【正文】 ......................................................22 GSMR 在青藏鐵路上的的應(yīng)用及設(shè)計(jì) ......................................................................22 調(diào)度通信 ................................................................................................................22 功能尋址 ................................................................................................................27 調(diào)度命令傳送 ........................................................................................................35 列尾裝置信息傳送 ................................................................................................36 調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸 ....................................................................37 機(jī)車同步控制傳輸 ................................................................................................38蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 其他應(yīng)用 ................................................................................................................394 GSMR 的 維護(hù)與管理 .......................................................................................................42 GSMR 網(wǎng)絡(luò)管理 ..........................................................................................................42 GSMR 網(wǎng)絡(luò)的維護(hù) ......................................................................................................44總結(jié) ...........................................................................................................................................48致謝 ...........................................................................................................................................49參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................50蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21 緒論 引言鐵路是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，鐵路的運(yùn)輸能力直接影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也迎來了劃時(shí)代的轉(zhuǎn)變，近年來隨著運(yùn)輸量的日益增長(zhǎng)，使得列車重量加大，列車編組加長(zhǎng)。GSMR 技術(shù)是基于成熟、通用的公共移動(dòng)無線通信系統(tǒng) GSM 平臺(tái)之上，專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式移動(dòng)無線通信技術(shù)。在鐵路通信中，它能夠提供定制的附加功能，如優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)插功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，是一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) [2]。鐵路無線全球通信系統(tǒng) GSMR 的建設(shè)和使用，表明中國(guó)鐵路正不斷吸取國(guó)外鐵路的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果，努力提升自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平，加快發(fā)展步伐，爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸能力滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。 鐵路通信的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀新中國(guó)成立初期，鐵路長(zhǎng)途通信一直采用的是以架空明線和電纜為傳輸媒質(zhì)的載波通信設(shè)備，電話交換大量發(fā)展步進(jìn)制自動(dòng)交換機(jī)及人工長(zhǎng)途臺(tái)，在專用通信方面，全路調(diào)度、各站、養(yǎng)路等通信系統(tǒng)改造為鐵路支流脈沖選叫方式。進(jìn)入 70 年代，隨著國(guó)外鐵路開始應(yīng)用光纖技術(shù)，我國(guó)鐵路光纜、數(shù)字通信也隨之進(jìn)入研究階段；進(jìn)入 80年代中后期，數(shù)字光纖通信已經(jīng)在多條線上試用成功；90 年代數(shù)字光纖通信已經(jīng)在鐵路通信中被廣泛使用，這一時(shí)期除光纜建設(shè)迅速發(fā)展以外，其他數(shù)字通信建設(shè)也得到了相應(yīng)的發(fā)展在交換方面大量采用程控交換設(shè)備。90 年代末全路長(zhǎng)途交換網(wǎng)基本形成，在數(shù)據(jù)交換方面根據(jù)鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng) （TMIS ）、客票預(yù)定和發(fā)售信息系統(tǒng)及鐵路其他信息業(yè)務(wù)的需要，建設(shè)了鐵路第一個(gè)分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng) [1]。