无线通信系统高速铁路论文

摘要：本文介绍了CTCS-3级列控车载设备的无线通信系统，并就其常见故障“无线连接超时”进行了详细描述。根据故障现象，结合故障数据，分析了故障原因，并提出了相应的解决方法。关键词：ATPCTCS无线连接超时故障通信分析近年來，我国高速铁路发展迅速，技术日趋成熟。下面是小编精心推荐的《无线通信系统高速铁路论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

无线通信系统高速铁路论文 篇1：

高速铁路的GSM—R无线通信系统探讨

摘 要：随着社会的发展，经济水平的不断提高，我国的交通运输业也得到了很难好的发展。近几年来，我国的高速铁路迅速的发展起来了，并且取得了很大的成就。随着高速铁路的运营，对无线通信的服务质量也提出了新的要求。现如今，高速铁路的无线通信系统技术的研究已经成为了热点话题。GSM-R就是铁路数字移动办公通信系统，它是把GSM作为平台的铁路专用无线通信系统，是传送时速在500公里以内的高速铁路列控系统信息的最好平台。GSM-R技术的出现，不仅让铁路移动通信系统得到了升级，语音通信的质量得到了改善，而且还满足了铁路运输生产和指挥的需要，推动了铁路信息化的建设。

关键词：高速铁路；GSM-R；无线通信

铁路是一个国家国民经济的交通命脉和支柱产业，是一个国家重要的交通工具。在新中国成立以后，我国的铁路有了迅速的发展，不仅铁路的路网规模、和运输能力以及技术设备的水平得到了很大的提高，而且促进了我国经济的发展。随着铁路运输业的发展，高速铁路的无线通信系统不断地升级，装备的水平迅速的提高，从而致使我国高速铁路的安全性也随之不断地完善。

一、高速铁路环境中无线通信的特点

高速铁路环境中无线通信有五个特点，这五个特点分别是多普勒效应、无线覆盖、无线信道特征、快速切换、高衰耗。下面，作者将从这五个方面进行分析。

1、多普勒效应

多普勒效应对于高速铁路有着很大的影响。高速铁路主的无线传播环境要是以乡村开放环境为主，在这种环境下，反射体就会比较少，直射路径占有很大的优势，从而导致多普勒效应就比较的严重，对于高速铁路移动终端和基站的性能有很大的影响。它的频移不仅会给基站的解调信号产生很大的困难，导致误码的几率提高，而且还会对通信的可靠性形成不利的影响。

2、无线覆盖的特征

在高速铁路的环境下，无线覆盖的范围与公网是有些许不同的，无线覆盖是顺着铁轨进行线状的覆盖，而不是到面覆盖。在高速铁路上运行的列车经常会通过隧道、深沟以及路堑，在途经这些地方的时候，它的衰耗是非常大的，所以在这些地方就容易出现弱场区，通信中断的事情经常发生。这种现象对高速铁路有着重要的影响。

3、无线信道特征

就目前而言，我们国家对于高速铁路下的电波传播的研究还是比较的少，通常情况下，对于高速铁路中无线传播的预测主要是依据电波传播的模型来进行的。它主要由波导效应、延迟扩展比较低、专主导视距路径的地位等特征。

4、快速切换的特点

高速铁路中的列车在运行时，移动终端在随着高速移动就会致使它本身在穿越切换区的时间就会变短。如果终端移动的速度达到最快，它穿越切换区的时间比系统处理切换的最低时间小的时候，就会导致切换流程不能够完成，在这种情况下，通信就会中断，列车也就不能够正常的运行。

5、高衰耗的特点

高速铁路上的列车的车体主要是由金属车窗与面板所构成的，列车在运行的时候，车体就得处于一种完全封闭的状态，我们可以把这种状态下的车厢当做一个法拉第金属盒，在这种状态下，会增加路径损耗，大约20dB，这样大的损耗不能够满足通信系统的要求。所以在设计高铁的无线网络时，我们首先要对各种型号的列车进行穿透损耗测试，以最大损耗的列车为模型，这样以来，就能够得到正常的电平值。

二、GSM-R的技术的功能

GSM-R技术属于专用移动通信的一种，是专门为高速铁路所设计的一种通信系统，对高速铁路有着重要的影响。它主要是由基站子系统、网络子系统、运行与业务的支撑子系统、终端设备等四个部分组成，它具有自身的功能。

1、调度通信功能

GSM-R技术的这一功能有着许多的业务，比如：货运调度通信、应急通信、施工养护通信、列车的调度通信、牵引变电调度通信、道口通信、其他调度和专用通信。

2、列车尾部装置信息传送功能

这一功能主要是把尾部的风压数据反馈传输通道纳入到GSM-R的通信系统，这样以来就可以解决尾部风压数据的传输问题了。

3、车次号传输与列车停稳信息的传送功能

车次号传输与列车停稳信息对于高速铁路的运输管理和列车的行车安全有着很重要影响，这一功能不仅可以通过GSM-R电路交换的数据收集传输系统进行数据传输，而且还能用GPRS进行数据传输。

