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无线通信在铁路铺架工程中的应用
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摘 要：将无线通信和GPS定位技术相结合，应用于铁路铺架工程中。介绍了无线通信网的结构、功能、频率选择和信令、软件，以及在无线网络基础上扩展的卫星定位系统。通过在工程中的应用，解决了工程调度、行车调度，监视和控制线路上各种运行车辆的安全运行，减少了事故的发生，提高了运行效率。
关键词：无线通信；GPS；信令；数据传输
在铁路铺架施工过程中，铺轨作业、工程运输、道床稳定、上渣、以及其他专业施工任何一个环节稍有疏漏就会造成巨大经济损失甚至造成不可挽回的后果。由于受现场施工设备、人员认识角度及技术水平等方面的限制，难免出现错误判断而造成指挥操作不当。因此基地调度人员需要及时掌握现场动态，制定出相应的行车计划指导现场施工。对于地形复杂的高山、交通不便的沙漠施工区，调度信息的传递和实时再现显得尤为重要和迫切。
无线通信发展至今，在现代通信领域中已经成为一种重要通信手段。由于无线通信系统投资低、建设快，设备可重复使用等特点，被广泛地应用到航海、气象、铁路、公路、水力、电力、林业、石油、军事等各个行业。GPS具有功能多、精度高、覆盖面广、应用成功范例多等特点，已经在全球得到广泛应用，有关资料表明GPS的民用占有量达到75%，全世界不完全统计已有300多万个民用接收机在使用，并在不断增加。将无线通信和GPS定位技术相结合应用于铁路铺架工程中，在遂渝铁路 进行了有益的探索，国内尚属首次。
1概述
遂渝铁路处于川东丘陵地区，设计里程144.273 km，桥遂总长占全线的2/3，桥隧多、能见度差、工期紧、任务量大。在铺架沿线有大量不同种类的行驶车辆和作业车拥入在一个闭塞区间。对机车进行作业管理，内容包括机车行走路线、速度、停车位置、车辆和车厢类型、牵引方式（相对车辆是推还是拉）和牵引数量等，使行车安全和机车调度成为铺架工程最重要、最紧迫、急需解决的问题。
为了保证铺轨工程的行车安全，加快工程进度，我们在遂渝铁路全线建立一个用于铺架工程的无线通信网络，同时应用GPS和计算机网络技术，在调度中心及时、准确、直观地显示机车的位置，沿线运行实时监控。通信网络经过调试、运行，整体性能稳定、可靠，为高效、安全的施工建设提供了可靠的保障，并多次得到业主好评。
2应用案例
系统方案主要解决遂渝铺架基地调度中心对沿线各站和机车的调度通信，监测行驶车辆的 运行状态。分为调度通信和GPS定位2个子系统。整个系统包括1个调度中心、10个固定站（前方指挥车）和8辆移动机车。其中，调度中心设在铺架基地调度室，固定站分别设在沿线各个车站。
2.1系统的主要功能及特点
（1）系统可实现铺架工程调度、行车调度和站间闭塞调度功能。
（2）建立在无线通信网基础上的GPS定位功能。
（3）调度室监视和控制线路上各种运行车辆的安全运行，显示屏直观显示机车的运行状态。包括车号、车次、告警状态、里程等信息。
（4）协助行车调度员完成指挥铺轨、卸渣作业中的车辆运行指挥和作业位置确定工作，具有车辆行驶中的声响告警功能。
（5）软件功能强，用户界面简洁、明了、实用。采用铁路行车的专用语句，通俗易懂。
（6）自动产生操作和告警记录，存入主、备计算机，永久保留。
2.2系统结构
无线通信传播条件很复杂，而且主要靠多径反射传播，所以有时信号深衰落达20 dB，这就要求信令系统有较高的可靠性。由于当地地形主要为丘陵，对电磁波的传输造成了严重的衰落。为使无线电通信网能够覆盖到全区间7个车站和沿线90%以上区域，充分提高通信效率，使调度信息和GPS数据传输快捷可靠，设2个一次中转站和1个二次中转站构成主干通信网。通信网服务区分为3个小区，在每个小区中设1个基站，基站通过无线接力，移动机车可自动越区转接。
