高速鐵路概論（第二版） 課件 項目4.2 高速鐵路通信系統(tǒng)

高速鐵路概論目錄DIRECTORY01030506第一章緒論第三章高速鐵路供電第五章高速鐵路動車組第六章高速鐵路動車組駕駛02第二章高速鐵路線路07第七章高速鐵路運輸組織04第四章高速鐵路信號與通信08第八章磁懸浮鐵路。第一節(jié)高速鐵路信號系統(tǒng)第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)第四章高速鐵路信號與通信第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)一、概述（一）鐵路專用通信系統(tǒng)鐵路通信系統(tǒng)是鐵路運輸?shù)闹匾A設施，在鐵路運輸中起著神經系統(tǒng)及網絡的作用。它主要完成以下任務：保證指揮列車運行的各種調度指揮命令信息的及時傳輸(2)為旅客提供服務的各種通信(3)為設備維修及運營管理提高通信條件第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（二）鐵路現(xiàn)代通信技術從功能上來講，其可分為應用層、業(yè)務層及傳送層，如圖4-14所示。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)二、高速鐵路通信系統(tǒng)（一）高速鐵路通信系統(tǒng)技術要求高速鐵路列車運行速度高達300~350km/h，對通信系統(tǒng)要求如下。(1)通信系統(tǒng)應具有高可靠性，以保證列車的高速、安全運行。(2)通信系統(tǒng)應具有高效率，以保證行車調度指揮、運營管理及旅客服務系統(tǒng)高效工作。(3)通信系統(tǒng)應與信號系統(tǒng)緊密結合，形成高級自動化的通信、指揮、控制及信息系統(tǒng)。(4)通信系統(tǒng)應與計算機結合，形成現(xiàn)代化的運營、管理、服務系統(tǒng)。(5)通信系統(tǒng)應完成多種信息的傳輸和提供多種通信服務。除語音信息的傳輸之外，高速鐵路通信中還有大量的非話業(yè)務，如數(shù)據(jù)、圖像、監(jiān)控信號的傳輸與處理。(6)移動通信、衛(wèi)星通信、微波中繼通信、室內無線通信等將與光纖通信、程控交換等多種通信方式結合，形成統(tǒng)一的鐵路通信網絡。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（二）高速鐵路通信系統(tǒng)的特點通信需求業(yè)務的多樣化，并且數(shù)據(jù)及圖像成為主要業(yè)務(2)根據(jù)各專業(yè)提供的業(yè)務需求，通信網應提供基本通信業(yè)務，保證高速鐵路運輸指揮基本需要的通信業(yè)務，包括調度、公務、移動通信、會議電視等。(3)承載業(yè)務包括信號系統(tǒng)、旅客服務信息系統(tǒng)、綜合調度系統(tǒng)、綜合（視頻）監(jiān)控系統(tǒng)、防災安全系統(tǒng)、經營管理系統(tǒng)等信息應用系統(tǒng)的承載與互連。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(4)傳輸系統(tǒng)為所有通信業(yè)務提供傳輸服務，以滿足承載語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸需要。(5)數(shù)據(jù)網對不涉及行車安全、資金安全的數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務提供路由、交換等功能，以滿足旅客服務、各類視頻監(jiān)控以及信息化其他相關應用系統(tǒng)等對數(shù)據(jù)業(yè)務的處理需要。(6)調度通信系統(tǒng)為提供數(shù)字化調度通信業(yè)務，滿足調度通信、專用通信、站場通信、站間通信業(yè)務的需要，并可與GSM-R移動通信系統(tǒng)聯(lián)網實現(xiàn)有線、無線用戶的統(tǒng)一調度。(7)專用移動通信系統(tǒng)（同址雙網或交織冗余網絡）提供無線移動公務通信、無線列車調度指揮功能，并為列車控制等系統(tǒng)提供無線數(shù)據(jù)傳輸通道。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（三）高速鐵路信號專用通信系統(tǒng)1.區(qū)段數(shù)據(jù)通信2.區(qū)間通信區(qū)間通信主要包括以下內容：(1)車站信號室之間，車站信號室與區(qū)間信號室之間，區(qū)間信號室之間列控安全數(shù)據(jù)傳輸。(2)區(qū)段聯(lián)鎖系統(tǒng)主站與相鄰從站或區(qū)間渡線控制點之間的安全數(shù)據(jù)傳輸。(3)天氣、地震、線路安全監(jiān)測站與站終端的數(shù)據(jù)傳輸。(4)列車軸溫監(jiān)測站數(shù)據(jù)傳輸。(5)電力遙控終端數(shù)據(jù)傳輸。(6)區(qū)間工務人員及應急搶險通信。(7)常設線路監(jiān)視系統(tǒng)及救災監(jiān)視用圖像傳輸。(8)通信、信號維護用通信通道等。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)3.高速列車無線數(shù)據(jù)通信高速列車無線數(shù)據(jù)通信具體包括如下內容：文本方式的調度命令。(2)車次號、列車速度、列車位置核查。(3)列車運行時的安全狀態(tài)。(4)車輛維修信息。(5)旅客服務信息等。4.專用基礎網絡第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)三、高速鐵路無線通信系統(tǒng)(GSM-R)（一）我國GSM-R建設的必然性1.GSM-R的起源2.我國鐵路無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀3.鐵路新業(yè)務的需求(1)客運專線的業(yè)務需求(2)貨運專線機車同步操控信息傳送業(yè)務。