4、调车机车信号和监控信息系统传输功能

GSM-R技术的这一功能可以使地面的设备以及很多台列车设备之间的数据进行传输，而且还能记录进入以及退出的调车的相关信息。

5、调度命令传送功能

这个功能是列车行车安全重要的保障，是对调度范围内的调度员给司机下达的书面命令。这一功能提高了调度命令在传递过程中的速度，从而提高了工作的效率。

6、区间移动公务通信功能

在GSM-R技术的运用下，对于区间作业的信号、水电、通信、工务、桥梁守护、供电等部门的通信，工作人员只需要和车站的值班人员、各个部门的调度人员或者是自动电话用户进行联系即可。在突发状况下，作业人员还能够和司机进行通话联系。

7、列车控制数据传输功能

列车控制数据传输功能主要是实现列车和地面的双向无线数据传输，为车地提供安全的数据传输通道。

8、应急指挥通信话音和数据业务

这个功能是在突发事件情况下，能够与救急中心建立语音、图像、数据通信系统。

三、高速对GSM-R的影响

GSM-R技术在高速铁路中运用，会受到高速的影响，这种影响主要表现在：

1、对无线网络的规划会有影响

其网络规划会与切换关系、容量估算、小区切换带、重叠区规划等有联系。这些规划对无线网络有着重要的影响，是高速GSM-R无线通信系统建设的重要环节。

2、对误码率会有影响

这一影响，我们主要从下面的图表中进行分析。

3、对小区重选和越区切换有影响

对小区重选的影响主要是在高速列车运行时，会影响手机的呼叫；而对于越区切换的影响主要是表现在影响列车切换时的时间内的列车移动的距离。

4、会影响GSM-R网络同步性能

四、GSM-R网络干扰的优化措施

为了解决GSM-R的网络干扰，我们可以采用以下几个进行优化：

1、优化网络的流程

这一措施主要是通过测试与分析，发现系统中所存在的问题，这样以来，我们就可以对系统参数进行修改和调整，从而改进系统的性能。

2、优化网络工具

网络优化是一个循序渐进的过程，我们对于这个工程，要把收集到的数据进行分析，参数进行修改，优化网络工具是优化网络的一个重要的工作。

结束语

现如今，我国的高速铁路还在迅速的发展着，GSM-R技术也渐渐地运用到高速铁路的运行当中。这一技术的运用会促进高铁的发展。因此，对于高速铁路的GSM-R无线通信系统的研究是十分有必要的。

参考文献

[1]李富新.高速铁路移动网络覆盖方案的研究[J].邮电设计技术，2011（3）.

[2]李智昊.高速列车环境下的GSM网络优化[J].邮电设计技术，2013（4）.

[3]周长江.高速铁路发展概况及展望[J].科技交流，2012（9）.

作者：孙剑明

无线通信系统高速铁路论文 篇2：

高铁车载ATP“无线连接超时”故障浅析

摘 要：本文介绍了CTCS-3级列控车载设备的无线通信系统，并就其常见故障“无线连接超时”进行了详细描述。根据故障现象，结合故障数据，分析了故障原因，并提出了相应的解决方法。

关键词：ATP CTCS 无线连接超时 故障 通信 分析

近年來，我国高速铁路发展迅速，技术日趋成熟。自从2010年2月，郑西客专开通以来，西安铁路局后续又拉通西京、西广、西深，对于高铁车载ATP设备的维护有了一定的技术积累。

1 系统介绍

ATP，即Automatic Train Protection SystemL列车超速防护系统。ATP车载设备以接收到的地面信息为基础，由车载设备生成速度控制曲线，并实时与实际速度相比较，如果实际速度超过了速度控制曲线，车载设备就自动实施制动。CTCS3级ATP与CTCS2级ATP的区别在于增加了无线通信模块，由车载移动电台MT通过铁路专用网络GSM-R接收从RBC发来的实时路况信息和发送列车位置报告来控制列车运行。如图1所示。无线通信模块由车顶两个GSM-R天线、车内两个移动电台MT及ALA主备系各一套无线电接口模块RIM和RIME组成，提供两个独立的基于GSM/GSM-R技术的无线电通信渠道。这些渠道让车上子系统和路边控制系统（RBC无线闭塞中心）之间可以进行双向数据交换。

