高速铁路网络（精选十篇）
高速铁路网络 篇1
自2007年4月18日起,中国铁道部进行第6次列车提速。广深铁路列车时速提升至200公里,CRH动车组“和谐号”列车正式开通。由于CRH车体密封性好、损耗高、列车速度快等原因,对车厢内通信质量影响较大。如何在高速移动情况下提供良好的网络服务质量成为运营商当前的一个关注点。本文从多个方面来讨论广深高速铁路对现有CDMA网络的影响,并提出相应的解决方案。
2. 高速铁路对现网质量的影响分析
2.1 高速运动中的主要衰耗(1)多径效应
(1)多径效应
高速运动时,在很短的时间内,移动台的位置已经移动了一段距离,无线环境可能已经发生了很大的变化。由于多径的相位重叠,信号在移动台处呈现快衰落的特性,可能会导致场强信号急速衰落,最大可达10db以上,信号的衰落呈瑞利分布,对信号质量的影响较大。对抗多径衰落的方法是链路预算时预留部分余量。
(2)多普勒效应
图1展示了多普勒频移对移动通信系统的影响,其中fo是中心频率,fd为多普勒频。
表1展示了典型情况下的最大多普勒频移(即假设用户移动方向和电磁波传播的方向相同,即θ=0):
由于多普勒频移对系统的最大影响为2fd,可以看到,当中心频率为283频点,列车速度达到200公里/小时,最大频移为326Hz。
CDMA系统是一个宽带系统,如果信息传输速率较高,相对于由多径时延引起的码间串扰(ISI)对误码率的影响,可忽略多普勒频移的影响(因为单位比特内多普勒频移引入的相位变化很小)。目前广深高速铁路的速度只有200公里/小时,326Hz的频偏对系统的影响较小。目前给现网带来的影响中,多普勒频移不是主要因素。
(3)穿透损耗
高速铁路专网设计中,首先要对各列车类型做相关的穿透损耗测试,以穿透损耗最大的车种作为设计基础,来确保用户在各种车型中都可以获得正常的通话电平值。
表2是各类型车厢的穿透损耗的测试结果:
广深铁路目前行驶的CRH为CRH1型列车,采用欧洲庞巴迪动车组技术,全车无卧铺车厢,测试结果显示穿透损耗为13d B,比普通列车高7d B。
2.2 高速运动对切换性能的影响
(1)手机搜索时间
目前广深铁路沿线基站搜索窗参数一般都设置为40、80、130,假设激活集、侯选集、相邻集中导频分别为3、1、20,PILOT_INC为3时,由于手机搜索器的搜索速度最大为4800chips/秒,计算手机搜索时间,从图2可以粗略得出:
搜索一遍激活集时间约为0.101秒,搜索一遍相邻集时间约为2.03秒,搜索一遍剩余集时间约为4.95分钟。
(2)软切换时间
1)手机测量时间
在软切换过程中,如果某个小区的信号增强,可以加入导频集时,手机至少需要检测完第一个邻区(需要AAACN时间)后才能发送PSMM消息(此时该小区是邻区列表中的排列顺序为第一个小区),由图2可以得到,手机至少需要100ms时间才能检测上报。在邻区列表中,通常与本小区直接相邻的小区优先级较高,因此设手机平均测量时间为200ms。
2)切换信令交互时间
通过对大量的测试数据进行统计,从手机发送PSMM消息开始,到切换完成以后的手机确认消息,切换信令交互时间都在400ms与600ms之间,取平均值500ms时间。
切换总时间=手机测量上报时间+信令交互时间=200+500=700ms。
考虑到软件的执行延迟,估计切换时间约为1S左右。
(3)相邻小区的重叠区域
手机在切换过程中,我们必须保证在手机顺利进入新小区之前,当前小区的信号不会进一步衰落到门限值以下,否则手机可能因为切换失败而掉话。因此需要控制重叠区域的大小,来保证切换的完成。
图4是典型的小区切换过程。手机在从Cell A往Cell B移动的过程中,一直在测量二者的信号强度,当Cell B的信号强度超过T-ADD门限时,手机将会上报PSMM消息,经过和基站的信令交互之后,手机将Cell B加入自己的激活集,完成切换。
根据2.2节第(2)的结果,切换时间为1S左右,若车速为200km/h,则可以计算出对应的最小切换区的长度OA=56m,图3展示了不同移动速度下的最小切换区的长度。
考虑到从Cell B到Cell A也需要重叠区域,因此重叠区域Ro=2OA=112米。
2.3 高速运动对手机解调信号的影响
在CDMA手机中,对于导频信号的相干解调是由RAKE接收机来完成的。RAKE接收机的结构如图5所示,由一个Searcher和若干个finger组成。
Searcher按照AAACN的顺序检测导频集,通过匹配滤波器获取不同时间延迟位置上的信号能量分布,识别具有较大能量的多径位置,之后将相位报告给RAKE接收机的不同的finger,finger按照Searcher报告的相位进行解调。
由于在2次相位报告之间存在着时间差,时长如2.2节所示,约为100ms。如果移动台运动速度非常快,则在短时间内的相位偏差会对信号的解调造成影响。当列车的速度达到200公里/小时,在这段时间内移动台的位置已经偏移了56×0.1=5.6米,因此finger不能在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调,信号能量存在部分丢失,大约5%左右,这样就对Ec有影响,而对Io没有影响。随着速度的不断增大,相位偏移也不断增加,Ec/Io以及Eb/No也将逐步恶化,影响通信效果和用户感受度。
2.4 覆盖信号强度需求
(1)手机在单小区内的最低信号强度需求
根据理论计算,为了让手机能发起和建立呼叫,需要的最低信号强度为:
SSreq=MSsens+IFmarg+BL+Fmarg+LNFmargin(o+i)
其中:
MSsens:手机接收机灵敏度、为-105d Bm
IFmarg:干扰余量3d B
BL:人体损耗3d B
Fmarg:快衰落余量,取3d B
LNFmargin(o+i):阴影效应正态衰落余量,设小区边缘至少75%的区域(小区内90%)能够可靠接收到-97.5d Bm的电平,标准偏差取值为8d B。图6是对数正态分布图,可查得0.675处的概率可以达到75%。
因此,SSreq=-105+3+3+3+5.4=-90.6d Bm
(2)考虑切换的最低信号强度
随着列车的运行、手机逐渐远离基站,服务小区的信号强度也在衰落。为了保证呼叫建立或者持续通话,手机要在接收的信号强度低于SSreq前切换到新的小区。也就是说,车内的覆盖目标为:
其中:
HOVmargin:切换时间内的信号衰减余量,手机远离基站而产生的慢衰落。
在离基站300米到1000米的距离内(目前现网铁路沿线站间距一般都小于2km),用户向远离基站的方向移动55米,信号衰减约在1-2.5d B左右,即最大HOVmargin=2.5d B;
因此,列车内SSdesire=--90.6+2.5=-88.1d Bm。而车外的信号强度设计目标SSdesign为:
其中:
TPL:Train Penetration Loss,火车厢穿透损耗,13d B
2.5 小结
综合以上分析,目前广深高速铁路对网络质量的影响主要有以下因素:
(1)高速运动中的多径衰落可能会导致场强信号急速衰落;
(2)车体密闭造成的额外的穿透损耗增加,高速运行造成小区切换边缘信号强度提高,根据典型传播模型计算,切换边缘信号强度要求达到-75.1d Bm(车体外);
(3)高速运行要求小区的重叠覆盖区要达到112米;
(4)由于相位检测上报的时间差导致相位偏移,高速运动中手机中的RAKE接收机不能在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调,影响接收信号的Ec/Io以及Eb/No。
3. 解决方案
现网的铁路覆盖大多采用城乡基站兼顾铁路覆盖的形式,在低速情况下可以满足覆盖要求,但提速后往往不能满足要求,主要表现为:
(1)覆盖深度达不到要求,无法达到切换边缘信号强度-75.1d Bm(车体外)的要求,没有足够的快衰落余量;
(2)小区重选切换混乱。由于重叠覆盖区不够,小区切换滞后于信号衰减速度,造成无法占用最强信号,进一步恶化了覆盖。
3.1 覆盖优化
按照以上分析,解决时可以从扩大小区的覆盖范围,延长小区的驻留时间,增大相邻小区的重叠覆盖范围入手,对沿线的覆盖进行较大的调整,包括:
(1)对于较大范围的覆盖空洞需要建设新基站进行补充覆盖;
(2)对于局部的信号混乱或特殊覆盖路段(如隧道等)需要建设直放站进行补充覆盖;
(3)对于现网铁路覆盖小区需要进行天线、发射功率方面的调整,增加铁路的覆盖深度;
(4)在满足深度覆盖要求的条件下,减少铁路覆盖小区数量,形成长距离的主覆盖信号,通过损失部分容量增加小区覆盖半径来减少切换次数;
(5)采用分裂第四小区或功分扇区的方式,规避软切换区过小的问题,减少高速列车的小区切换和重选数目;
(6)将覆盖距离短、覆盖衰落快的信号清理出铁路覆盖,避免频繁重选和切换;
(7)在基站站址确定,且满足深度覆盖要求的条件下,扩大软切换区,以满足最小软切换时延的要求。
3.2 切换算法优化
切换算法的各项参数要保证重选与切换的顺畅和快速完成,以配合高速列车的信号快速衰减的特点,尽量使手机能及时地占用到最强的覆盖信号。通过改进快速切换算法,确保快速越区切换成功。主要涉及的优化方法包括:
(1)T_ADD、T_DROP、T_COM等软切换参数优化;
(2)其它硬切换参数的优化;
(3)配置部分异频小区,通过异频切换对抗多普勒频移;(4)合理规划沿线基站BSC和MSC的划分,尽量将沿
(4)合理规划沿线基站BSC和MSC的划分,尽量将沿
线基站放在同一个BSC或MSC中,以减少MSC间、BSC间的切换。
4. 结束语
在高速铁路的现网调整优化方法的研究中,我们主要考虑了覆盖标准、覆盖调整方法、参数优化方法三个方面的优化思路,重点解决铁路提速后出现的接通率低和掉话等现象,对于铁路提速后的CDMA网优化工作具有指导作用。
参考文献
[1]吴春艳,孙晨.移动无线信道多径衰落的仿真[J].山东交通学院学报,2005,13(1):11-13.
