第二講 中國(guó)GSM-R的實(shí)驗(yàn)情況

1、 根據(jù)根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的安排，擴(kuò)大建設(shè)規(guī)的安排，擴(kuò)大建設(shè)規(guī) 模，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力和提高鐵路裝模，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力和提高鐵路裝 備水平，至備水平，至2020年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程要求達(dá)到年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程要求達(dá)到10萬(wàn)萬(wàn) 公里，其中：客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)公里，其中：客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)1.2萬(wàn)公里，復(fù)線(xiàn)鐵路萬(wàn)公里，復(fù)線(xiàn)鐵路5萬(wàn)公里萬(wàn)公里 ，電氣化鐵路，電氣化鐵路5萬(wàn)公里。萬(wàn)公里。鐵路建設(shè)和發(fā)展的核心是鐵路建設(shè)和發(fā)展的核心是“ 鐵路網(wǎng)絡(luò)鐵路網(wǎng)絡(luò)”，鐵路裝備應(yīng)使鐵路網(wǎng)安全、可靠、高效，鐵路裝備應(yīng)使鐵路網(wǎng)安全、可靠、高效 地發(fā)揮作用，首先應(yīng)具備地發(fā)揮作用，首先應(yīng)具備“網(wǎng)絡(luò)要素網(wǎng)

2、絡(luò)要素”。GSM-R技術(shù)技術(shù) 順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，其固有的順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，其固有的“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)”特性，是鐵路信特性，是鐵路信 息化和自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)。息化和自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)。 1 1、GSM-RGSM-R在中國(guó)的發(fā)展在中國(guó)的發(fā)展 三個(gè)階段： v可行性論證(技術(shù)政策，頻率資源)； v技術(shù)試驗(yàn)(青藏線(xiàn)、大秦線(xiàn)、膠濟(jì)線(xiàn))； v工程建設(shè)實(shí)施。 2 2、青、青 藏藏 線(xiàn)線(xiàn) 三大難點(diǎn)： v高原缺氧； v生態(tài)脆弱(環(huán)保)； v凍土(青藏鐵路穿過(guò)凍土區(qū)有550公里，真正 的凍土地段400公里；屬于較不穩(wěn)定、不穩(wěn)定 多年凍土地區(qū)190公里，極不穩(wěn)定高溫凍土地 段100公里)。 技術(shù)難點(diǎn)： v替代軌道電路，傳送列車(chē)控制

3、系統(tǒng)數(shù)據(jù)； v凍土地區(qū)的基站建設(shè)； v高原缺氧，減少維護(hù)、免維護(hù)； v三性：可靠性、有效性、可維護(hù)性。 v行車(chē)調(diào)度員、車(chē)站值班員、機(jī)車(chē)司機(jī)之間的通信。 v車(chē)站值班員、機(jī)車(chē)司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)之間的通信。 v站內(nèi)組呼：210/211 僅限于車(chē)站本小區(qū) v緊急組呼：299 發(fā)起者所在小區(qū)及前后各一個(gè)小區(qū) v鄰站組呼：220/221 發(fā)起者所在車(chē)站及前后各一個(gè) 車(chē)站 v行車(chē)業(yè)務(wù)信息行車(chē)業(yè)務(wù)信息 車(chē)次號(hào)校核信息車(chē)次號(hào)校核信息 調(diào)度命令信息調(diào)度命令信息(含行車(chē)憑證含行車(chē)憑證) 調(diào)車(chē)作業(yè)信息調(diào)車(chē)作業(yè)信息 列車(chē)啟動(dòng)和停穩(wěn)信息列車(chē)啟動(dòng)和停穩(wěn)信息 v車(chē)次號(hào)與調(diào)度命令數(shù)據(jù)傳輸采用車(chē)次號(hào)與調(diào)度命令數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS分組