高铁开通运行以来，ATP发生故障次数很多，其中“无线连接超时”为最常见故障之一。在运行过程中，车载ATP的两套无线通信系统互相交换运行，当列车运行至相邻RBC交叉覆盖范围内时，两套无线通信系统进行交权。如图2所示。当网络连接失败时，ATP就会发生“无线连接超时”，触发最大常用制动。

2 故障现象

此类故障现象为：当车载ATP设备判断无线超时后，在DMI（人机交互界面）上显示故障文本“无线连接超时引起的制动”，并尝试重新连接RBC；10 s后，输出最大常用制动；制动40 s后，系统判断当前速度小于C2等级的允许速度时，降级为C2等级运行，否则将继续制动，直到当前速度小于C2等级时，转为C2等级运行。如在无线连接超时的规定时间内（10+40=50 s）与RBC重新连接上，则系统缓解制动，继续保持C3等级运行。如发生一系故障，进行单电台交权时，系统断开交权RBC并连接接收RBC的时间为15 s左右，所以会输出5 s左右的最大常用制动。

3 故障分析

发生故障后，必须分析故障原因做出正确处理以保证列车安全运行。一般根据故障现象先做简单判断，再下载故障数据做深度分析，采取现象、数据相结合的分析方法。以300S型ATP为例，具体分析如下。

（1）运行列车中，只有此次列车在此处发生一次“无线连接超时”，且发生在非交权区时，基本上可以判断为网络问题。这种情况下，车载ATP测试良好，车载数据分析未发现异常，结合通信数据就会发现是网络瞬间恶化或是网络受干扰所致。

（2）运行列车中，在某一处过往列车均发生“无线连接超时”，则是此处网络有问题，需查看通信数据，有可能是基站有故障，也有可能是此处存在干扰源，ATP良好。

（3）在某一区段，过往列车均发生“无线连接超时”，则是此区段网络方面有问题，需要通信部门、RBC中心协查。郑西发生过此故障，系RBC故障所致。

（4）某次列车在运行途中，所有交权区均发生“无线连接超时”，则必是单电台交权所致，通过通信部门查看通信数据可以知道是哪系电台工作异常。用分析软件JRU View查看Message start displaying plain text message项中BYTES变量是否含有FTMRTF 37（丢失备用无线电台）和ERRORE：17.00～17.33（此代码指出具体MT、RIM、SIM、GSM出现何种异常）。同时要根据现场检测观察，检查是否为MT或RIM硬件故障。同时需要下载dump数据察看RIM板内的DUMP数据，以确定是否为RIM的问题。如果判定为某硬件故障，则需更换其板件。如郑西线某次列车发生四次“无线连接超时”，查看DUMP数据发现故障代码“11E18”，意为RIME宕机，如若再发生第二次，则需更换此RIME板。如图3所示。

（5）某次列车在运行途中，从某一交权区之后均发生“无线连接超时”，则可能是某一系电台（RIM）中途宕机，具体分析方法同（4）。

4 结语

高铁列控车载技术属于我国新兴铁路技术，所以在运用中发生故障次数还是较多。在故障分析方面，还有许多需要进步的空间。“无线连接超时”故障属于列控C3级模式下特有故障，有C2级做后备保障，符合故障—— 安全原则，可以有效保证行车安全。本文提出的综合故障现象与数据的分析方法，希望对现场维护工作能够提供一定的参考。

参考文献

[1] 铁运[2012]211号.CTCS-3级列控车载设备技术规范（暂行）[M].中国铁道出版社.

[2] 范美琴.浅析300S车型C3模式无线连接超时故障[J].科技资讯，2012（35）.

作者：梁小艳

无线通信系统高速铁路论文 篇3：

新建线GSMR系统接入既有线的调试及开通

摘 要：随着中国高速铁路的建设，“四横四纵”的主框架已经建设完毕，后续的新建城际、延伸线、支线及联络线工程都依附在主框架下，逐渐发展为“八横八纵”的格局。新建线的GSMR无线通信系统需要接入既有线的通信网络，本文章以京津延伸线为例，简要介绍了新建线GSMR系统的调试及开通步骤。

关键词：GSMR；新建线； 既有线； 调试开通

缩略词及名词解释：

G网：GSMR铁路无线通信系统

C3线：CTCS3级列车控制系统的线路

既有线：已经投入使用运营铁路线路

新建线：新建的尚未投入使用的铁路线

公网：公共无线通信网络，如移动联通电信三大运营商的GSM网络

BSC：基站控制器（base station control）

MSC：移动业务交换中心（mobile switching center）

无委：国家无线电管理委员会

一、概述

随着中国高速铁路的建设，“四横四纵”的主框架已经建设完毕，后续的新建城际、延伸线、支线及联络线工程都依附在主框架下，逐渐发展为“八横八纵”的格局。新建线的GSMR无线通信系统需要接入既有线的通信网络，实际运用场景以京津延伸线工程为例。