[2]刘小强,朱刚.高速铁路环境中无线信道传输特性的探讨[J].铁道通信信号,2007,43(4):54-56.
[3]陈亮,杨家玮.Rake接收机多径搜索的设计与实现[J].无线电通信技术,2005,31(4):27-29.
高速铁路网络 篇2
【中文摘要】目前,中国铁路已全面进入“高铁时代”。随着高速列车的大量开行、新技术、新设备的大量投入使用,高速铁路人才队伍建设工作已显得尤为重要。动车组司机作为高速铁路人才队伍中的骨干力量,其整体素质和能力的提高对于高速铁路运行安全至关重
要。然而,受铁路传统用人体制的限制,当前动车组司机评价、选拔、培训等方面的管理机制还很不健全,难以适应未来高速铁路发展对动车组司机队伍素质的要求。因此,研究如何建立一套系统科学的高速铁路动车组司机人才开发体系,从既有机车司机中开发高速铁路动车组司机人才,成为当前迫切需要解决的课题。本文通过对高速铁路动车组司机人才开发的现状分析,总结出动车组司机人才在人员结构、选拔和培训的方式等方面存在的问题和原因,最后提出了动车组司机人才资源开发的对策,即：优化机务运用系统人才资源配置；建立动车组司机人才评价体系、选拔体系、培训体系和保障体系,并通过构建动车组司机人才资源开发管理系统实现了动车组司机人才评价、选拔、培训、考评的计算机信息网络化管理。本文是在我国全面建设和发展高速铁路的背景下,针对高速铁路动车组司机人才开发的研究,通过建立系统科学的高速铁路动车组司机人才开发体系,优化和改进当前动车组司机人才开发方式,有效地解决了当前动车组司机人才开发中存在的问题,为我国高速铁路动车组司机人才开发研究提供了有力的理论依据。此外,本文的研究方法具有一定的铁路企业特色和实
践操作性,对于高速铁路其他专业人才开发具有一定的借鉴和参考作用。
【英文摘要】Nowadays Chinese Railway has entered the
“High-speed railway age.” With a large number of new
high-speed trains driving, a large number of new technology and new equipment put into use, high-speed railway human resources construction has become particularly important.EMU drivers is the backbone of high-speed railway, the improvement of overall quality and capabilities is essential for the safe operation of high-speed railway.However, because of the the restrictions of traditional employment system, the current management
mechanism of EMU drivers’evaluation, selection and training, is still not strong, it is difficult to adapt to the
requirements of EMU drivers quality for future high-speed railway development.Therefore, studying how to build a
systematic and scientific high-speed railway EMU drivers human resources development system, develop high-speed railway EMU drivers from the current locomotive drivers, become an urgent subject which need to resolve.Through the current status analysis of high-speed railway EMU drivers human resources development, conclude the issues and reasons of the aspect of EMU drivers human resources structure, selection and training,and finally propose EMU drivers human resources development strategy:optimize locomotive operation system human resources allocation;establish EMU drivers human resources evaluation system, selection system, training system and support system, and through constructing EMU drivers human resources
development management system, implement computer information network management of EMU drivers human resources evaluation, selection, training, and assessment.This article is in the background of comprehensive construction and development
high-speed railway in China, point against high-speed railway EMU drivers human resources development research, through establishing systematic and scientific high-speed railway EMU drivers human resources development system, optimize and improve current EMU drivers human resources development
methods, effectively resolve the issues in current EMU drivers human resources development, provide a strong theoretical basis for Chinese high-speed railway EMU drivers human
resources research.In addition, the research methods have railway companies characteristics and practical operation, has certain reference for high-speed railway other professional human resources development.【关键词】高速铁路 动车组 人才开发
【英文关键词】High-speed RailwayEMUHuman Resources Development
【目录】高速铁路动车组司机人才开发研究
6-7Abstract7第一章 绪论10-1
41.2 研究内容与方法
1.2.2 研究方法
12-14
12-141.3.1 研究思第二章 文献
2.1.1 人才
2.1.3 人才
2.2 国内摘要1.1 论文研究的背景和意义10-1111-1211-12路121.2.1 研究内容111.3 论文研究思路和框架1.3.2 论文结构和基本框架综述14-22142.1 相关概念界定14-152.1.2 高速铁路动车组司机人才14-152.1.4 动车组司机人才开发1
515-22资源开发15外研究现状及启示
现状15-16
16-18
18-2
2因22-362.2.1 国内铁路人力资源管理研究2.2.2 铁路发达国家人才资源管理经验2.2.3 国内外高速铁路司机相关研究及启示第三章 高速铁路动车组司机人才开发现状、问题及成3.1 机务运用系统简介22-273.1.1 机务运用系统发展现状22-23
233.1.2 机务运用系统管理组织机构3.1.4 高速3.1.3 全路机车乘务员总体概况23-25
铁路动车组司机人才选拔培训现状25-27
组司机人才队伍结构分析27-31
28-29
析30-313.2 高速铁路动车3.2.1 年龄结构分析3.2.3 技术等级分3.2.2 文化程度分析29-303.3 高速铁路动车组司机人才开发存在的问题
31-343.3.1 人员结构不合理31-323.3.2 培训方式滞后于高铁发展32-33
33-34
34-36
34-353.3.3 动车组司机人才流失严重3.4 高速铁路动车组司机人才开发存在问题的成因3.4.1 动车组司机人才选拔机制不科学3.4.2 动车组司机人才培训机制不健全3.4.3 动车组司机人才激励机制不完善35-36
4.1 第四章 高速铁路动车组司机人才开发体系的建立36-57
优化动车组司机人才资源配置36-37
才评价体系37-42
义37-38
38-394.2 建立动车组司机人4.2.1 建立动车组司机人才评价体系的意4.2.2 建立动车组司机人才评价体系的总体思路4.2.3 动车组司机岗位要求和工作环境分析4.2.4 建立动车组司机胜任素质模型39-424.3 建立动车组司机人才选拔体系42-48
选拔工作的重要意义
机制43-48
