起到的作用也是功不可沒的。中國的GSM-R無線通訊頻率如今分為兩個頻率段，那就是把上行線路和下行線路的頻率段區分開，相差100MHz。

其實GSM-R的發源是從上個世紀二十年代就開始的，漸漸的很多西方國家在那個時候就給列車裝上無線電電話，這也就是GSM-R移動通訊系統的前身。主要的發展是到了上個世紀五十年代以后，很多的西方國家都在晶體管技術得到發展之后，在列車的無線電通訊系統中加入了更多的功能，也就能夠很好的來控制無線電通訊的頻率了。漸漸地列車的無線電通訊系統的設備越做越小，功能越來越強大，也就是鐵路無線電通訊系統走向現代化的標志。在八十年代以后GSM-R可以說就已經出現確立了并且廣泛的在鐵路的相關部門和列車管理調度中起到很大的作用。中國在二十一世紀一開始，也就確定了GSM-R通訊系統要成為中國鐵路的專屬移動通訊系統，鐵路移動通訊系統必須要朝著GSM-R的方向發展。到了今天我國的很多普通鐵路和告訴鐵路中都已經使用了GSM-R無線通訊系統，并且使用的效果比較好，技術也越來越成熟了。

三、在高速鐵路中運用GSM-R移動通信系統有什么優點

就是因為GSM-R在鐵路通訊系統中展現出的很多優勢，才讓GSM-R能夠被更多的人認可，也才讓GSM-R系統越來越多的被使用到最先進的高速鐵路中去。我們就簡單的來分析GSM-R的一些優點：

1.GSM-R有比較好的兼容性；能夠很好地來兼容如今還被使用的數字模擬系統共，這樣也就利于GSM-R更好的去替換這些傳統的鐵路無線通訊系統。在專屬的方面GSM-R可以做的很好，同時GSM-R也能很好地和民用網絡兼容，能夠很好地和網絡技術兼容，也就有了很大的發展空間。

2.在網路技術快速發展的今天，鐵路的通訊系統必須朝著網絡化發展，而GSM-R正是有著強大的網絡功能。最為GSM-R不僅僅是簡單的傳統鐵路通訊系統有的通訊和基本調度，更多的還是綜合整個鐵路系統網絡很好的來進行綜合網絡化運用。

3.GSM-R系統的運用時十分靈活的，不僅如此GSM-R還有很好的擴充性能，這樣也就讓GSM-R能夠有越來越多的功能。其實在今天的高速鐵路系統中，直接把GSM-R系統接入到一些電子購票系統，自助查詢系統中，已經很大程度上方便了旅客了。

4.GSM-R有著極高的穩定性，也有著良好的接通率，這樣就保證GSM-R能夠很好地在高速鐵路中運用。如今我國的高速鐵路能夠承載將近600千米每小時的時速，但是運行測試中能夠達到的最高時速還能是400千米每小時以上。而GSM-R能夠承受的時速達到500千米每小時以上，這也就保證GSM-R能夠在如今的高速鐵路系統中發揮出優勢。

5.GSM-R系統的運行成本也是非常經濟的。因為GSM-R的設備制造成本相對不是很高昂，維護的成本也是比較低的，這樣就讓GSM-R能夠讓鐵路無線電通訊的成本降低，也就能夠降低鐵路系統調度管理的成本，簡化調度管理的流程。

四、通過實例分析GSM-R移動通信系統在高速鐵路中的應用

我們想要用一個GSM-R移動通訊系統在實際高速鐵路中運用的實際例子，來分析GSM-R在高速鐵路中的應用情況。如今GSM-R鐵路移動通訊系統在我國的很多高速鐵路中已經得到了比較好的運用了，比如北京開到周圍城市的高速鐵路，比如青藏鐵路都是運用到了GSM-R。但是因為GSM-R無線通訊在武廣高速中的運用比較典型，資料較為齊全，就選用武廣高速鐵路中的GSM-R運用作為分析的案例。

1.GSM-R系統的各個部分組成和通訊頻率：GSM-R的組成主要就是三個大的部分，包括“網絡子系統”，“基站子系統”，還有“操作和維護子系統”。每個系統GSM-R完整的系統中都有著不同的功能。按順序來簡要的說明各個部分的功能就是，GSM-R的使用從整個網絡的組建開始，建立各個部分之間良好的聯系，然后需要每一個系統中部件都能夠穩定的運行，才能來進行有序的操作。而GSM-R系統的頻率是鐵路系統的專屬頻率，一般基站發送的頻率在930兆赫茲上下4兆赫茲的范圍內，而移動的發送設備發送的頻率一般在885兆赫茲。整個GSM-R的工作頻率是在870兆赫茲到960兆赫茲之間的。

2.GSM-R在武廣高速鐵路中的功能。武廣高速全長一千多公里，列車運行的正常時速是350公里。而且武漢就是國家如今的三個“移動匯接交換中心”之一。武廣高速鐵路中使用的GSM-R移動通訊系統同樣的使用到了音組呼叫、話音廣播、增強優先級與強占等功能，增加了功能尋址；調度模式；優先級呼叫確認來保證列車的安全穩定運行。為了適應高速的情況，GSM—R系統也采用快速場強衰落切換，“同步”和“予同步”切換和基于速度有關的越區切換算法。此外，為補償無線信號傳輸中大尺度衰落和陰影衰落問題。GSM—R系統在射頻放大器中引入了功率控制，降低無線傳輸的誤碼。

3.武廣高速鐵路中的GSM-R移動通訊系統運用，也是有兩個特別的地方：

（1）武廣高速鐵路GSM—R通信網絡系統采用的是單層交織冗余覆蓋技術。這樣就可以避免高速運行的過程中很多故障的產生，也就能夠很好的在故障產生的時候依舊保持GSM-R移動通訊系統的穩定聯通狀態。

（2）武廣高鐵采用了承載CTCS一3業務的GSM—R系統，以確保列車高速行車安全。如今，武廣高鐵采用GSM—R通信網絡，從而創造了CRH3型動車運行時速394公里的世界記錄，使其成為“中國速度”的象征。

五、結束語

通過本文對GSM-R移動通訊系統的介紹，相信能夠給不了解GSM-R的人帶來一些幫助。高速列車將是我們未來生活中最重要，也最常打交道的交通工具，所以我們就有必要對它進行一些了解。GSM-R自從在我國的鐵路系統中運用，就給我們國家的鐵路運輸系統的發展帶來的不少的動力，但是我們在未來還需要更多的推廣使用GSM-R，讓它為我們的鐵路系統發展帶來更多的貢獻。

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