項目五

高速鐵路列車運行控制與通信系統

高速鐵路概論【項目描述】

高速鐵路的列車運行采用列車運行控制系統，對列車運行速度、運行間隔進行實時監控和超速防護。通信技術是高速鐵路發展的關健技術因素之一，不但為調度中心、調度所、車站、列車之間建立連接以保證列車正常、安全運行，還可為旅客提供通信服務。本項目主要介紹高速列車運行控制系統和高速鐵路通信系統。

通過本項目的學習，樹立認真、執著的工匠精神；具備勇于承擔，善于奉獻的團隊合作精神。任務2高速鐵路通信系統【能力目標】

能正確使用高速鐵路通信設備。【知識目標】

了解高速鐵路通信網的組成；掌握高速鐵路主要通信業務。【相關知識】

鐵路通信系統是鐵路運輸的重要基礎設施，對鐵路運輸和安全生產起著重要作用。

一、鐵路通信網

鐵路通信網是覆蓋鐵路的統一、完整的專用通信網，為運輸生產和經營管理提供話音、數據和圖像及其他通信業務。

（一）鐵路通信網分類

鐵路通信網分為承載網、業務網和支撐網。

1.承載網

承載網是通信網的基礎網絡，為各專業提供承載通道和網絡接入。承載網又分為傳輸網和數據通信網。傳輸網覆蓋國鐵集團機關、鐵路局集團公司機關、站段機關以及鐵路樞紐、沿線車站和區間等業務節點，承載數據通信網、各業務網、獨立組網的信息系統，提供多種速率、類型的傳輸通道。數據通信網為全國鐵路運輸組織、客貨營銷、經營管理等信息系統以及綜合視頻監控、會議電視、應急通信等通信業務系統提供承載網絡。

2.業務網

業務網主要包括調度通信、電話交換、電報傳真、會議電話和會議電視、綜合視頻監控，應急通信等，是鐵路運輸生產和經營管理的通信工具。

隨著技術進步和高速鐵路的建設，綜合視頻監控系統得到了廣泛的應用。調度通信是鐵路運輸生產調度指揮的基本通信裝備，高速鐵路裝備了鐵路數字移動通信系統（GSM-R)，有線、無線調度通信結合，除支持語音通信（普通語音、調度電話）外，還提供列車控制數據傳輸、調度命令和車次號校核信息傳送等業務。

3.支撐網

支撐網是鐵路通信網運行的支撐網絡，用以保障承載網和業務網的正常運行，監控網絡和業務質量。鐵路通信網支撐網包括時鐘（頻率）同步網、時間同步網、信令網以及為通信網運營維護服務的各類監測、監控管理系統等。

（二）高速鐵路主要通信業務

高速鐵路應根據通信業務配置相應的通信設備。鐵路通信業務是指鐵路運輸組織、客貨營銷、經營管理等活動中所使用的通信業務，主要包括話音通信業務、數據通信業務、圖像通信業務和其他業務。

1.話音通信業務

話音通信業務可分為普通電話業務和專用電話業務。話音通信業務內容如圖5-2-1所示。圖5-2-1話音通信業務示意圖

（1）普通電話業務

普通電話業務可分成固定電話業務和移動電話業務。固定電話業務又可分成本地電話業務和長途電話業務。移動電話業務是指為鐵路運輸生產人員或管理人員提供的普通移動電話業務。包括鐵路數字移動通信網（GSM-R）提供的移動電話業務和利用公眾移動通信網提供的移動電話業務。

（2）專用電話業務

專用電話業務是專門用于鐵路運輸生產、指揮的電話業務。專用電話系統具有相對獨立性，包括固定用戶和移動用戶。專用電話業務主要包括調度電話業務、車站（場）電話業務、站間行車電話和其他專用電話業務。

①調度電話業務

調度電話業務為國鐵集團調度指揮中心、鐵路局集團公司調度所調度員與其管轄區內有關運輸生產作業人員之間業務聯系使用的專用電話業務。

按照業務不同，調度通信分為列車調度、客運調度、貨運調度、牽引供電調度、機車調度以及其他調度電話業務。列車調度電話準許列車調度員、動車調度員、牽引供電調度員、車站值班員、助理值班員、動車組司機、動車段（所）值班員加入通話，根據需要允許動車組隨車機械師（簡稱隨車機械師）、客運調度員、列車長、牽引配電所值班員、客運值班員、救援列車主任和施工負責人及巡守人員加入通話。

②車站（場）電話業務

車站（場）電話業務是鐵路車站（場）內進行作業指揮和業務聯系的專用電話業務，包括固定電話和移動電話。主要有車站值班員電話、站場調度電話、扳道（清掃）電話、調車電話、列檢電話、車號電話等。

③站間行車電話

站間行車電話是為相鄰車站（場）值班員之間辦理行車事宜而設置的專用直通電話。

④其他專用電話業務

主要包括電務電話、工務電話、車務電話、供電（水電）電話、紅外軸溫監測直通電話、橋隧守護電話、區間電話、道口電話、列車乘務電話、公安電話、無線對講電話等。

2.數據通信業務

數據通信業務可分為數據承載業務和數據終端業務。數據通信業務內容如圖5-2-2所示。圖5-2-2數據通信業務示意圖

（1）數據承載業務

為各類通信應用系統及信息系統組網提供有線和無線數據承載通道。無線數據承載包括GSM-R數字移動通信電路域數據承載和分組域數據承載等。

（2）數據終端業務

數據終端業務是通過通信網絡及其終端設備，直接向用戶提供應用層功能的數據通信業務。數據終端業務主要包括鐵路電報、列車調度命令信息無線傳送、列車進路預告信息傳送、車次號校核信息無線傳送、列車尾部風壓信息傳送、列車安全防護預警信息傳送、列車接近通知、道口報警、調車數據業務和其他數據終端業務。