48-5142-434.3.1 动车组司机人才4.3.2 建立动车组司机人才选拔4.4 建立动车组司机人才培训体系4.4.1 成立培训组织机构494.4.2 动车组司机人才培训体系49-51
51-54
51-524.5 建立动车组司机人才保障体系4.5.1 建立动车组司机跟踪分析机制4.5.2 创新动车组司机激励机制52-544.5.3 建立科学的竞争淘汰机制54
理系统54-57
高速铁路网络 篇3
关键词：高速铁路 3G移动通信网络
1、引言
从2007年我国首条高速铁路——京津城际轨道交通工程完成铺轨开始，我国已经先后投入巨资开始兴建郑西高速铁路、京石高速铁路、武广高速铁路、京沪高速铁路、广深高速铁路以及南宁到广州的高速铁路等等一大批高速铁路，由此可见，我国铁路运输已经进入了高铁时代。与此同时，高铁的移动通信技术也逐渐成为该领域研究人员的研究重点。
一般来说，在移动通信领域，时速超过200公里的物体，在其上进行顺畅的移动通信一直是全球通信行业的一大挑战。这主要是由于高速运动的物体存在物理学上的多普勒频率偏移、快速功率控制和空速切换等几个难题。所以，我国当前的高速铁路发展状态，已对移动通信系统提出了更高的要求。
2、高速铁路移动通信和3G技术
一般来说，在高速移动的物体上，当速度超过时速150千米时，2G/3G的快速功率控制效果不佳，此时就要看哪种通信制式的抗衰落手段多，且衰落储备量大。TD-SCDMA对高速移动情况不太适应，主要是因为技术性能先进的只能天线没有在高铁上全面普及和覆盖，且系统的增益又不高，再加上使用终端的功率不大，使得在高铁上，对于覆盖边缘由于衰落储备不足而掉话；现在，GSM制式在高铁系统中还没有启用功控装置，不过GSM制式只提供语音通话，信道编码纠错技术在这种情况下的作用显著，在通信基站功率达到40W，终端功率达到2W，且基站距离较短的情况下，衰落储备量发挥作用，高铁的应用效果还可以。GSM系统中的EDGE制式在高铁中的效果不好，主要是由于EDGE在高速数据时的编码效率为1，没有编码冗余度，对应的信道编码增益相对较低，此外，高阶的数据8PSK调制，会使得解调EDGE数据的信噪比较高，导致EDGE边缘的覆盖电压需要更高，其衰落储备要更大；但在实际的高铁系统中，两个基站覆盖区之间的衰落储备一般都不足，使得传输的数据率会迅速下降。所以，就要寻求新的技术体系来解决高铁中的移动通信问题。
3G通信技术在我国的发展是日新月异。2009年1月7日，我国同时发放了三张3G拍照，即：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA200，标志着我国正式进入了3G时代。3G网络运行的两年多时间里，在拉动我国GDP增长的同时，还为国内创造了大量的就业机会。从技术角度来分析，3G移动通信网络相对于2G网络的优势在于更大的系统容量和更好的通信质量，且能够实现全球范围的无缝漫游，为通信用户提供包括语音、数据和多媒体等多种形式的通信服务。
在国际移动通信领域，国际电联对3G网络有其最低的要求和标准，即：在高速移动的地面物体上，3G网络所能提供的数据业务为64~144kb/s，要能够适应500km/h的移动环境。针对该标准，我国现行的3种3G网络中，WCDMA和CDMA2000主要采用“软切换”技术，能够实现移动终端在时速500km时的正常通信，即能够实现在与另一个新基站通信时，首先不中断跟原基站的联系，而是在跟新的基站连接好后，再中断跟原基站的连接，这也是3G网络优于2G网络的一个突出特点；WCDMA技术已经解决了高速运动物体的无缝覆盖问题；此外，TD-SCDMA也对高铁通信的覆盖方案进行了研究。
因此，3G移动通信网络在技术层面上已经具有为高铁提供通信保障的基本条件，为我国高铁发展过程中移动通信问题的完满解决奠定了坚实基础。
3、高铁中的3G网络建设
根据前面介绍的我国高铁建设的现状和3G通信网络的技术特点，文中认为我国高铁领域的移动通信系统还可以进一步优化，具体改进措施可以概括为：
(1)应该着力加大 GSM-R技术的推广力度和对 GSM-R标准进行不断完善，同时，还应该对3G通信技术规范中关于高铁移动通信系统的技术特点进行深入研究，这样，就能够使得GSM-R及GSMR-C (高速铁路高可信无线通信网络)跟越来越成熟的3G商用通信系统实现融合，提高GSM-R及GSMR-C对3G技术通信标准的兼容性，完善高铁系统中移动通信的服务质量和效率。GSMR-C技术标准是由我国的轨道交通控制与安全国家级重点实验室首次提出的，其目标是在消化、吸收欧洲GSM-R标准的基础上，结合我国高速铁路的运行特点，以及调度通信、列车运行控制数据传输、信息化数据传输等方面的具体需求，在网络功能、工作频段、终端功能、业务实现等方面进行大胆地创新，形成适合我国高速铁路应用的通信技术体系。
(2)高铁现行移动通信方案所采用的3G标准，应该结合我国现有的三家3G网络运营商所提供管的移动通信系统管特点，根据高铁3G移动通信系统建设的具体需求，已及移动终端的功能，来不断地进行综合考虑和完善。
在高铁移动通信网络中采用多种3G通信技术标准尽心覆盖的方式，为高铁乘客提供了全制式的移动通信服务，有助于提高我国高铁系统中使用3G终端的服务质量。在网络建设过程中，为了最大限度的节约成本，可通过共享共建的方式来实现多种3G网络的全面覆盖，用最低的成本来得到最佳的服务效果。我国子2008年以来，就对电信基础设施的共建共享制定了相关的条令法规，并提出了明确的要求。现在，通信领域已经在共建共享方面取得了很大的进展，为我国高铁移动通信系统的全面建设提供了良好的硬件环境。
4、总结
现行的3G通信网络技术规范还没有完全考虑在铁路，特别是高速铁路中的应用，还需要能够满足铁路通信安全和可靠性的要求。所以，基于3G标准的高铁移动通信技术，还没有在实际使用中进行验证，其系统本身还需要经过不断完善和发展，需要对频谱资源及其频率干扰问题进行解决。所以，要利用当前3G系统的发展机遇，提高我国高铁移动通信系统的水平和能力，更好地为我国高铁战略的发展服务。
参考文献：
[1]钟章队．我国高速铁路数字移动通信制式探讨[J]．铁道通信信号，2001(4)：4~7．
[2]王惠生．宽带高速铁路移动通信系统[J]．铁道通信信号，2002(5)：20．
[3]朱晨鸣，李新．高铁环境下CDMA通信网络覆盖解决方案研究[J]．现代传输，2009(2)：74．
高速铁路网络 篇4
高速铁路是高新技术在铁路上的集中体现,是陆地最快的运输工具。发展高速铁路是科技进步的必然,是时代发展的需要。随着国家对基础设施建设的大力扶持,近年来,我国高速铁路的建设取得了长足的发展。我国《铁路中长期规划》要求铁路在“十一五”期间重点加强快速客运网络建设。到2020年,我国将建成1.2万km的高速铁路,初步建成以客运专线为骨干、联结全国主要城市的快速客运。
伴随着中国铁路的高速发展,当列车运营速度提升至200~300km/h后,由于受到高速移动过程中的多种因素影响,GSM手机用户通话过程中往往出现频繁掉话、无法接通和话音断续等现象[1]。用户希望能够体验高速列车带来的便利生活的同时,也期待在高速铁路列车里享受无处不在的无线网络生活。这就需要将网络的优化提升到真正的“任意地点、任意时间、任意用”的高度。因此,高速铁路移动网络覆盖方案的研究迫在眉睫。本文通过在新建高速铁路沿线新建小区及加强铁路沿线覆盖来解决上述问题,提高通信质量。
2 高速铁路GS M网络现状和问题分析
现网的铁路覆盖大多采用城乡基站兼顾铁路覆盖的方式,在列车低速运行情况下是可以满足覆盖要求的。但当运行速度提到200~250km/h后,由于车速加快和车体衰耗的增大,则基本上不能满足要求。主要存在以下问题[2]:
(a)高速运行引起多普勒效应。
(b)小区重选切换混乱。由于重叠覆盖区不够,小区重选和切换滞后于信号衰减速度,造成无法占用最强信号,进一步恶化了覆盖。
(c)高速频率干扰以及信号快衰落。
(d)信号覆盖深度不够,无法达到切换边缘要求的信号强度。
(e)CRH密封性好,穿透损耗增大,将造成列车内场强相对普通列车变弱。
2.1 多普勒频移的影响
多普勒效应是指随着移动物体与基站距离的变化合成频率与中心频率之间产生偏移的现象。所谓多普勒频移是指在发射的射频(RF)载波和来自运动目标的反射回波之间的频率偏移,导致基站和手机的相关解调性能降低,直接影响到小区选择、小区重选、切换等性能。随着车速的不断提高,多普勒频移的影响也越来越明显。
多普勒频移的变化(见图1)由下式给出:
式中:
fd为多普勒频移;
f为载波频率(Hz);
v为火车速度(m/s);
c为光速(m/s);
θ(t)由下式计算:
多普勒效应广泛存在,普通低速度情况下效应不明显,但当列车速度超过200km/h的临界速度时,多普勒效应愈显突出,高速运行状态下用户通话时会产生一定的频移。使相同信号强度情况下用户通话质量恶化,从而引发话音断续、掉话等。
2.2 列车提速对重叠覆盖区的影响
小区切换带的设置主要和列车运营速度、小区重选与小区切换时间有关。因此高速铁路网络覆盖规划必须了解所规划铁路的列车最高运营速率。在GSM通信中,小区重选与小区切换需要一定的时间来完成接续工作。其中小区重选规则中,当手机测量到邻小区C2高于服务小区C2值且维持5s,手机将发起小区重选;若在跨位置区处,则邻小区C2必须高于服务小区C2与小区重选滞后值之和,且维持5s,手机发起小区重选和位置更新[3]。所以,小区的重叠覆盖区最少要满足10s的火车运行时间。按高速列车运营时速300km计算,建议设计重叠覆盖距离为市区内平均800m,市区外平均1056m。如表1所示。
2.3 高速频率干扰以及信号快衰落
GSM系统为频分复用系统,不同的频点在间隔一定复用距离后要重复使用。普通情况下,各小区主覆盖范围主控频点在安全复用距离内能正常使用。但是在高速运动环境下,主覆盖范围呈现扁平化特征,主覆盖范围沿铁路行驶方向明显扩大,从而引发了新的频率干扰现象。此外高速运动环境下信号覆盖强度可能在短时间内发生迅速衰减.使用户手机无法顺利切出,从而引发掉话。
2.4 高速列车车体穿透损耗的影响