4、數(shù)據(jù)方式分組數(shù)據(jù)方式 vIP地址信息地址信息 vIP地址查詢(xún)信息地址查詢(xún)信息 vIP地址更新信息地址更新信息 G G S N G S M - R 通 信 服 務(wù) 器 C T C /T D C S 系 統(tǒng) G P R S 歸 屬 接 口 服 務(wù) 器 G P R S 接 口 服 務(wù) 器 G P R S 接 口 服 務(wù) 器 路 由 器 防 火 墻 G S M - R 通 信 服 務(wù) 器 S G S N 機(jī) 車(chē) 綜 合 無(wú) 線(xiàn) 通 信 設(shè) 備 P C U B S C 內(nèi)D N S 外D N S R a d iu s GPRS與鐵路信息網(wǎng)與鐵路信息網(wǎng) IP UDP 數(shù)據(jù)封裝 IP UDP 數(shù)據(jù)封裝 IP

5、 TCP 數(shù)據(jù)封裝 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 協(xié)議轉(zhuǎn)換 IP TCP 數(shù)據(jù)封裝 GPRS 網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng) 應(yīng)用層 應(yīng)用層 機(jī)車(chē)綜合無(wú) 線(xiàn)通信設(shè)備 GPRS 接口 服務(wù)器 GSM-R 通信 服務(wù)器 v由美國(guó)GE公司開(kāi)發(fā) v在青藏線(xiàn)上使用 v2005年11月，在青藏線(xiàn)試驗(yàn)段通過(guò)測(cè)試 ITCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) v2005年，試驗(yàn)段GSM-R通信網(wǎng)已通過(guò)鐵道部驗(yàn) 收 v2005年10月，全線(xiàn)鋪軌完成 v2006年4月，全線(xiàn)通信網(wǎng)建設(shè)將全部完成 v2006年7月1日，正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng) 3 3、大、大 秦秦 線(xiàn)線(xiàn) 內(nèi)容大綱 1)重要地位 2)機(jī)車(chē)同步操控系統(tǒng) 3)調(diào)度通信 4)無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)傳輸 5)尾部風(fēng)壓傳輸 1) 重要地

6、位 v大秦線(xiàn)是我國(guó)西煤東運(yùn)的大通道，是中國(guó)能源經(jīng)濟(jì)的生命線(xiàn)。它 承擔(dān)著全國(guó)六大電網(wǎng)、五大發(fā)電公司、380多家主要發(fā)電廠(chǎng)、十 大鋼鐵公司等的生產(chǎn)用煤和民用煤、出口煤的運(yùn)輸任務(wù)，煤炭運(yùn) 量占全國(guó)鐵路煤運(yùn)總量的1/7。然而，煤炭運(yùn)輸依然處于十分緊 張的狀態(tài)，我國(guó)東、南部及沿海地區(qū)對(duì)煤炭的需求持續(xù)增長(zhǎng)，讓 這條年輕的鋼鐵動(dòng)脈難以招架。電煤運(yùn)輸吃緊，直接波及電力市 場(chǎng)供應(yīng)，2004年前10個(gè)月，我國(guó)24個(gè)省級(jí)電力網(wǎng)先后出現(xiàn)不同程 度的拉閘限電。嚴(yán)峻的形勢(shì)下，大秦鐵路的擴(kuò)能工程勢(shì)在必行。 作為我國(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。 2) 機(jī)車(chē)同步操控系統(tǒng) v大秦線(xiàn)(大同秦皇島

7、)作為一條重載運(yùn)煤專(zhuān)線(xiàn)，采 用多機(jī)車(chē)牽引模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)間的同步操控，達(dá)到 年運(yùn)量2億噸。如果牽引機(jī)車(chē)操作不同步，就會(huì)造 成車(chē)箱間的擠壓或者拉鉤現(xiàn)象，影響運(yùn)輸安全，降 低運(yùn)輸效率。為了保證操作的可靠性，利用GSM-R 網(wǎng)絡(luò)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，采用無(wú)線(xiàn)通信的方 式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)間的同步操控。 三大難點(diǎn)： v無(wú)線(xiàn)通信(100余公里的兩個(gè)長(zhǎng)大坡道) v牽引(拉勾力、過(guò)分相) v制動(dòng)縱向沖力 五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)： v數(shù)據(jù)會(huì)議呼叫與保持 v多目標(biāo)切換 v可靠性措施 v注冊(cè)注銷(xiāo)與通信安全防護(hù) v實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視與告警 技術(shù)優(yōu)勢(shì)： v不受隧道、山區(qū)、丘陵等特殊地段影響； v不受列車(chē)的編組方式的影響； v同