3.圖像通信業務

圖像通信業務是為運輸生產提供的電視會議和各類監視的圖像傳送業務。主要包括會議電視業務、視頻監控業務等。

4.其他業務

其他業務包括應急通信、時鐘、時間同步業務等。

（1）應急通信業務

應急通信業務是在發生行車事件及自然災害等緊急情況下，為確保實時救援指揮，在事件現場與救援中心之間、各相關救援中心之間以及現場內部進行的語音通信、圖像和數據傳輸業務。

（2）時鐘、時間同步業務

為保證全路數字通信等系統的時鐘（頻率）同步準確，鐵路通信網為全路提供時鐘同步基準信號，為保證全路時間同步通信設備和時間同步顯示設備的授時準確，鐵路通信網為全路提供時間同步基準信號。鐵路通信應根據主要通信業務，配置相應通信設備，以滿足鐵路運輸和信息化的需要。

（三）高速鐵路調度通信系統

為滿足鐵路運輸組織和生產指揮的需要，應設置調度通信系統，提供調度電話、車站（場）電話、站間行車電話等專用電話業務。

高速鐵路調度通信系統，通過數字調度通信系統的調度交換機與GSM-R系統互聯，形成有線、無線一體化的調度通信系統，提供調度員、值班員等固定用戶與司機等移動用戶之間的點對點、點對多點的話音業務。

根據鐵路運輸指揮需要，對呼叫范圍加以限制以避免其他干擾，調度通信網絡保持相對獨立和專用，限制與公眾電信網或鐵路自動電話網的互通。

二、鐵路數字移動通信系統（GSM-R）

鐵路數字移動通信系統（GSM-R）包括移動交換子系統（SSS)、移動智能網子系統（IN)、通用分組無線業務子系統（GPRS)、無線子系統(BSS)、運營與支撐子系統（OSS）和終端設備等六個部分。

GSM-R系統電路域設備提供調度通信、鐵路緊急呼叫、組呼、點對點普通呼叫等語音通信業務以及列車控制等數據傳輸業務。GSM-R系統分組域提供調度命令、進路預告信息傳輸和無線車次號校核信息傳輸等數據通信業務。

（一）鐵路綜合數字移動通信系統(GSM-R)組成鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）是在數字蜂窩移動通信系統（GSM）上增加了調度通信功能和適合高速環境下使用的要素。

1.GSM-R的組成

GSM-R由GSM-R陸地移動網絡、FAS固定網絡、移動終端和固定終端三大部分組成。如圖5-2-3所示，其中FAS固定網絡是一個以專用交換機及PBX為平臺的有線調度通信網絡。圖5-2-3GSM-R組成示意圖

2.GSM-R網絡

GSM-R網絡作為一種信息傳輸媒介，在CTCS-3級列控系統中，主要作用是實現車載設備與地面設備的雙向通信。GSM-R核心網包括移動交換子系統、GPRS子系統、智能網接口等，采用冗余交叉覆蓋的方式進行布置，沿鐵路線路每隔2-3km設置一個GSM-R無線通信基站，只要不是相鄰的基站同時發生故障，就不會影響GSM-R網絡場強覆蓋，提高了車地通信的可靠性。GSM-R交織冗余覆蓋如圖5-2-4所示。圖5-2-4GSM-R交織冗余覆蓋示意圖

（二）GSM-R手持終端

為滿足高速鐵路列車運行及行車組織的實際需求，司機、隨車機械師、列車長、乘警、車站客運值班員等有關工作人員應配備無線對講設備和GSM-R手持終端進行通信聯絡。

司機配備的GSM-R手持終端，在車載通信設備故障時做為應急通信手段。在辦理客運業務的車站，車站客運值班員需要配備與司機通信聯絡用的無線對講設備，以滿足處置突發事件的需要，向司機通報旅客乘降情況。

無線對講通信設備的使用頻率，應符合國家有關無線電頻率劃分的規定，由國鐵集團統一規劃。GSM-R手持終端如圖5-2-5所示。圖5-2-5GSM-R手持終端

三、鐵路應急通信

應急通信是指在突發事件時，為救援指揮和決策而在事件現場與鐵路局集團公司應急救援指揮中心、國鐵集團應急救援指揮中心之間的話音、數據和圖像通信。

應急通信系統由應急中心通信設備、應急通信現場設備及承載網絡組成。應急通信現場設備通過鐵路通信網、公眾移動通信網和衛星通信接入鐵路局集團公司應急中心通信設備，鐵路局集團公司應急中心通信設備通過鐵路通信網與國鐵集團應急中心通信設備互聯。

四、視頻監控采集設備

視頻點采集設備即前端采集設備，包括攝像機、鏡頭、視頻光端機及與之配套的云臺、防護罩、室外設備箱、視頻桿塔等附屬設備。按照防護罩不同，視頻監控攝像機包括球型機和槍型機；按照是否配置云臺分類，視頻監控攝像機包括定焦和變焦攝像機，如圖5-2-6所示。圖5-2-6