一次中转站设在遂宁和北培，二次中转站设在潼南，3个中转站均由太阳能电源供电，全网实现全自动转接，无人值守。调度中心和沿线各车站设基地台，机车配置车载台，从而实现基地到各机车之间的通信联络。各机车上安装GPS 控制终端（包括GPS接收机、电台、控制器），经主干通信网，实时地将定位信息传到基地调度中心，显示在电子地图上。
无线通信系统采用450 MHz超短波，分话音通信和数字通信2个通道，各自独立工作，互不 影响。传输制式为异频单工。
调度中心为2台互连的工控机，RS232连接控制终端和电台，由电台完成整个系 统的通讯工作。在系统软件支持下，按台号对沿线各机车进行轮询，将数据信息存入数据库 。轮询周期可以设定，如果通道出错或有告警状态出现，中心会发出报警，直到机车确认后 报警结束。
为了保证通信质量，满足铺架施工中的实际需求，通信网中的主要设备选用性价比 高的产品。中转台选日本泰和公司专业的KG510，该中转台达到专业级水准，频率稳定度高，性能超群，并具有自动检测及故障告警功能。属台选用日本建伍公司的优质基地台。
通信网中转站均为高山中转站，站房在山顶修建，天线架设高度一般为10 m，并有避雷接地装置。中转站使用全向高增益天线，固定或移动机车使用吸盘天线。
2.3频率的选择
在无线通信网中，工作频率是影响通信稳定的重要因素，为了统一管理和分配，使用铁道部无委分配给临时通信的频点（450 M高端）。另外，施工区干扰较大，如高频电焊、火花干扰等，这些干扰频谱宽、强度大小不等，因此在网络中加用数字信令，在信噪比较差的条件下，仍能正常工作。
3应用及推广前景
该系统的应用及前景在铁路铺架工作、调度管理等方面将会十分广阔：
(1)采用无线通信技术、GPS技术、计算机网络技术，可以实现机车运行数据的实时动态再现，改变铺架施工单位的面貌，提高企业的现代化、信息化水平及管理能力。
(2)通过无线调度和对实时远程传输数据的分析，调度室能够了解现场动态，监控沿线机车，发现事故隐患，采取及时有效的措施，合理安排工程进度和行车计划。
(3)传统的无线电通信网仅实现了话音通信，而该通信网实现了远距离的无线电数据传 输，利用计算机面向调度和通过全新的调度管理手段，大大提高了工作效率，降低了生产成本。
无线通信和GPS技术的结合是铁路铺架企业在施工建设中开拓性的尝试，在提高施工水平、完善管理方式、增强行车安全等方面起到了比较好的作用。随着无线通信事业的发展和数字系统的日益成熟和完善，今后的发展趋势不是单一的通话，也不是单一的数据网，而是话音﹑数据、图像、信息兼容的综合网络。
作者：薛红喜（中铁三局集团公司河北 三河065201） 来源：现代电子技术
关键词：无线通信；GPS；信令；数据传输
在铁路铺架施工过程中，铺轨作业、工程运输、道床稳定、上渣、以及其他专业施工任何一个环节稍有疏漏就会造成巨大经济损失甚至造成不可挽回的后果。由于受现场施工设备、人员认识角度及技术水平等方面的限制，难免出现错误判断而造成指挥操作不当。因此基地调度人员需要及时掌握现场动态，制定出相应的行车计划指导现场施工。对于地形复杂的高山、交通不便的沙漠施工区，调度信息的传递和实时再现显得尤为重要和迫切。
无线通信发展至今，在现代通信领域中已经成为一种重要通信手段。由于无线通信系统投资低、建设快，设备可重复使用等特点，被广泛地应用到航海、气象、铁路、公路、水力、电力、林业、石油、军事等各个行业。GPS具有功能多、精度高、覆盖面广、应用成功范例多等特点，已经在全球得到广泛应用，有关资料表明GPS的民用占有量达到75%，全世界不完全统计已有300多万个民用接收机在使用，并在不断增加。将无线通信和GPS定位技术相结合应用于铁路铺架工程中，在遂渝铁路 进行了有益的探索，国内尚属首次。
1概述
遂渝铁路处于川东丘陵地区，设计里程144.273 km，桥遂总长占全线的2/3，桥隧多、能见度差、工期紧、任务量大。在铺架沿线有大量不同种类的行驶车辆和作业车拥入在一个闭塞区间。对机车进行作业管理，内容包括机车行走路线、速度、停车位置、车辆和车厢类型、牵引方式（相对车辆是推还是拉）和牵引数量等，使行车安全和机车调度成为铺架工程最重要、最紧迫、急需解决的问题。