8、組內(nèi)機(jī)車(chē)之間的間隔距離不受限制； v同組內(nèi)的機(jī)車(chē)數(shù)目不受限制。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 通 信 子 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 子 系 統(tǒng) 30B+D GSM -R 網(wǎng) 絡(luò) 機(jī) 車(chē) 1 機(jī) 車(chē) 2 機(jī) 車(chē) 3 機(jī) 車(chē) 4 Locotrol 控 制 單 元 Locotrol 控 制 單 元 Locotrol 控 制 單 元 Locotrol 控 制 單 元 GSM -R 車(chē) 載 通 信 單 元 GSM -R 車(chē) 載 通 信 單 元 GSM -R 車(chē) 載 通 信 單 元 GSM -R 車(chē) 載 通 信 單 元 RS-2 32 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 控 制 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 端

9、口 RS-2 32 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 控 制 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 控 制 數(shù) 據(jù) 端 口 RS-2 32 控 制 數(shù) 據(jù) 端 口 BTS BSC M SC 通 信 接 入 單 元 編 組 控 制 單 元 Locotrol 地 面 應(yīng) 用 節(jié) 點(diǎn) 列車(chē)編組 v列車(chē)啟動(dòng)前首先要進(jìn)行編組，列車(chē)編組包括兩個(gè)過(guò)程： 機(jī)車(chē)注冊(cè)登記與通信連接 制動(dòng)管路測(cè)試與會(huì)話(huà)鏈接 51 100 ton 主 控 機(jī) 車(chē) 51 100 ton 51 100 ton 主 控 機(jī) 車(chē) 從 控 機(jī) 車(chē) 1 51 100 ton 51 100 ton 51 1

10、00 ton 主 控 機(jī) 車(chē) 從 控 機(jī) 車(chē) 1 從 控 機(jī) 車(chē) 2 51 100 ton 51 100 ton 51 100 ton 51 100 ton 從 控 機(jī) 車(chē) 1 從 控 機(jī) 車(chē) 2 從 控 機(jī) 車(chē) 3 主 控 機(jī) 車(chē) （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 列車(chē)注冊(cè)登記和通信連接過(guò)程 列車(chē)運(yùn)行中的同步控制列車(chē)運(yùn)行中的同步控制 主控機(jī)車(chē) Locotrol應(yīng)用節(jié)點(diǎn) 指令數(shù)據(jù) 狀態(tài)(確認(rèn))回復(fù) 通信單元 指令數(shù)據(jù) 狀態(tài)(確認(rèn))回復(fù) 通信單元1 從控機(jī)車(chē)1 從控機(jī)車(chē)2 從控機(jī)車(chē)3 指令數(shù)據(jù) 指令數(shù)據(jù) 狀態(tài)(確認(rèn))回復(fù) 狀態(tài)(確認(rèn))回復(fù) 指令數(shù)據(jù) 狀態(tài)(確認(rèn))回復(fù) 操作指令傳遞 列車(chē)解編