为保证密封性,高速列车材质多为不锈钢或中空铝合金车体,一般穿透损耗为20d B左右。对于高速列车内的用户,相同条件下增加了12d B左右的穿透损耗。运营列车确定后,车体穿透损耗将是影响站点规划的重要因素,降低车体穿透损耗带来的影响,将大大减少站点的数量和改善网络服务质量[4]。
3 网络设计阶段
本文主要考虑采用以下4种方案解决高速铁路GSM网络覆盖。即专网覆盖方案、现网调整方案、基站专网方案和光纤拉远方案。
3.1 专网覆盖
专网覆盖是指专用频段。专门覆盖特定区域,只在进入和离开专网区域设置邻区关系。火车站一般是铁路专网覆盖的起始点,是专网与外网的过渡与衔接。火车站专网规划主要考虑候车室微小区和站台微小区的规划与设计。候车室整体人流较大,小区配置要求较高,可采用多个小区共同覆盖方式。候车室微小区与外网小区设置切换,使旅客进入候车室后,手机可以切换到专网。
3.2 现网调整方案
通过对现网既有基站进行调整,达到改善重选切换效率、增强覆盖的网络优化方法。常用天线调整、加装基站放大器、分裂专用覆盖小区及直放站等方式。现网调整方案中用于铁路覆盖的小区同时还会为铁路邻近区域的一些用户提供覆盖服务。
3.3 基站专网方案
利用基站设备建立覆盖高速铁路的专用网络。通过选择靠近铁路的基站,沿铁路方向安装高增益天线,实现链状覆盖;在参数上通过测量频点、相邻关系等设置,使列车上的用户只在专网小区上进行重选和切换,不进入大网,提高重选和切换准确性和及时性;只在车站等少量区域设置专网进出口,手机只能在这些位置进、出专网。铁路附近区域的用户一般情况下不能进入专网,由其他基站提供服务。
3.4 光纤拉远方案
利用GSM数字射频拉远系统实现单小区长距离连续覆盖的铁路专用覆盖网;在硬件设备上采用多个光纤直放站远端单元沿铁路线安装高增益天线来实现专用覆盖;在参数上设置高速列车运行时相关的相邻小区,实现高速准确的重选和切换。为了保证在射频拉远设备之间的重叠覆盖区域内不产生时间色散掉话现象,要求射频拉远设备具备时延自动调节功能。
3.5 四种组网方式的比选
3.5.1 四种方案技术特点及性能对比,如表2所示。
3.5.2 四种方案的适用场景
现网调整方案适合于现网基站布局,靠近铁路,便于通过功放、高增益天线等手段实现长距离覆盖的路段。
基站覆盖半径过小、邻区切换过于复杂且现网基站难以调整优化的路段,宜建设专网覆盖,利用专网覆盖距离远、切换关系少的特点,克服快速运动带来的频繁重选切换问题。建设基站专网时,必须保证铁路线附近居民用户有其他基站可以实现比专网小区信号更强的主覆盖。如不满足此条件,容易出现非列车用户占用专网的区域,此时由于用户运动轨迹及用户行为与专网用户不同,发生脱网或掉话。专网建成后,在一些专网信号较强的非专网区域,应设置相应的邻区关系,以降低掉话率。铁路专网建设的另一个重要的思路就是优化专网位置区设置,以减少专网内的位置更新量和路由区更新量,提高无线接通率。专网在设计中采用封闭方式,即专网与大网隔离,为不同的BSC设置统一的LAC和RAC参数。
光纤拉远方案由于单直放站站点覆盖范围有限,主要适合于解决城区覆盖信号混叠严重、铁路与居民区商业区距离短的区域。且在隧道、路堑内的弱场区由于安装条件差,可以采用光纤拉远设备结合漏泄同轴电缆方式覆盖。
4 京津城际铁路网络设计实施执行
自北京南站至天津站的京津城际轨道交通工程,是我国第一条开工建设的高等级城际快速铁路,设计速度350km/h,运营速度300km/h。京津城际轨道交通工程将京津之间的行程时间缩短至30分钟,并且在奥运会开幕之前正式投入使用,以满足奥运会期间的交通需求,为北京市率先基本实现现代化和举办高水平的2008年奥运会,实现新北京新奥运的战略构想发挥了重要作用。
京津城际轨道交通工程为双线电气化铁路。全线设有北京南、亦庄、永乐(缓设)、武清、天津5个车站,线路长度约120km,其中,路基总延长约19km(约占线路总长的15.8%),桥梁总延长101km(约占线路总长的84.2%),无砟轨道113.6km(约占线路总长的95%)。列车最高运行速度为350km/h,最小追踪列车间隔时间为3分钟。
全国铁路开始全面提速后,原来的普通列车全部由高速封闭列车“和谐号”取而代之。新型“和谐号”列车行驶速度高达200km/h(最终将提速至250km/h),车厢封闭性好、时速快、信号衰减较大,因此对移动语音会造成非常大的影响:覆盖率从原来的99%以上直降到84%左右,语音通话率从原来96%以上下降到81%左右,掉话率也从原来0%上升到25%,其他语音指标及数据业务指标均有不同情况的下降。如表3所示。
因此,在京津城际轨道交通工程无线规划中重点考虑各方面因素。
4.1 京津城际轨道交通工程无线规划中重点考虑因素
4.1.1 切换的位置
由于无线信号衰落的变化,在两个小区间会发生多次切换。当列车停在相邻小区的边界处时,会发生所谓的“乒乓”切换。考虑该现象,切换区域应该远离车站、列车停靠点等列车经常停靠的地方或是无线信号衰落极为严重的地区。基站设置在这些区域附近,也确保了这些区域有良好的覆盖。
4.1.2 覆盖重叠长度
相邻小区的覆盖重叠需要有足够的长度,才能确保高速环境下安全越区切换。两个小区在重叠区内的电平应大于所要求的最小接收电平-90d Bm。测量过程中,考虑了平均时间、切换执行时间和附加安全裕度自由空间传播条件下,覆盖重叠长度在777m以上,可以满足最高速度350km/h系统的安全越区切换。这样,允许第一次切换失败后(尽管很少发生),有足够的时间尝试再次切换[5]。
4.1.3 功率估算
对发射机与接收机之间的无线传播起支配作用的互易定理表明:上、下行链路的传输损耗应该相等,但两个传输方向的最大可能路径损耗是不一样的,因为基站和移动台的发射机、接收机有着不同的特点。预算中考虑的安全裕度包括:设备老化(基站、电缆、天线等),植被变化,对未考虑干扰因素的附加保护。衰落裕度包括:大障碍物(山等)阴影导致的大尺度对数正态衰落,和小障碍物(桥梁、建筑物、树木)阴影导致的小尺度对数正态衰落。小尺度对数正态衰落无法用传统的方法预测,只能用统计的方法(衰落裕度)来考虑。各种测量结果表明:阴影区的瞬时信号电平服从对数正态分布。
4.2 具体实施
铁路沿线GSM网络覆盖采用基站专网方案,利用线位附近原宏站站址,在原基站内部单独安装一套BTS,在平台上单独安装两副天线作为专网小区。由于直放站覆盖距离有限,光纤专网主要在市区配合基站专网建设,解决弯道及部分弱区。京津城际组网示意如图2所示。火车站专网规划:候车室由于整体人流较大,可以采用多个小区共同覆盖方式。同时候车室微小区应保证与外网小区的切换正常,保证旅客进人候车室后,手机能顺利占用专网信号。对于站台微小区,同一时刻仅可能在局部区域发生用户突增现象,可以采用一个小区单独覆盖。站台小区既要保证与候车室微小区的无缝切换,同时又要保证列车启动后乘客手机能顺利与后续专网小区进行重选/切换。测试后结果显示,当测试车速为300km/h时,覆盖率为99.3%,语音通话率为94.9%,掉话率为0.0%。“和谐号”与测试列车的对比如图3所示。
5 结论
本文采用了在高速铁路中综合使用四种方案的方式,使得整个网络具有不受大网规划影响、无大网切换关系、重选切换反应快、小区参数设置相对简单等优点。同时设置专网与既有大网间切换点在铁路线起始点,减少了专网内的位置更新量和路由区更新量,从而提高了无线接通率,保证较好的专网通信质量及用户感知度。总体而言,该方案在现阶段是解决公网高速铁路覆盖的一个比较好的思路。
参考文献
[1]韩斌杰.GSM原理及其网络优化.北京:机械工业出版社
[2]YD/T5104-2005.900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网工程设计规范.北京:北京邮电大学出版社,2006
[3]华为技术有限公司.GSM无线网络规划与优化.北京:人民邮电出版社
[4]张曙光.动车组与客运专线系统集成.北京:铁道经济研究,2007
高速铁路网络 篇5
伴随着我国技术水平、经济能力不断提升，综合国力的不断加强，为铁路又好又快发展，提供了坚实的基础和良好的平台。近年来西成、郑西、京沪等多条时速250-350公里的高速铁路相继开工或投入运营，使高速铁路运营里程的不断增加，高速铁路中新技术、新材料、新工艺的不断运用，标志着我国铁路已跨步进入高铁时代，成为世界铁路的“领头羊”。为了管理好、使用好、维护好当今世界最先进了铁路线路，使其运营万无一失、最大限度发挥效能，对铁路技能人才队伍建设提出了新的更高的要求，技能人才队伍建设工作肩负使命、责无旁贷。迫切需要在现有铁路技能人才队伍中选拔组建一批学习能力强、技术水平优，吃苦耐劳、能打硬仗的高速铁路技能人才队伍。
一、组建高铁技能人才队伍的技能特征和要求 根据自我理解高速铁路技能人才应是指顺应高速铁路发展需要，具备建设、维修、保养高速铁路线路，掌握一定理论知识及实践能力的技能人才。
根据目前接收运营的高速铁路线路来看，为了满足设计时速250-350公里安全运营的需要，打破了原有几十年在铁路建设中形成的陈旧思想和设计理念，在高速铁路建设中大量使用目前最为先进的技术、工艺和材料，为了使高速铁路正常运营，高铁技能人才队伍将起到举足轻重的作用。
（一）在高铁技能人才队伍建设中，做到选人精。
应将高铁技能人才队伍建设作为目前铁路技能人才队伍建设的提升与升华。由于高速铁路在我国铁路中的重要位置，只有优中选精，首先需设置考虑周全、符合高铁运营检修需要的岗位标准，从人员年龄、技能等级、日常品行、文化学历等方面予以规范，并从现有铁路技能人才队伍中采取与岗位标准“照镜子”的方式进行初选，在结合业务考试、技术比武、组织考察等多种方式，将“肯学习、有能力、有文凭、有技能、想干事、能干事、会干事”的技能人才选拔到高铁技能人才队伍中来，最大限度发挥自身优势，为高铁安全运营服务。
（二）注重培养，采取多种形式，不断提升高铁技能人才队伍整体素质。
高铁技能人才的培养关乎高速铁路安全运行的命脉，只有培养出一批能够吃苦耐劳、勤奋学习、攻坚克难、掌握高铁先进技术的的高铁技能人才队伍，才能保证高铁设备运行的长治久安。
