高速铁路调度通信系统

　　摘要：高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。高速铁道通信系统各子系统包括：传输系统、电话交换及接入系统、数据通信系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、综合网管系统、时钟及时间同步系统、通信电源、电源及环境监控系统、综合视频监控系统、通信防雷等系统。调度通信系统是高铁通信系统的核心之一，是指挥运输的重要基础设施，对铁路运输指挥与安全生产起着至关重要的作用。为适应在高速铁路GSM-R大环境下铁路有线、无线调度通信统一的要求，GSM-R调度通信系统中的固定用户接入系统（FAS），得到了广泛的应用。
　　关键词：高速铁路，通信系统，调度通信系统，FAS
　　一、铁路调度通信的发展简介
　　高速铁道通信系统把通信技术、计算机及网络技术结合在一起，构成了一个综合性的通信系统。高速铁道通信系统各子系统包括：传输系统、电话交换及接入系统、数据通信系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、综合网管系统、时钟及时间同步系统、通信电源、电源及环境监控系统、综合视频监控系统、通信防雷等系统。高速铁路调度系统是高铁通信系统核心之一。
　　铁路调度通信系统是运输指挥的重要基础设施，对铁路运输指挥与安全生产起着至关重要的作用。从二十世纪五十年代开始到今天，已经发生了巨大变化。其大致经历了以下几个阶段：第一阶段，从二十世纪五十年代开始，沿用苏联的机械式选叫设备（站场用KCC扳道电话），持续了二十多年。第二阶段，二十世纪七十年代，推出了双音频选叫的音频调度电话，也就是大家所熟知的，现在还有局部在使用的YD-Ⅲ型音频调度总机（站场用CZH电话集中机）。到90年代初又推出了以“数字编码”取代“双音频”的DC-7程控调度电话总机，实际上还是属于模拟设备，第二阶段维持了将近三十年。20世纪90年代后期（可以说是铁路调度通信的第三阶段），随着数字通信技术的发展，数字程控调度交换机得到了迅猛发展。
　　为适应在高速铁路GSM-R大环境下铁路有线、无线调度通信统一的要求，GSM-R调度通信系统中的固定用户接入系统（FAS），得到了广泛的应用。在FAS系统中，由于有线用户和无线用户相互呼叫时车站FAS要占用数字环上时隙到MSC，因此一个数字环上能带的车站分系统数量一般在6~10个，与一般的数字调度通信系统相比数量大大减少，因此一条线路需要更多的数字环，要求主系统能带更多的数字环，有更大的交换容量。
　　二、系统构成
　　在高速铁路中，调度通信系统采用的是FAS固定用户接入系统。FAS调度系统分为调度所FAS和车站FAS。GSM-R及FAS调度通信系统的构成及组网方式如下图所示：
　　
　　调度通信系统由调度所型调度交换机、车站型调度交换机、调度台、值班台、其他各类固定终端（电话分机）、网管终端及录音仪等设备组成。通过调度所调度交换机与GSM-R系统互连，实现有线和无线调度业务互通（列车及相关作业人员配置移动终端）。
　　三、系统方案
　　1.数字环方式
　　调度交换机通过E1数字中继接口相连，主系统的下行E1口经过数字传输通道连接到分系统1的上行E1口，分系统1的下行E1口同样经过数字传输通道连接到分系统2的上行E1口上，如此串接到最后一个分系统的上行E1口，其下行E1口经过另外一条数字传输通道直接连接到主系统的上行E1数字接口上。这样，这n个分系统与主系统就构成了一个封闭的数字环。如下图所示：
　　
　　数字调度系统有多达80对数字环E1接口，可以组成多达80个数字环，每个调度系统可以在多个数字环中，并且可以在有的数字环中作主系统，在有的数字环中作分系统。
　　（1）数字环自愈
　　在一般情况下，通信使用下行E1通道，系统实时监测2M口的通信状态，当检测到数字环下行E1通道的某处断开时，立刻切换至上行E1通道方向进行通信，从而保证数字环的任何一处断开都不会影响系统的正常通信，切换时间为毫秒级。
　　（2）时隙分配
　　一个2M数字环中共有32个时隙，其中TS0和TS16时隙为帧同步时隙和信令时隙，剩余的30个时隙中的3个时隙作为调度系统的内部通信时隙使用，其余的27个时隙可作为话音时隙使用。调度系统采用通话占用时隙的方式，每一组通话动态的占用一个空闲时隙，当通话结束时，该时隙通道被释放；在进行组呼或召开会议时，只占用数字环中的一个共线时隙。
　　（3）数字环中的车站数量
　　数字环组网时一次出局（出站，非站内）呼叫需要占用环中一个时隙，其中组呼和会议可以看作是一次呼叫，总共只占用一个数字环时隙。一个2M数字环共有27个中继时隙可作为话音时隙使用，为保证呼叫成功，一个数字环通常情况下可按6~10个车站设计。
　　（4）可靠性
　　系统的所有单板都能实现1+1热备份。此外，还能实现以下两种方式的系统1+1热备用。两种方式如图所示：
　　
　　2.组网举例
　　高速铁路数字调度通信系统中，保养点、信号线路所、牵引变电所、电力配电所、联络线节点的调度电话通信采用ONU用户延伸解决。
　　调度所各调度台及车站值班台均采用触摸屏式调度台，调度所调度台接入调度所调度交换机，车站值班台接入车站调度交换机。一般来说，各高铁分别设置列调、牵引电调、总调、计划调度、旅客服务调度、综合维修调度、动车底调度等调度台。
　　各站（段）调度分机设置：行车调度分机设于各车站值班室。
　　电力调度分机设置：设于各车站值班室、保养点、被控站（牵引变电所、AT所、分区所、开闭所、电力变配电所）。
　　动车底调度分机设置：设于各动车段、动车运用检查所值班室。
　　综合维修救援调度分机设置：设于各保养点。
　　旅客服务调度分机设置：设于各车站（越行站除外）售票室、广播室、客运值班室、监控室、公安值班室。
　　安全监控调度分机设置：设于各保养点。
　　调度通信系统纳入既有调度中心网元管理系统进行统一管理，网元管理设备向通信综合网管系统提供标准的接口。
　　调度系统网络结构如下图所示，沿线车站的车站型调度交换机设备组成3个2M数字环网，确保各项业务的通道资源需求，同时对调度所型调度交换机扩容要考虑同城异地容灾备份。
　　
　　调度系统网络结构
　　四、结束语
　　高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。通信系统有三方面的作用：第一个方面，为高铁客专列车控制系统、安全保障系统、客票及旅客服务系统、办公自动化系统、防灾及安防系统等，提供业务传送及组网通道；第二个方面，为高铁客专提供有线、无线一体化的移动调度指挥通信平台及运营维护公务联络通信手段；同时可以为高铁客专提供高质量会议图的业务，可以实现统一的办公。高速铁路通信系统的调度通信系统在高铁建设以及安全运行中起到至关重要的作用。
　　参考文献：
　　［1］佳讯飞鸿MDS3400调度指挥系统技术资料
　　［2］王邠《铁路通信技术》中国铁道出版社2008
　　［3］钟章队信息通信网络是未来高铁的支撑技术第四届亚洲制造业年会上的讲话

《高速铁路调度通信系统》

本文由职称驿站首发，您身边的高端论文发表学术顾问

文章名称： 高速铁路调度通信系统

文章地址： https://www.zhichengyz.com/lunwen/keji/tongxin/17887.html