(3)車地信息化數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?4)有線、無線調度兩網融合的需求。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（二）GSM-R系統(tǒng)結構第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)1.網絡子系統(tǒng)(1)移動交換子系統(tǒng)(SSS)。①移動業(yè)務交換中心(MSC)②拜訪位置寄存器(VLR)③歸屬位置寄存器(HLR)④鑒權中心(AuC)⑤互連功能單元(IWF)⑥組呼寄存器(GCR)⑦短消息服務中心(SMSC)⑧確認中心(AC)第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(2)移動智能網子系統(tǒng)(IN)。(3)通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)(GPRS)。①GPRS支持節(jié)點(SGSN)②網關GPRS支持節(jié)點(GGSN)③域名服務器(DNS)④認證服務器(RADIUS)⑤分組控制單元(PCU)第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)2.基站子系統(tǒng)3.運行與支持子系統(tǒng)4.終端設備第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（三）GSM-R系統(tǒng)功能1.GSM-R系統(tǒng)業(yè)務第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)2.業(yè)務類型(1)語音業(yè)務(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(3)基本業(yè)務。①功能尋址業(yè)務②功能號表示③基于位置尋址業(yè)務④接入矩陣第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(4)擴展業(yè)務①基于位置的呼叫限制業(yè)務②自動獲取調度中心的IP地址業(yè)務③短信的智能業(yè)務。3.鐵路應用(1)區(qū)間移動通信。(2)尾部風壓檢測第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(3)在CTCS-3級列控系統(tǒng)中，GSM-R系統(tǒng)用來實現(xiàn)車、地之間信息的傳輸，如圖4-18所示與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，無線列控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。①實現(xiàn)了車—地信息的雙向傳輸。②去掉了大量分布于沿線的軌旁設備。③信息傳送內容愈加豐富。④列車控制曲線為圓滑曲線。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(4)在機車同步操控中，GSM-R實現(xiàn)了主控機與從控機的通信及控制命令的實時傳送，使它們置于同步或獨立工況，如圖4-19所示。第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)(5)分散自律調度集中系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息傳送的要求有調度命令、接車進路預告信息、調車作業(yè)通知單、車次號校核等。(6)旅客業(yè)務（四）國內外GSM-R建設的概況意大利全國鐵路線路總長20000多km,GSM-R網絡覆蓋7500km。瑞士全國鐵路線總長5000km，全部被GSM-R網絡覆蓋法國全國鐵路線總長31724km,14000km被GSM-R網絡覆蓋瑞典全國鐵路線總長10216km,7500km被GSM-R網絡覆蓋荷蘭全國鐵路線總長2800km，全部被GSM-R網絡覆蓋第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)英國全國鐵路線總長22000km,16000km被GSM-R網絡覆蓋西班牙全國鐵路線總長12303km,6000km被GSM-R網絡覆蓋比利時全國鐵路線總長3410km,3025km被GSM-R網絡覆蓋挪威全國鐵路線總長4006km,3500km被GSM-R網絡覆蓋芬蘭全國鐵路線總長31724km，全部被GSM-R網絡覆蓋捷克全國鐵路線總長6093km,4000km被GSM-R網絡覆蓋印度全國鐵路線總長63230km，共分為10個鐵路區(qū)，已有6個鐵路區(qū)簽署合同采用GSM-R系統(tǒng)，并于2005年啟動建設GSM-R在中國發(fā)展良好。中國鐵路完成了GSM-R相關標準的制定工作。部分GSM-R已建線的業(yè)務及實現(xiàn)情況如下：第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)大秦重載鐵路，線路全長666km.其業(yè)務有調度通信，機車同步操控信息傳送，區(qū)間移動通信，列車無線車次號校核及列車停穩(wěn)信息傳送，調度命令傳送，列尾裝置信息傳送，調車機車信號和監(jiān)控信息傳送青藏線，線路全長1142km。其業(yè)務有列車調度、列車控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送，列車無線車次號校核及列車停穩(wěn)信息傳送，區(qū)間移動通信膠濟客貨混運線路，線路全長473km.其業(yè)務有調度通信、車次號校核信息傳送、調度命令傳送等GSM-R核心網絡規(guī)劃如圖4-20所示，采用二級網絡結構，包括引動匯接網及本地網，設立3個TMSC大區(qū)匯接中心及匯接的移動業(yè)務本地網端局19個MSC第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)第二節(jié)高速鐵路通信系統(tǒng)（五）GSM-R核心網絡的運營維護