一是要对单位现有高级工、技师、高级技师现状进行认真分析，制定切实可行的教育培育方案，根据部、局“十百千万”人才培养规划，以及高铁实际技能需要分层次制定单位高技能人才培养规划，按照一人一案的要求，高铁的高技能人才培养教育方案，教育方案的制定要按照“缺什么、补什么”的原则制定，教育方案应包学习计划、项目管理、岗位锻炼、其他培育措施等部分。
二是要从实际出发，针对高速铁路技术含量的不断提升，围绕大量的新技术、新设备和技术创新，以满足铁路对技术人才特别是高技能人才的需求目标，强化高技能人才培养。找准培训切入点，确立培训思路，强化培训职能，拓宽培训渠道，注重培训效果。
三是充分发挥以师带徒的作用，以师带徒是铁路职工教育培训的一种重要培训形式。按照单位需要和职工个人的职业生涯计划，明确高技能人才传帮带的责任，把带徒作为技师、高级技师的考核内容之一，进一步完善考核制度，把技师、高级技师的绝活变为单位的共同财富，促进职工岗位成才。
四是搭建培训平台，实现动态管理。单位高铁高技能人才搭建成长平台，通过建立相关工种的专业委员会，解决在实际工作中遇到的问题，通过一些新项目的研发、技术革新和改造、疑难技术课题和技术攻关等，推动他们由日常工作型向知识型、研究型、创新型转变。
五是要充分发挥院校和单位在高技能人才培养中的作用。铁路技术院校虽已移交地方管理，但在师资和教学条件上具有雄厚的基础，可实现高技能人才的集约化培养。
（三）建立高铁技能人才优化制度，时刻保证人才质量。随着高速铁路建设力度的不断加大，高速铁路在铁路路网中已经起到的举足轻重的地位，在这种大环境下，对高铁技能人才的要求只会不断提高，不可能松懈。为了始终保证高铁能人才质量，需要制定高铁技能人才优化制度，始终保证人才质量。
一是对高铁技能人才实行动态优化，始终保证人才质量。为了使高铁技能人才队伍无论从人员素质还是技能水平均能够保持在较高的水平上，建立高铁技能人才动态管理制度，引入推出机制在高铁技能人才队伍中定期组织全员参与的业务考试、岗位练兵、技术比武等对其进行考核，结合日常表现情况，同时参考用人单位意见，采取末尾淘汰等方式，保证年度一定淘汰率，将淘汰人员安排其到其他线路工作。这样既能始终使高铁技能人才保持在较高水准，杜绝“混日子”的现象发生，也能使经过高速铁路实践、培养的人员到新的岗位利用所学习的先进理论、实践知识为所在班组服务，达到业务交流，整体提高的目的。
二是组建高铁技能人才后备队伍。
在对高铁实行了动态管理，末尾淘汰“存优去略”的同时，为了补齐、配强高铁技能人才队伍，组建高铁技能人才后备队伍并加以重点培养事在必行。组建高铁技能人才后备队伍是为了保持高铁技能人才可持续发展所做出的必要举措，在人员配置上要以年龄、技能有层次、工种全覆盖为原则，形成若干梯队，在急需补充时按照梯队顺序予以补齐，避免急需用人时乱拉不具备条件的人员，保证高铁技能人才队伍质量。
（四）采取多种措施，激励高技能人才队伍
高铁技能人才是在铁路高速发展，高速铁路不断建设投入运营中，根据铁路需要应运而生的，其工作技术要求高、生产、生活环境相对艰苦，为了使高铁技能人才安心工作，也使未纳入高铁技能人才人员希望提高自己，加入高铁技能人才队伍中来。提高高铁技能人才的收入水平，解决他们的后顾之忧事在必行。
一是利用现有的考核机制，在考核分配中向高铁技能人才倾斜，提高他们的分配系数，从而贯彻“优劳优得、多劳多得、少劳少得、不劳不得”的奖励分配原则。
二是建议提高高铁技能人才的岗位工资，为纳入高铁技能人才队伍人员增加岗位工资，鼓励其努力工作。
三是建议试点技能等级补贴制度。为了鼓励职工努力学习，不断提高业务水平，在现行岗位工资制度执行的同时，实行技能等级补贴制度，按其通过技能鉴定等级每月给予一定补贴，这样既可以激励职工努力学习，提高技能水平，同时也能提高高铁技能人才队伍收入。
四是在岗位使用、提干提职、评先晋级、职工分房等福利待遇上优先向高铁技能人才倾斜，激发职工学业务、学技术、提素质的内在动力，促进高铁高技能人才队伍整体素质的提高。
五是在高铁设备日常维护中解决重大技术难题、攻克技术难关做出突出贡献的技能人才，按《西安铁路局职工奖惩实施办法》相关规定给予重奖并报请路局破格晋升技师任职资格。
六是在同等条件下优先选送高铁技能人才参加全局、全路技术能手代表单位参加评选。对获得全局、全国技术能手的高技能人才，按部、局相关规定分别给予一次性奖励，并报请路局按有关规定直接认定上一等级的职业任职资格。
二、近年来我单位高铁技能人才建设中的做法 我单位目前管辖运营时速250公里以上郑州-西安高速铁路，担负着西安北-华山东区段的供电设备检维修工作，自接收运营以来，高铁技能人才队伍一直在平稳有序的推进过程中，目前虽取得一些进展，但仍有瑕疵，需要完善。自2009年2月郑西高铁开通运营以来，我单位一直本着高铁“高看一眼”的要求，开展各项工作，其中高铁技能人才建设也是我段技能人才建设的重点，现将近年来的主要做法予以汇报。
（一）近年来高铁技能人才建设中的主要做法 一是组建高铁技能人才队伍。根据路局郑西高铁开通需要，我段管辖新增西安北至华山东时速250公里高速铁路。根据路上级高铁定员标准，组建高铁技能人才队伍，同时考虑到高速铁路对技术水平的较高要求，本着高速铁路高看一眼的原则，补齐、配强高铁人员，在现有技能人才队伍中“优中选优”，将日常表现好、业务素质高、塌实肯干的技能人才选拔到高铁技能人才队伍中来，使高铁人员素质达到较高水平。
二是加大对高铁人员的管理。结合现客运专线网电工、接触网作业车司机岗位标准，对现有高铁网电工、轨道车司机人员逐人比照，核对是否达岗位标准，对不符合岗位标准人员组织进行培训，使之达到上岗条件，经培训仍不合格者调离。同时对现有高铁人员进行动态管理，为保证高铁人员素质，结合日常业务考试、技术比武、岗位练兵等表现，以及月度考核计分排序，对技能不达标或连续两月在班组月度考核计分中排名后三位以及身体素质、日常表现达不到高铁要求的，一律调离高铁岗位。
三是建立配强高铁人员后备队伍。高铁是现代化铁路高、新技术的集中体现，对高铁职工的业务能力、身体情况、思想意识等方面都有着较高的要求，为保证高铁人员年龄结构、技能水平达到要求，按现有高铁人员，1：0.5的比例组建高铁人才后备队伍，挑选日常表现优秀、业务能力突出，符合高铁网电工、接触网作业车司机岗位标准或经过培训可以达到标准的人员组成，一旦高铁岗位存在空缺由教育培训工作组推荐对应工种人员，经劳人科批准安排高铁工作。
四是不断提高高铁技能人才队伍素质。首先将高学历人员引入高铁技能人才建设中。近年来，我段始终把高铁人才素质建设放在重要位置，在坚持对现有高铁人员素质培养的同时，将往年具备高学历、掌握新知识的本科、大专毕业生共计13人补充到高铁技能队伍中来，通过之前一年来的现场实习及实践经验的积累，目前分配到高铁的本科、大专毕业生完全可以胜任高铁技能队伍的要求；其次健全培养机制、创新培训形式。通过组织青工技术比武等多种方式，重点发现、选拔、培养一批青年技术人才，通过发挥高技能人才在安全生产中的带头作用，结合路局推行的“
十、百、千、万”人才工程建设，有针对性的健全培养机制。同时结合现场工作实际创新多种培训方式，大力推行现场教学、委外培训、集中授课、以师带徒等一系列培训模式，达到职工业务素质整体提高的目标。同时将段高铁技能人才队伍的文化素质、技能结构作为培训的重点，以三优先为原则（即：重点岗位优先、技术岗位优先、青年才人优先），区别生产岗位及人员调配的轻重缓急，有针对性的制定培训计划，并结合不同培训形式，使之达到岗位要求；再次积极开展岗位练兵。定期或不定期的组织高铁人员开展事故演练，提高应对突发事故的应急应变能力。大力开展岗位练兵、强化岗位培训和现场教学，促进高铁技能人员岗位成才。
五是在技师、高级技师岗位聘任、路局技术能手推荐、干部岗位聘任中优先考虑高铁高技能人员：始终将高铁技能人才培养放在重中之重的位置，在技师、高级技师岗位聘任、路局技术能手推荐、干部岗位聘任等工作中，在不违反路局政策的前提下，优先考虑高铁技能人才，使其在体会到高铁的责任与使命的同时也可以充分体会到高铁赋予的荣誉感，提高职工的爱岗敬业精神，更好的为高铁服务。
（二）高铁技能人才队伍建设取得的效果。
我段高铁人才队伍组建以来，始终注重高铁人才素质的培养，下力气，多形式的提高职工素质，通过以上做法，目前我段高铁职工素质得到明显提高，高级工、技师数量得到显著增加，文化学历水平得到显著提高，特别是大学本科生数量达到我段高铁人数的11.9%。也因此自郑西高铁投入运营以来，我段西安北至华山东高铁管辖区间未造成一起责任事故，安全状况良好。
我单位将借鉴目前高铁素质培养模式，向全段推广，以点带面，注重实效，使技能人才素质得到总体提高。
三、高铁技能人才队伍建设工作体会：
通过实践，在加强高速铁路技能人才队伍建设方面主要体会。一是重组建。我段在高铁设备预介入初期就将组建高铁技能人才队伍，作为将来顺利接管，保证开通运营的基础。在选人中始终坚持“优中选优”的选人原则，将优秀人员选入高铁技能人才队伍，从而保证管辖内设备的正常运行，安全的长治久安。
二是重学习。通过对高铁技能人才队伍建设，在不断提高高铁职工的业务素质及工作能力的同时加强理论学习结合实际技能的演练，是高铁线路运营对目前高铁设备检维修人员业务素质的要求。只有摒弃传统工作方法和陈旧的思维模式，不断学习新知识、掌握新技能、创新思维模式、提高工作效率，才能迎合目前铁路跨越式的发展形势，保证人身安全及设备的平稳可控。
三是重培养。在高铁技能人才的建设中，始终重视人才的培养，只有不断学习、提高技能人才的技术能力和业务水平，使他们具备高速铁路设备检修的能力，在遇关键技术难题需要攻克难关时发挥作用，尽快处理，保障高铁铁路线路的畅通。
四是重管理。根据高铁管理的实际，先后制定了高技能人才队伍建设引入、退出、考核等一系列管理考核机制，使其达到闭环管理，体现出制度管理的优越性，达到公开用人、公开考核、公平公正的目的。
四、目前存在问题： 在高铁技能人才建设中虽取得一些成绩，但仍存在同时也存在一些不足之处。