在專用通信方面由于光數(shù)字分插設(shè)備的應(yīng)用，區(qū)段通信電纜數(shù)大幅度增加，中間站通信條件大為提高。調(diào)度等共線電話也推廣采用了程控共線設(shè)備。鐵路無線通信系統(tǒng)使用的單信道模擬制式無線通信設(shè)備主要是為滿足話音通信設(shè)計(jì)的，主要使用 450M 頻段，共 58 對(duì)頻點(diǎn)，固定分配給了無線列調(diào)、站調(diào)、公安等無線系統(tǒng)使用，各個(gè)部門間不能相互共享，造成頻率資源的極大浪費(fèi)，無線通信系統(tǒng)采用頻點(diǎn)（信道）固定分配的方式，信道長(zhǎng)期指配給某一系統(tǒng)（通常按專業(yè)劃分）用戶使用，當(dāng)一個(gè)信道遇忙時(shí)，其它用戶只能等待，往往造成該信道上的用戶爭(zhēng)搶或者出蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3現(xiàn)阻塞，通信質(zhì)量得不到保證。而信道空閑時(shí)，別的系統(tǒng)用戶也并不能利用該信道進(jìn)行通信。這無疑是對(duì)頻率資源的一種浪費(fèi)，也制約了用戶數(shù)量的進(jìn)一步發(fā)展。鐵路無線通信系統(tǒng)樞紐地區(qū)干擾嚴(yán)重，不具備網(wǎng)絡(luò)能力，移動(dòng)終端對(duì)講距離受限，鄰站交界區(qū)易發(fā)生業(yè)務(wù)中斷，各個(gè)無線通信系統(tǒng)分散，不能聯(lián)合組網(wǎng)，使得各系統(tǒng)之間用戶無法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，無線、有線調(diào)度網(wǎng)基本獨(dú)立，無法形成有機(jī)融合的整體。無線列調(diào)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，并未做任何鑒權(quán)加密處理，對(duì)用戶無需進(jìn)行身份識(shí)別，只要無線終端用戶頻點(diǎn)和調(diào)制方式與無線列調(diào)相同，便可以加入到無線列調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的通信。因此話音業(yè)務(wù)可以被接收或竊聽，給行車安全帶來極大的隱患。隨著我國(guó)鐵路信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，鐵路數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)量的多樣化和高速率，使得 GSMR 系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)有著廣闊的發(fā)展空間， GSMR 技術(shù)也正是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，利用其固有的 GSMR 網(wǎng)絡(luò)特性，為鐵路信息化和自動(dòng)化發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，利用通信的手段實(shí)現(xiàn)鐵路移動(dòng)設(shè)施和固定設(shè)施的無縫連接，確保列車平穩(wěn)高速、安全地運(yùn)行。GSMR 進(jìn)入中國(guó)已有十余年的歷程，鐵道部早期也制定了我國(guó)建立 GSMR 網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)：在全國(guó)建立一張移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，利用通信的手段實(shí)現(xiàn)鐵路移動(dòng)設(shè)施固定設(shè)施的無縫連接，確保列車平穩(wěn)、安全、高速的運(yùn)行。經(jīng)過理論研究、技術(shù)之爭(zhēng)、政策審核、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、施工驗(yàn)收等層層考驗(yàn)，最終在 GSMR 工程方面取得了驕人的成績(jī)，初步建設(shè)了分別代表高原、重載和繁忙干線的青藏線、大秦線、膠濟(jì)線三條 GSMR 線路[5]。其中，青藏線是一條集多種領(lǐng)先技術(shù)于一身的往返于“世界屋脊”的鐵路；大秦線是使中國(guó)步入重載領(lǐng)域先進(jìn)行列的標(biāo)志性工程，突破性的實(shí)現(xiàn)了年運(yùn)量 2 億噸的目標(biāo)，現(xiàn)在技術(shù)還在不斷創(chuàng)新，預(yù)計(jì)年運(yùn)量將達(dá)到 4 億噸；膠濟(jì)線的建設(shè)是對(duì) GSMR 技術(shù)應(yīng)用于具有中國(guó)特色環(huán)境的一個(gè)嘗試，它的成功與否影響著 GSMR 技術(shù)在時(shí)速200km/h 鐵路線路的普及率。 現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸對(duì)無線通信的發(fā)展要求鐵路信息化在鐵路主要干線建設(shè)分散自律、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTCS） ，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮現(xiàn)代化。為滿足以旅客為主體的移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)的需要，包括車上訂票服務(wù)、電子移動(dòng)商務(wù)、旅客移動(dòng)增值服務(wù)等；滿足鐵路路網(wǎng)移動(dòng)體(機(jī)車、車輛、集裝箱等)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤信息傳輸?shù)男枰?，為開展實(shí)時(shí)網(wǎng)上信息查詢和各種管理信息系統(tǒng)提供移動(dòng)傳輸通道。調(diào)度指揮和安全生產(chǎn)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4 作為無線列調(diào)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，同時(shí)能夠滿足區(qū)間公務(wù)移動(dòng)、緊急救援、調(diào)車編組作業(yè)、站場(chǎng)無線等移動(dòng)話音通信的需要；滿足 TDCS 無線車次號(hào)校核、列車尾部風(fēng)壓、機(jī)車狀態(tài)信息、車輛軸溫監(jiān)測(cè)、線橋隧道監(jiān)護(hù)、鐵路供電狀態(tài)監(jiān)視、道口防護(hù)等移動(dòng)和固定無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?；滿足以移動(dòng)列車為主體的安全信息分發(fā)與預(yù)告警系統(tǒng)的需要，確保沿鐵路線的施工、軌道養(yǎng)護(hù)、平交道口與車輛、車站等人員和設(shè)備的安全，減少事故。高速、客運(yùn)專線鐵路提速、高速和客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)需要高度可靠、高度安全、快速接入的綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)，以及透明、雙向、大容量的車/地信息傳輸通道。