11、組列車(chē)解編組 v列車(chē)到達(dá)目的地后，要進(jìn)行列車(chē)解編組。列車(chē)解編組的過(guò)程與列車(chē)編組 正好相反： 制動(dòng)管路測(cè)試與解除會(huì)話(huà)鏈接 v為了保證安全，主控機(jī)車(chē)通過(guò)檢查制動(dòng)管路的連通性，確保指定的從控機(jī)車(chē)已 經(jīng)被摘掛。會(huì)話(huà)鏈接解除要依從控機(jī)車(chē)3、2、1的順序執(zhí)行。 通信連接拆除 v機(jī)車(chē)的通信注銷(xiāo)由Locotrol發(fā)出，主控機(jī)車(chē)與從控機(jī)車(chē)的通信注銷(xiāo)沒(méi)有嚴(yán)格的順 序要求，由各個(gè)機(jī)車(chē)單獨(dú)完成，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)接收到注銷(xiāo)數(shù)據(jù)后，即將該機(jī)車(chē)分離 出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)會(huì)議組，并給相應(yīng)機(jī)車(chē)返回注銷(xiāo)確認(rèn)消息。 v地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)在檢測(cè)到全部機(jī)車(chē)完成通信注銷(xiāo)以后，刪除Locotrol數(shù)據(jù)會(huì)議組， 表示該車(chē)次號(hào)列車(chē)解體。 兩個(gè)長(zhǎng)大下坡道的通信方案兩

12、個(gè)長(zhǎng)大下坡道的通信方案 隧道統(tǒng)計(jì)： 長(zhǎng)度小于650m的隧道：28個(gè) 長(zhǎng)度大于650m且小于1300m的隧道：6個(gè) 長(zhǎng)度大于1300m且小于1950m的隧道：5個(gè) 長(zhǎng)度大于1950m且小于2600m的隧道：3個(gè) 長(zhǎng)度大于2600m的隧道：10個(gè) 間隔小于670m的相鄰隧道：26對(duì) 間隔大于670m且小于1340m的相鄰隧道：9對(duì) 間隔大于1340m且小于2010m的相鄰隧道：2對(duì) 間隔大于2010m的相鄰隧道：14對(duì) 獨(dú)立隧道: 10個(gè) 暖泉、下王峪、鄭重山、別山、小陵、國(guó)各莊、景中山、郭家溝子、天馬山、陳莊 相鄰兩隧道: 9對(duì) （和尚坪、大團(tuán)尖）、（栗家二號(hào)、西坪）、（張家灣、李家嘴）、（李家

13、嘴、河南寺）、（白家 灣、方家溝）、（鐵爐村一號(hào)、鐵爐村二號(hào)）、（大黑山、花果山）、（莊戶(hù)廟、摩天嶺）、（九山、西寨） 相鄰三隧道: 10套 （大團(tuán)尖、栗家一號(hào)、栗家二號(hào)）、（軍都山、劈破石、鐵爐村一號(hào)）、（鐵爐村二號(hào)、上房子、 大嶺溝一號(hào)）、（大嶺溝一號(hào)、大嶺溝二號(hào)、桃園）、（大嶺溝二號(hào)、桃園、松樹(shù)溝）、（桃園、松樹(shù)溝、麻虎 寨）、（分水嶺一號(hào)、分水嶺二號(hào)、分水嶺三號(hào)）、（下莊一號(hào)、下莊二號(hào)、北門(mén)口峪）、（下莊二號(hào)、北門(mén)口 峪、黃臺(tái)北）、（北門(mén)口峪、黃臺(tái)北、莊戶(hù)廟） 相鄰五隧道：3套 （麻虎寨、采石場(chǎng)、大虎狼一號(hào)、大虎狼二號(hào)、分水嶺一號(hào)）、（分水嶺二號(hào)、分水嶺三號(hào)、南峽 一號(hào)、南峽二號(hào)、南峽三號(hào)）、（分水嶺三號(hào)、南峽一號(hào)、南峽二號(hào)、南峽三號(hào)、大黑山） 越區(qū)切換點(diǎn)的控制 Distance RxLev Min level to ensure QoS HO BTS Transmission Repeater Yagi antenna 短隧道情形： HO BTS Transmission Repeater Yagi antenna 中隧道的情形： HO BTS Transmission Repeater Yagi antenna 長(zhǎng)隧道情形： HO BT