一是激励机制取得效果有限。现有我段的对高铁技能人才建设的激励仅限于奖励分配的倾斜和一些如技师聘任、福利分房等段层面的政策倾斜，但执行后由于收入增幅不大，付出与收入不成正比，效果有限，激励未达到逾期目的。
二是鉴定工作组织不及时。今年为了提高高铁人员素质，增强高铁人员设备检维修能力，将13名具备本科、大专学历的毕业生分配到高铁进行实习，使其将他们在高校学习、掌握的先进知识运用到高铁实际生产中来。但未及时对其开展技能鉴定，由于目前正在现场培训、学习阶段，计划待实习培训结束后组织其进行职业技能鉴定。
五、应对措施：
为了建设好我单位高铁技能人才队伍，最大限度发挥他们的能力，制定以下措施。
一是积极联系上级部门给予政策扶持，激发职工的积极性。待遇方面在最大限度在权限范围内给予政策倾斜的同时，积极联系上级相关部门在高铁岗位工资或技能补贴上给予一定的政策扶持，最大限度提高高铁技能人才收入，为其安心工作提供保障。
二是尽快组织开展职业技能鉴定，对技能鉴定不合格的人员组织进行脱产培训，经培训仍未通过技能鉴定的调离高铁技能人才队伍。
西安供电段劳动人事科
刘 震
高速铁路的“绿色工程” 篇6
列为头号污染的列车噪声
车轮与钢轨间频繁碰撞、列车高速移动等所产生的噪声造成了铁路周围环境污染。据报道，每小时250公里的高速列车运行时，距离轨道中心25米处所产生的噪声高达90分贝。这种高分贝值的噪声对铁路沿线环境所带来的影响是不言而喻的。
面对列车运行的噪声，科学家采用了各种防治措施。
首先，他们在机车、车辆设计上下功夫。设计出外形、结构合理的机车、车辆，降低车辆在行驶时的空气阻力。其次是改进线路设计，将高速铁路的轨道结构从原来的有道床式向平板式发展，增加力的横向传递作用，从而降低噪声和振动。除此之外，还可在高速铁路两旁建造防音壁，用来吸收噪声和阻隔噪声的传播，以改善居民的居住环境。据有关测试资料表明，2米高的防音壁，可以降低噪声25%左右。
独辟蹊径的降噪措施
英国铁路局正在实施一项“安静钢轨”的计划。旨在通过缩小钢轨尺寸来降低噪声，具体的做法是设计出一种高度仅为110毫米的特殊钢轨，比普通钢轨矮50毫米。实验证明，这种“安静钢轨”可以减少噪声辐射12分贝以上。英国铁路当局希望使用“安静钢轨”后的列车运行噪声至少能降低5分贝。与此同时，工程师们还计划用一种阻尼弹性材料衬垫在钢轨接头处，用来吸收振动能量。测试证明，此举消除高频噪声的效果特别显著。
英国铁路局的另一项研究课题是降低车轮产生的噪声。他们把车轮的外形设计成像一日扁平形的钟，其内外圈的轮辐则采用较薄的金属材料，且把车轮直径从1060毫米缩小到740毫米，这样可以抑止噪声的产生。
不容忽视的生态保护
最近，一家美国环保刊物撰文指出，如果人类继续无休止地掠夺环境，那末，等待我们子孙后代的只能是滚滚的荒漠和一望无际的波涛。
法国建造高速铁路从开始就重视生态环境的保护，国家环保部门调查结果表明，高速铁路建设对农业、畜牧业、林业、河流、湖泊、风景、古迹等都有举足轻重的影响。为此，法国政府专门设立了铁路环境监察机构，并制订了环境保护政策。例如，在沿线多处设置专供野生动物行走的高架立体通道，通道宽12米，两旁种植供野生动物食用的各类作物和灌木丛，并在通道上设电子监测装置，以便观察野生动物的活动。又如，将湖泊里的鱼类、两栖动物，转移到专门建造的人工湖泊中去，加以饲养和保护。
与生态环境相关的景观设计，也是高速铁路建设中的一个重要方面。不少国家对高速铁路配套的高架线路、隧道、桥梁等大型建筑物，强调整体环境效应。例如，采用各种动态手法使它们与周围的景观融为一体，相互辉映。在法国巴黎南郊，铁路沿线居民住宅区的绿化带就是一个典型的例子。该横断面呈阶梯状的绿化带全长为12公里，其主要特点是高速铁路被置于人工堆砌的隧道里，变成地下铁路，可以有效地控制噪声、振动等污染因素。在阶梯状的土堆上除了种植花草树木外，还设有步行道和自行车道供人们使用。
高速铁路网络 篇7
1 GSM-R系统组成
1.1 子系统构造
GSM-R综合移动通信系统按照大结构分类主要由四大系统构成, 分别是基站子系统 (BSS) , 网络子系统 (NSS) , 运行与支持维护子系统 (OSS) , 终端子系统 (MS) 。其中, 基站子系统包括基站控制器 (BSC) 、基站收发信机 (BTS) 、编译码及速率适配单元 (TRAU) 、天馈线及漏泄电缆 (LCX) ;网络子系统包括移动交换子系统 (SSS) 、移动智能子系统 (IN) 、通用分组无线业务子系统 (GPRS) ;运行与支持维护子系统包括网管系统 (OMC) 、数据卡管理子系统 (SIM) 、计费结算营帐客服子系统;终端子系统包括无线固定台、车载台 (CIR) 、手持台 (GPH、OPH) 。
1.2 子系统功能
基站收发信机BTS负责语音、数据和短消息的传输, 并完成无线测量预处理、各类信号处理、越区切换、收发信功率控制等接口功能;基站控制器BSC主要负责在其覆盖区域内的移动性管理和无线电资源管理功能, 并负责无线网络的运营与维护功能。编译码器TRAU负责将13kbit/s的话音或数据信息转换成64kbit/s的标准数据, 完成编译码和速率的转换, 从而减少BSC中PCM链路数量。移动交换中心MSC设备负责呼叫控制;拜访位置寄存器VLR负责存储当前MSC区内活动用户的数据;归属位置寄存器HLR负责存储归属用户永久性资料;组呼寄存器GCR负责存储用于相关MSC区的语音组呼和语音广播配置属性。
GPRS通用分组无线业务系统由业务支持节点SGSN和网关支持节点GGSN两大主要设备组成, 负责移动分组业务的有效实现。其中, SGSN负责存储已注册用户的位置信息和签约信息;GGSN负责存储用户的路由信息和签约信息, 路由信息通过隧道技术, 把分组数据包传送至移动台注册的GGSN节点上。移动智能子系统SCP是智能网的核心功能设备, 它负责业务逻辑和存储用户数据, 实现业务数据功能SDF和业务控制功能SCF。SSP接受SCP的指令控制, 提供业务交换功能SSF和呼叫控制功能CCF;SSP以MSC/GGSN为基础, 以必要的软件、硬件和No.7信令系统接口集成SSF功能。
运行与支持维护子系统OSS分为:对应移动交换子系统的操作维护中心OMC-S和对应基站子系统的操作维护中心OMC-R。运行与支持维护子系统OSS是系统设备与操作人员进行人机界面的中介, 负责实现各子系统的集中维护与操作, 完成包括设备管理、用户管理以及网络维护操作一系列功能。终端子系统分为无线固定终端和移动终端两大部分。移动终端是GSM-R移动通信系统网络的无线接入部分, 是铁路无线通信业务实现的关键载体, 主要包括机车台CIR和手持台GPH、OPH两大类型。移动台MS是由移动设备ME和用户识别数据模块SIM卡组成。移动设备ME与基站子系统BSS之间通过空中无线接口Um实现互联;数据模块SIM卡负责存储和管理用户的特定信息。移动设备ME与数据模块SIM卡之间采用国际标准接口进行互联。
2 GSM-R网络布局及频率分配
2.1 网络架构布局
在我国, GSM-R核心网网络采用二元网络结构, 包括移动汇接网TMSC和移动本地网MSC。汇接网TMSC全国仅设3处, 分别为北京、武汉、西安汇接中心, 兼作MSC和GMSC;本地网MSC/SSP/SGSN/GGSN全国共设19个, 在铁路局所在地设置18个, 另外根据青藏线的特殊性在拉萨设置1个。其全路核心网逻辑结构如图1所示, 实线表示主用路由;虚线表示备用路由。
2.2 无线频率的分配
GSM-R无线通信系统采用900Mhz工作频段;上行使用885-889Mhz (移动台发, 基站收) 频段, 下行使用930-934Mhz (基站发, 移动台收) 频段, 总共4Mhz频率带宽;双工收发频率间隔为45Mhz;相邻频道间隔为200Khz, 根据以上参数划分为21个载频 (频点) , 频道编号为999至1019, 扣除低端999和高端1019两个频点作为隔离保护, 实际可用频点仅19个, 具体如下表1所示。
3 GSM-R系统承载的业务
3.1 电路域业务
电路域业务又分为电路域数据业务和电路域话音业务。电路域数据业务主要指的是列车控制信息 (C3列控业务) ;电路域话音业务就是调度移动通信语音 (基础语音) 业务、高级语音业务。GSM-R除了提供基础语音通话功能外, 还具备较高级的语音功能, 如:优先级与强拆 (eMLPP) 、语音组呼 (VGCS) 、语音广播 (VBS) 。
优先级是指呼叫建立时给呼叫指定一个优先级, 该呼叫就以该优先级参与网络资源的调配和竞争;强拆是当网络中目前没有空闲资源可以利用时, 具有较高优先级用户就可以抢占那些低优先级用户的信道资源而进行通信。语音组呼是指一个讲话 (呼叫的发起人) , 多人聆听;当发起人停止讲话, 某个人需要讲时, 需要先进行申请, 同意后也可以讲话。语音广播意味着只能由发起人讲话, 其他人没有讲话的权力。语音组呼和语音广播可以用于实现调度指挥、紧急通信等功能, 主要适用于铁路行车指挥调度系统。电路域业务主要针对于那些对实时性要求较高, 又要十分准确地传递信息, 具有最高或者较高的优先级的业务。一般用于列车控制, 调度语音指挥行车, 铁路应急指挥通信等重要的业务。所以采用电路交换数据传输方式, 配置固定信道, 无法和其他信道共享。以此来保证传输的实时性和准确性。电路交换数据传输系统是通过占用一条话音信道提供端到端的数据传输;建立完成后, 每条链路数据独占一个时隙 (即一个信道) ;数据传输速率最高为9.6kbps。
3.2 分组域业务
目前, 高速铁路GSM-R网所承载的分组域数据业务有无线车次号信息、调度命令、近路预告信息等。分组域数据业务主要针对于那些对实时性要求较低 (与电路域业务相比) , 突发性强, 有一定的数据量的业务。采用分组交换技术, 可以高效传输数据和信令, 只有当传输数据时才占用网络资源。优化了对网络资源和无线资源的利用, 同时提高了传输的速率。无线资源中的一个频点即一个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。这些时隙能为用户所共享, 且上行链路和下行链路的分配是独立的。可以同时使用8个时隙进行数据传输, 最高速率可达171.2kbps (理论值) 。说到分组域数据业务, 我们就不得不提到一个词—GPRS (通用分组无线业务) 。对于GPRS, 我们现在常用的手机上网业务, 按流量或包月的形式来计费。都是通过GPRS来实现的。我们常用的手机的GPRS模式都是3+2的, 即下行3个时隙, 上行2个时隙的分配方式。