京津城际延伸线天津站至于家堡站工程，自天津站城际场东咽喉引出，线路并行津秦客运专线北侧，至津秦K149公里处分叉，津秦线向北，京津延伸线向东，经塘沽站至于家堡车站。自K151+602公里标處（39°02.3000′，117°34.0667′）新建基站，至于家堡车站，使用新建京津城际延伸线GSMR无线通信系统。

京津城际延伸线线路示意图

京津城际延伸线的GSMR系统，新设的BTS（基站）依据批复的G网编号方案接入津秦BSC和北京局MSC。并线区段使用津秦线GSMR系统，新建部分需和既有系统发生切换，无线信号在分叉区空间相互交织影响。

二、GSMR系统的调试及开通

GSMR系统的调试及开通有以下三部分工作，需要按照顺序进行。分别是：无线频率清理和干扰排除、新线GSMR系统单机调试、接入既有线后的联调联试。

（一）无线频率清理和干扰排除

京津延伸线位于天津市市区至滨海新区，属于经济发达地区，公网基站布设密集度高，距铁路线近，信号覆盖面积广，无线信号强度大。公网GSM呈蜂窝状覆盖，基于用户数量的增加，大量使用蜂窝、微蜂窝的宏基站，进行小区分裂，及补强。公网基站发射功率大，出口电平达到30db，使用的窄波瓣多极化天线俯仰角小，覆盖范围广，经过测试在距离基站40公里处还能检测到所用频点。公网使用的频带紧临G网频带，公网频点产生交调、互调信号对G网频点有强烈的干扰（如中国移动使用的频点经过三阶互调和五阶互调后产生的寄生信号对G网频点产生同频、临频干扰）。经过电磁环境测试，发现了很多的干扰信号。依据电磁环境测试报告，在天津市无委的引领下对公网运营商基站使用频点进行排查及网络优化，重新规划铁路沿线周边基站的频率使用，尽量更换临近频点，及调整天线的俯仰角和发射功率等手段，清退干扰源。

（二）新线GSMR系统单机调试

在检验确认了京津延伸线基站及直放站设备的型号、材质、材料、安装工艺等符合相关规定的要求，天馈系统的馈线、漏缆、耦合器、功分器、防雷单元等连接正确安装紧固，隧道内漏缆安装牢固，馈线、漏缆的驻波比测试符合标准后对GSMR系统进行单机调试。

单机调试分以下三个步骤。

1.单机加电调试

检测设备是否可以正常加电启动，并验证单机功能及性能。

2.单系统工程调试

对BSC和MSC进行数据配置，通过拨打电话测试和数据传输测试，验证设备的单系统功能。

3.初步网优

对GSMR无线信号进行覆盖场强测试，并在天窗结束时间前下电关闭设备。依据场强测试结果，对所设置的BTS使用频点、发射功率，天线的方向角、俯仰角进行初步调整，直至达到接入津秦线既有系统的条件。

津秦线为既有C3线，已投入运输生产，GSMR系统承载着车地、车车语音通话业务、调度命令的下达业务和列车控制数据的传输等业务。京津延伸线为新建C3线，设备的调试不能影响津秦线系统的正常工作，否则会造成津秦线载客列车的降速及停车等严重后果。为保证津秦线的正常运营，只能在晚上不运营的维修天窗时间进行京津延伸线设备的调试，在天窗时间结束前将设备断电关闭。并通过实际运营列车试跑，检验津秦线的安全运行状态。在此阶段京津延伸线的设备都需要进行调试、测试、再调试、再测试的反复过程，达到接入既有系统进行联调联试阶段的条件。

（三）接入既有线后的联调联试

进入联调联试阶段后仍需在津秦线的维修天窗时间，使用轨器（动车、机车车头、轨道车、综合实验车等）在津秦线上运行，测试京津延伸线G网设备接入后的性能，并同时在京津延伸线上搭载运行测试，基于两条线的设备配置依据测试数据报告调整无线网络覆盖、发射功率、使用频点、切换关系等设置，并在下一个天窗时间进行复测。直至两条线GSMR系统软、硬件调整到互不干扰，能达到设计工作能力，并通过动态验收。

三、总结

随着中国铁路运营网的发展和中国高速铁路的建设，新建线和既有线的关联越来越紧密，并行、交越、分叉地区越来越多。GSMR系统不再单线工作，新建线无线通信系统的调试开通，要在不影响既有线的基础上，又要结合既有线系统的设置，全盘规划、分步实施、综合优化。

参考文献：

钟章队.铁路GSMR数字移动通信系统2007年中国铁道出版社.书号：9787113084813/03.

作者简介：张天（1980），男，汉族，北京人，学士，中级职称，项目经理，研究方向：中国高铁通信信号系统。

作者：张天