機(jī)車綜合通信? 具有網(wǎng)絡(luò)以及功能號(hào)注冊(cè)、注銷功能；? 支持調(diào)度通信系統(tǒng)功能；? 支持通用數(shù)據(jù)傳輸功能；? 支持不同制式下的自動(dòng)或手動(dòng)切換功能；? 可向用戶提供機(jī)車所在的小區(qū)位置信息、GPS 信息等?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂齐S著列車運(yùn)行速度的不斷提高，鐵路智能交通系統(tǒng)中車地間的雙向通信顯然已經(jīng)無法通過這些傳統(tǒng)手段完成。為了實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸高效與安全，高速鐵路智能交通綜合信息系統(tǒng)在信息利用方面，必須采用基于通信的列車控制（CBTC）方式。與傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車控制（Track Circuit Based Train Control System，簡(jiǎn)稱 TBTC）系統(tǒng)相比，CBTC 有很多優(yōu)越性，其中最重要的是：1）列車和地面控制設(shè)備之間通過雙向無線通信傳遞信息，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使列車運(yùn)行的安全性大大提高；2）CBTC 可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞方式（Moving Automaticblock System，簡(jiǎn)稱 MAS） ，使兩列車追蹤間隔大大縮短，提高列車在區(qū)間追蹤運(yùn)行的密度，從而大大提高鐵路運(yùn)輸效率。目前國(guó)內(nèi)對(duì)移動(dòng)閉塞進(jìn)行了初步研究。我國(guó)鐵路移動(dòng)通信從無到有，從模擬到數(shù)字，從單一業(yè)務(wù)到多業(yè)務(wù)再到綜合業(yè)務(wù)，這一方面是鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要，也是技術(shù)進(jìn)步的趨勢(shì)。IT 業(yè)在過去 20 年突飛猛進(jìn)，表現(xiàn)在：微電子技術(shù)從微米向納米技術(shù)過渡；交換網(wǎng)絡(luò)已程控化，從單一業(yè)務(wù)向智能多業(yè)務(wù)交換發(fā)展；骨干傳輸網(wǎng)朝著全光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展；接入網(wǎng)出現(xiàn)三網(wǎng)融合(計(jì)算機(jī)、通信、廣播)；蜂窩公眾移動(dòng)通信已經(jīng)完成從模擬到數(shù)字的過渡，朝著寬帶多媒體發(fā)展；蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5無線局域網(wǎng)朝著寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) IP 化，移動(dòng) IP 和移動(dòng)計(jì)算成為電子商務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。IT 業(yè)的這些技術(shù)進(jìn)步必將推動(dòng)鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。 GSMR 的發(fā)展歷史及技術(shù)特點(diǎn)最初開發(fā) GSMR 的原因是無線頻率的利用效率較低，鐵路網(wǎng)絡(luò)之間不同的通信系統(tǒng)的互操作性有限。1992 年，歐洲鐵路的主管組織 UIC（國(guó)際鐵路聯(lián)盟）認(rèn)為，GSM正在逐漸成為移動(dòng)通信的實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)，并發(fā)現(xiàn) GSM 的功能能夠?yàn)殍F路的新型數(shù)字通信系統(tǒng)提供一個(gè)理想的平臺(tái)。于是，作為 EIRENE（歐洲統(tǒng)一鐵路無線增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)）項(xiàng)目的一部分，關(guān)于 GSMR 數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的工作陸續(xù)展開。1995 年，MORANE （歐洲鐵路移動(dòng)無線電通信）項(xiàng)目啟動(dòng)，EIRENE 制定的標(biāo)準(zhǔn)得到認(rèn)可，開始生效。GSMR 是一種基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統(tǒng) GSM 平臺(tái)上的、專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，針對(duì)鐵路通信列車調(diào)度、列車控制、支持高速列車等特點(diǎn)，為鐵路運(yùn)營(yíng)提供定制的附加功能的一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合無線通信系統(tǒng)。從集群通信的角度來看，GSMR 是一種數(shù)字式的集群系統(tǒng)，能提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修組通信等語音通信功能。GSMR 能滿足列車運(yùn)行速度為 0500km/h 的無線通信要求，安全性好。此外，機(jī)車同步操控信息傳送業(yè)務(wù)對(duì)無線通信系統(tǒng)還有一定的要求：? 全線不能存在無線通信盲區(qū)；? 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)允許重傳，但傳輸連續(xù)失敗不能超過規(guī)定的時(shí)間；? 上、下行列車通信之間不能相互干擾；? 允許在同一車站內(nèi)同一個(gè)方向的多趟列車運(yùn)行；? 從控和主控之間的通信不受距離限制。GSMR 正是滿足上述要求的最佳系統(tǒng)，比基于常規(guī)對(duì)講無線通信方式要優(yōu)越的多。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)62 GSMR 系統(tǒng)概述 GSMR 基本原理GSMR（GSM for Railway）是在 GSM 蜂窩系統(tǒng)上增加了調(diào)度通信功能和適合高速環(huán)境下使用的要素組成，能滿足國(guó)際鐵路聯(lián)盟提出的鐵路專用調(diào)度通信要求的技術(shù)。由于 GSMR 可實(shí)現(xiàn)跨越國(guó)界的高速和一般列車之間的通信；能將現(xiàn)有的鐵路通信應(yīng)用融合到單一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，以減少集成和運(yùn)行費(fèi)用；而且由于 GSMR 是由已標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備改進(jìn)而成，GSM 平臺(tái)上已經(jīng)提供了大量的業(yè)務(wù)，因而引入鐵路專用的功能時(shí)只需最低限度地改動(dòng)，故能保證價(jià)格低廉、性能可靠地實(shí)