在欧洲GSM-R标准体系中没有将GPRS技术应用到铁路通信中。我国铁路先于欧洲发展基于GSM-R的GPRS业务, 是根据我国铁路运输需要对通信业务需求量特别大、但频率资源又十分紧张的现实情况下而进行的技术提升, 为提高有限的频率资源利用率而引入的特有功能, 其在欧洲是没有的。GSM-R内加入GPRS, 把一些特定的铁路业务来通过GPRS进行分组传输, 以提高频率的利用率。
4 GSM-R网络覆盖及配置
以郑西高铁为例, 在西安设置2套基站控制器BSC设备、编译码和速率适配单元 (TRAU) 设备、分别负责管辖A、B层基站 (BTS) 设备。BSC与基站间按2M/E1环路设计, 3-5个BTS环形组网, 构成与BSC的链接, 这样组网的原理是提高系统的可靠性。原因:1个2M相当于120×16K, 则120/8=15载频, 这样3-5个基站, 每个基站2载频, 共6-10个载频, 预留一定的余量, 比较合理。
高速铁路GSM-R系统普遍按照单网交织冗余覆盖的实施方案, 即奇数站1、3、5…N组成第一层环路保护网, 偶数站2、4、6…N+1组成另一层环路保护网。当其中一个基站如果因某种事由出现故障时, 那么相邻两个小区的覆盖电平还能够正常达到系统规定的性能要求。具体如下图2所示。
摘要：围绕全国高速铁路GSM-R通信系统网络架构的建设现状, 比较详细的阐述了GSM-R系统在现代高速铁路通信应用中的先进性, 较清晰地阐明了GSM-R综合移动通信体系在高速铁路中的广泛应用和不断完善过程。既从系统内部的子系统构造、功能进行了概括性论述, 又从系统的宏观配置、设计、实施等方面进行了重点分析。
关键词：GSM-R系统,子系统,基站,核心网,铁路业务,频率分配,网络布局,覆盖,配置
参考文献
[1]廖敏, 钟章队.高速铁路无线传输系统有效性分析[J].中国铁路, 2000
[2]张宇威.TETRA与GSM-R技术应用分析[J].移动通信, 2002
[3]钟章队.21世纪通信新技术[M].北京:中国铁道出版社, 1999
[4]钟章队, 李旭, 蒋文怡.铁路综合数字移动通信系统[M].北京:中国铁道出版社, 2003
[5]张传福等.TD-SCDMA通信网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009
高速铁路网络 篇8
牵引变电所是整个铁路供电系统的心脏。与一般电力系统中变电所不同的是,为确保列车正常行驶,牵引变电所必须具备越区供电的功能,这就要求主接线低压馈线侧均可向上下行接触网提供持续稳定高质量的电能,且不得出现故障。而实际运行条件不是很理想,故障时有发生,所以对其可靠性的研究显得尤其重要[1]。
国外学者对牵引变电所的可靠性研究开展较早,在21世纪初就制订了关于铁路可靠性的标准[2],提出了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的概念并阐述了其重要性[3];日本、法国等高速铁路技术发达的国家在设计制造时就参考了RAMS标准,同时利用冗余技术、故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)和多路径策略来提高整个系统的可靠性[4,5]。国内学者分别运用FTA、故障模式后果分析(Failure Modes and Effects Analysis,FMEA)、贝叶斯网络(Bayesian Networks,BN)得到了牵引变电所的可靠度[6,7,8,9,10],采用GO法、GO-FLOW(Goal Oriented-FLOW)法来模拟牵引变电所系统成功运行[11,12,13]。但是FTA、FMEA、GO法和BN网络均不能够清晰地表现研究对象随时间变化的动态特征;运用GO-FLOW法需对共有信号进行专门处理[14],这将使得计算变得复杂和繁琐,不易于编程。因此,分析牵引变电所系统可靠性的难点在于可靠性定量评估模型的建立与分析方法的合理应用。
本文考虑了系统组成部件随时间增长的失效率,拟基于牵引变电所主接线GO-FLOW可靠性模型,将其映射转换为动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Networks,DBN),进而计算得到主接线系统可靠性参数和可靠性变化曲线;最后通过与其它方法对比说明本文采用方法的科学实用性。
1 GO-FLOW法与DBN原理简介
1.1 GO-FLOW法
GO-FLOW法和GO法一样,都是以成功为导向的系统概率分析技术,可以评估系统的可靠性。GO-FLOW图由标准操作符和连接并表示操作符的输入输出关系的信号线组成。为了与GO法操作符区别,GO-FLOW法操作符的类型号都大于20,分为3类。功能操作符用于模拟系统中的物理部件,表示部件的工作或失效状态,逻辑操作符模拟系统部件之间的逻辑关系,信号发生器操作符模拟系统的外部输入信号[15]。
当系统可修复时,GO-FLOW法中的信号流强度P(0)就是系统的可用度,相反,可得系统的不可用度P(1)。
1.2 动态贝叶斯网络
DBN模型是普通静态BN的拓展,即在原来网络结构上加上时间属性的约束。通过引入Markov假设和转移概率时不变假设[16],DBN由初始网络B0和转移网络B→两个BN构成。B0是当前初始状态的概率分布P(X[0]);B→是在t和t+Δt时刻之间的状态转移概率:
其基本结构如图1所示。
同理可以求出DBN中任一节点的概率:
式中:Xti为DBN中第i节点t时刻的取值,Pa(Xti)为该节点的父节点,N表示网络中有N个节点变量。
DBN通过描述变量的多状态、多时序等复杂特性,可以反映变量的发展变化趋势。
2 基于GO-FLOW法的牵引变电所主接线DBN模型
2.1 高速铁路牵引变电所主接线
图2为某高速铁路牵引变电所主接线,断路器QS11和QS12长期处于停工检修状态,因此不考虑其故障状态。获得的主要电气设备的原始可靠性参数如表1所示,这些设备和部件在连续工作后都已具有稳定的特性,且该牵引变电所是一个可修复系统。在工程应用中,一般认为这些设备的故障率λ和维修率μ服从指数分布。
2.2 高速铁路牵引变电所主接线的GO-FLOW图
结合图2所示的牵引变电所主接线,以牵引变电所能够正常工作为导向,建立该牵引变电所主接线的GO-FLOW图,如图3所示。高速铁路牵引变电所串联单元中由于某一设备故障而导致与之串联的其它设备就会停工,即需考虑停工相关情况。为方便计算,在建立GO-FLOW模型时将串联设备等效为一个单元,图中操作符的含义如表2所示。
为了保证高速铁路牵引供电系统的高可靠性,两路外部电源正常时同时工作,因此文中所有时间点间隔设为0,即所有设备在t=0时刻均投入运行。
2.3 GO-FLOW操作符的DBN转换
2.3.1 一般转换规则
操作符转换到DBN的规则[17,18]如下:
1)将功能操作符转换为DBN的初始网络根节点,将功能操作符的输入信号流强度转换为根节点的概率取值,并确定各初始网络根节点的转移网络子节点,再设置初始网络中的父节点和转移网络中的对应子节点连接关系。
2)将操作符的每一路输出信号流(信号发生器除外)转换为DBN中转移网络的一个节点,其信号流强度即为该节点的概率取值,并建立与(1)中转移网络的所有节点的父子并联关系。
3)将功能操作符的状态概率作为初始网络根节点的先验概率,并建立其转移网络中子节点的条件概率表。
4)由操作符的运算逻辑关系建立所有输出信号流对应的DBN转移网络子节点的条件概率表。
2.3.2 功能操作符的DBN转换
1)本文牵引变电所主接线的部件都只有两种状态(0-成功、1-失败),可以GO-FLOW法中第21类操作符(两状态元件)为例来说明只有一路输入和一路输出的操作符DBN转换和计算过程。
根据2.3.1节的DBN转换规则,可以得到第21类操作符的DBN节点的概率及相应子节点的条件概率表,如图4所示。
按照条件概率表,可以算出输出信号流R的成功状态(0状态)概率:
其中:PS00=PS0·R(Δt),PS10=PS1·U(Δt)
式中:R(Δt)为部件在经过Δt后的可靠度;U(Δt)为部件在Δt时间内的修复成功度,若部件不可修时,U(Δt)值为0。
2)外部电源可用GO-FLOW法中第25类操作符(信号发生器)模拟,输出信号流强度表示该时间点外部电源供电成功的概率。
根据2.3.1节的DBN转换规则,可以得到第25类操作符的DBN节点的概率及相应子节点的条件概率表,如图5所示。
按照条件概率表,可以算出输出信号流R的成功状态概率:
其中:PR00=PR0·R(Δt),PR10=PR1·U(Δt)
3)由于老化、电气耗损等机理因素的影响,机械设备的故障率是随着时间增长的,文中视这类因素引起的失效状况为不可修。GO-FLOW法中第35类操作符(随着时间失效的工作元件)可以模拟这类元件工作状态,表示由于失效率λ引起正在工作的元件的失效概率增加,导致输出信号流强度的下降。次输入信号强度P表示时间间隔。
根据2.3.1节的DBN转换规则,可以得到第35类操作符的DBN节点的概率及相应子节点的条件概率表,如图6所示。
按照条件概率表,可以算出输出信号流R的成功状态概率:
其中:PS00=PS0·R(Δt),PS10=PS1·U(Δt)
2.3.3 逻辑操作符的DBN转换
1)第30类与门操作符
该操作符用来模拟多个信号的与门的逻辑关系,本文以两路输入一路输出信号的二与门为例来说明。根据2.3.1节的DBN转换规则,可以得到二与门的DBN节点的概率及相应子节点的条件概率表,如图7所示。
按照条件概率表,可以算出输出信号流R的成功状态的概率:
2)第22类或门操作符
该操作符用来模拟多个信号的或门的逻辑关系,本文以两路输入一路输出信号的二或门为例来说明。根据2.3.1节的DBN转换规则,可以得到二或门的DBN节点的概率及相应子节点的条件概率表,如图8所示。
按照条件概率表,可以算出输出信号流R的成功状态的概率:
则:
同样,按照计算PA的方法可以算出输入信号流SB的强度PB。
2.4 基于GO-FLOW图的牵引变电所主接线DBN模型
2.4.1 建立牵引变电所主接线DBN模型
根据GO-FLOW法操作符转换为DBN的规则,分别对功能操作符和逻辑操作符进行DBN转换,再根据图3牵引变电所主接线GO-FLOW图和主接线系统功能逻辑关系进行连接,得到基于GO-FLOW的牵引变电所的DBN模型,如图9所示,图中符号含义见表2。
2.4.2 各串并联单元的可靠性参数计算
一般情况下串联结构基本不会出现两个及以上部件同时发生故障的情况,因此文中只考虑串联结构中仅一个设备故障的停工相关性。
图9 DBN中弧线箭头表示该节点向其自身发出信号,该节点当前时刻状态向下一时刻的状态转移;其余直线箭头表示操作符信号流向下一节点。
假设所有设备在初始时刻均处于正常状态,即t=0时,PR(0)=1,PR(1)=0。由文献[10]串并联单元故障率和维修率计算公式(4)~(5)可以得出各串联或并联单元的故障率λs、维修率μs,再根据式(3)~(7)可以算出在t=1时的节点概率,如表3所示。
2.4.3 牵引变电所主接线系统的可靠性计算分析
将表3中的数据代入到图8 DBN的各根节点,在MATLAB软件的BNT工具箱中编写DBN程序,并进行计算。为了便于说明,分不考虑部件随时间失效和考虑部件随时间失效两种情况,得出该牵引变电所的正常工作概率,如图10所示。并得到牵引变电所(不考虑部件失效)趋于稳态时(20 h)的可靠性指标,如表4所示。
从图10曲线可以看出,在系统工作的前10 h,牵引变电所主接线的成功运行概率(可用度)下降较快,这是因为在这一阶段,系统还没有进入稳定状态,主接线系统整体的失效速度大于修复速度。当不考虑部件随时间失效时,在10~20 h之间,系统成功运行概率下降趋于平缓,在20 h后,主接线系统基本趋于稳定状态,成功运行概率趋于常数,为0.999 522。当考虑部件随时间失效时,同样,在10~20 h之间,系统成功运行概率下降趋于平缓。但在20 h后,主接线系统成功运行概率的下降速率基本趋于稳定,即可用度随时间稳定减小。说明系统的可修复性对于可靠性的下降起着抑制作用,只是没有完全抵消系统的失效性。这是因为部件的老化、疲劳工作等因素造成失效率增加,且不能完全修复引起的,这更加符合实际情况。由此可以计算任何时刻系统的成功运行概率,可得第一年末该值为0.993 13。因此,运维人员在平时消缺时应对设备零部件的健康状况加以重视,严防积患成灾,可使牵引变电所主接线系统的成功运行概率保持在0.999 5以上,系统可靠性方可得到保证。
为便于比较说明,分别运用GO法、BN、GO-FLOW法和DBN,计算得到牵引变电所主接线系统的平均工作概率,可得分析结果如图11所示。
运用BN与GO法所得结果均接近0.999 80,属于静态分析法。由于GO法没有考虑系统组成部件随时间推移的失效率的这一动态特征,而GO-FLOW法克服了这个缺陷,因此得到的结果更加客观。采用DBN与GO-FLOW法所得结果均接近0.999 52,但是GO-FLOW法计算复杂、难于编程,而DBN的推理模型更易理解,运用MATLAB软件BNT工具箱可方便得到结果。因此,建立牵引变电所主接线系统的GO-FLOW模型,转化为DBN模型求解,过程清晰,易于计算,结果精确。
3 结语
高速铁路 篇9
高速铁路是一个高科技的集成系统, 除了需要在列车的营运速度达到一定标准外, 铁路车辆、轨道、讯号系统等方面均需要技术的配合。通常高速铁路是作为一种快捷及安全的旅客运输方式使用, 但亦有少数能同时担当轻量的货运服务, 例如法国邮政服务“La Poste”拥有少量高速邮政列车SNCFTGV La Poste, 使用法国高速铁路网提供快运服务。
高速铁路发展历程
早在20世纪初前期, 当时火车“最高速率”超过时速200千米者寥寥无几。直到1964年日本的新干线系统开通, 是史上第一个实现“营运速率”高于时速200千米的高速铁路系统。
第一次浪潮 (1964年至1990年)
1964年, 日本建成了世界上第一条高速铁路, 它的建成通车标志着世界高速铁路新纪元的到来。1972年, 继东海道新干线之后, 日本又修建了山阳、东北和上越新干线;法国修建了东南TGV线、大西洋TGV线;意大利修建了罗马至佛罗伦萨。
第二次浪潮 (1990年至20世纪90年代中期)
法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国等欧洲大部分发达国家, 大规模修建该国或跨国界高速铁路, 逐步形成了欧洲高速铁路网络。
第三次浪潮 (从20世纪90年代中期至今)
在亚洲 (韩国、中国台湾、中国) 、北美洲 (美国) 、大洋洲 (澳大利亚) 世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在:一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持;二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益, 得到了更广层面的共识。
高速铁路的优点
建造高速铁路的基本原则
高速铁路试验之最高速度
韩国高速铁路列车 篇10
2004年4月1日,通往大邱的首尔—釜山第一期高速线开通,这条高速线无疑成为韩国重要的运输通道。该线运营后仅一年就取代飞机成为市场主导者,再次证明高速铁路取胜其他交通运输模式的能力。
首尔至釜山之间铁路的市场份额已由2003年的38%上升到2005年的接近61%,相比之下,飞机从42.2%跌落到只剩25%。从TGV演变而来的KTX也超过了公路运输,同期相同线路乘坐汽车和大客车的旅客比例从不到20%下降至14%。
在首尔和大邱之间的新线上,KTX在长292 km路段上的运行速度为300 km/h(图1),使首尔—釜山的旅行时间缩短到2 h40 min,减少了90 min。此外, KTX运行到大田后离开新线,然后在现有通往韩国西南部木浦和光州的湖南线上运行。
KTX运行极为准时,在时刻表10 min内抵达的列车比例,由2004年的97.8%上升到2006年9月的99%。韩国国家铁路运营商Korail公司对KTX的运行准时性很有信心,如果列车晚点1 h以上,将向乘客100%退款。
KTX目前还未完全畅通运行。虽然每天有10万多名乘客乘坐KTX,但仅是最初预计的一半。该状况部分是因为新线最后一段长143 km的路段(大邱—釜山,途经庆州)到2010年才能开通。新路段开通后,首尔—釜山的旅行时间将缩短到1 h56 min,预期每天运送的乘客将增加到13万人～15万人。
最初对新线的成本和客运量都进行了预测,虽然新路段开通后乘客将有所增加,但仍远低于最初过分乐观预测的客运量。韩国政府在大约15年前对高速项目进行了可行性预测——预计线路建设耗资5.8万亿韩元(32亿美元),如果每天运送20万名乘客可获利。但实际上因为建设和环境问题,到2010年建设成本将是最初预测的3倍～4倍。该误算为Korail公司带来了许多问题。
不过现在正在进行详细的设计,并于2007年在韩国第二条高速线上实施。第二条高速线将始于新城市五松(现有线路大田的北部)至木浦,距离约230 km。线路建设耗资约100亿美元,将于2017年完工。
Korail公司经营的高速列车采用阿尔斯通公司提供的46列KTX型列车。前12列KTX型列车在法国制造,剩下的34列按照技术转让协议在韩国的Rotem公司制造。图2为Korail公司在韩国的最新通勤列车之一。
为开发韩国高速列车,韩国铁路研究所(KRRI)于1996年启动了价值4 300万美元的项目:350 km/h的HSR-350X。KRRI负责项目管理和系统工程,同时Rotem公司和韩国分包商制造了一列样机,并于2002年进行了试验。
HSR-350X样机由2辆动力车、2辆动车和3辆拖车组成(图3)。根据空气动力学重新设计了车头形状,与KTX型列车相比,其空气阻力降低了14%。HSR-350X样机采用铝合金车体,装有韩国研制的感应电动机和集成门极换向晶闸管(IGCT)功率切换装置。试验项目现已完成。截止到2006年10月,HSR-350X运行速度超过300 km/h的累计行程已超过15万km。2004年12月,该列车最高运行速度达到352.4 km/h。
Korail公司已订购首批HSR-350X型列车,其中6列将于2009年在湖南线上投入运营,随后1年将有4列车用于全罗线,运行在湖南线上的列车在益山离开该线,以便经由南部城市Yeosu提供客运服务。因为湖南线和全罗线的客运量需求较低,所以与现运营在木浦上20辆编组的KTX相比,每列10辆编组的HSR-350X更适合这2条线路。
KRRI将于2007年启动新项目,开发最高速度为400 km/h的动力分散式高速列车。
另一列新型电气列车的试制——TTX 200 km/h摆式列车样机——现由KRRI和韩国制造商协会开始后续5年的研制。KRRI表示,运营商可在2008年订购首批TTX型列车(图4)。
转向架上的机电式作动器可使车体倾摆,该作动器安装在摆枕上,可使车体倾摆角度达到8°。陀螺传感器和加速度计可以检测曲线位置,同时使用GPS可以检测列车的运行位置。
KRRI表示,TTX将成为首列混合车体结构列车。TTX的车体部分由轻量化复合材料制成,底架部分由不锈钢材料制成,这样可以增加强度、降低重心。车体外皮由带有蜂窝夹层的碳纤维构成,蜂窝夹层是在大型压热器中高压高温下合成的,这使车体比常规列车车体轻了约30%。车体已通过疲劳试验和静载荷试验,由此可以确保设计的安全性。
TTX采用6辆编组,每节车厢长23.5 m或24.5 m,最大轴重14 t,由8台转向架驱动,每台转向架有2个250 kW的电动机,产生的总动力为4 MW。