为了保证铺轨工程的行车安全，加快工程进度，我们在遂渝铁路全线建立一个用于铺架工程的无线通信网络，同时应用GPS和计算机网络技术，在调度中心及时、准确、直观地显示机车的位置，沿线运行实时监控。通信网络经过调试、运行，整体性能稳定、可靠，为高效、安全的施工建设提供了可靠的保障，并多次得到业主好评。
2应用案例
系统方案主要解决遂渝铺架基地调度中心对沿线各站和机车的调度通信，监测行驶车辆的 运行状态。分为调度通信和GPS定位2个子系统。整个系统包括1个调度中心、10个固定站（前方指挥车）和8辆移动机车。其中，调度中心设在铺架基地调度室，固定站分别设在沿线各个车站。
2.1系统的主要功能及特点
（1）系统可实现铺架工程调度、行车调度和站间闭塞调度功能。
（2）建立在无线通信网基础上的GPS定位功能。
（3）调度室监视和控制线路上各种运行车辆的安全运行，显示屏直观显示机车的运行状态。包括车号、车次、告警状态、里程等信息。
（4）协助行车调度员完成指挥铺轨、卸渣作业中的车辆运行指挥和作业位置确定工作，具有车辆行驶中的声响告警功能。
（5）软件功能强，用户界面简洁、明了、实用。采用铁路行车的专用语句，通俗易懂。
（6）自动产生操作和告警记录，存入主、备计算机，永久保留。
2.2系统结构
无线通信传播条件很复杂，而且主要靠多径反射传播，所以有时信号深衰落达20 dB，这就要求信令系统有较高的可靠性。由于当地地形主要为丘陵，对电磁波的传输造成了严重的衰落。为使无线电通信网能够覆盖到全区间7个车站和沿线90%以上区域，充分提高通信效率，使调度信息和GPS数据传输快捷可靠，设2个一次中转站和1个二次中转站构成主干通信网。通信网服务区分为3个小区，在每个小区中设1个基站，基站通过无线接力，移动机车可自动越区转接。
一次中转站设在遂宁和北培，二次中转站设在潼南，3个中转站均由太阳能电源供电，全网实现全自动转接，无人值守。调度中心和沿线各车站设基地台，机车配置车载台，从而实现基地到各机车之间的通信联络。各机车上安装GPS 控制终端（包括GPS接收机、电台、控制器），经主干通信网，实时地将定位信息传到基地调度中心，显示在电子地图上。
无线通信系统采用450 MHz超短波，分话音通信和数字通信2个通道，各自独立工作，互不 影响。传输制式为异频单工。
调度中心为2台互连的工控机，RS232连接控制终端和电台，由电台完成整个系 统的通讯工作。在系统软件支持下，按台号对沿线各机车进行轮询，将数据信息存入数据库 。轮询周期可以设定，如果通道出错或有告警状态出现，中心会发出报警，直到机车确认后 报警结束。
为了保证通信质量，满足铺架施工中的实际需求，通信网中的主要设备选用性价比 高的产品。中转台选日本泰和公司专业的KG510，该中转台达到专业级水准，频率稳定度高，性能超群，并具有自动检测及故障告警功能。属台选用日本建伍公司的优质基地台。
通信网中转站均为高山中转站，站房在山顶修建，天线架设高度一般为10 m，并有避雷接地装置。中转站使用全向高增益天线，固定或移动机车使用吸盘天线。
2.3频率的选择
在无线通信网中，工作频率是影响通信稳定的重要因素，为了统一管理和分配，使用铁道部无委分配给临时通信的频点（450 M高端）。另外，施工区干扰较大，如高频电焊、火花干扰等，这些干扰频谱宽、强度大小不等，因此在网络中加用数字信令，在信噪比较差的条件下，仍能正常工作。
3应用及推广前景
该系统的应用及前景在铁路铺架工作、调度管理等方面将会十分广阔：
(1)采用无线通信技术、GPS技术、计算机网络技术，可以实现机车运行数据的实时动态再现，改变铺架施工单位的面貌，提高企业的现代化、信息化水平及管理能力。
(2)通过无线调度和对实时远程传输数据的分析，调度室能够了解现场动态，监控沿线机车，发现事故隐患，采取及时有效的措施，合理安排工程进度和行车计划。
(3)传统的无线电通信网仅实现了话音通信，而该通信网实现了远距离的无线电数据传 输，利用计算机面向调度和通过全新的调度管理手段，大大提高了工作效率，降低了生产成本。
无线通信和GPS技术的结合是铁路铺架企业在施工建设中开拓性的尝试，在提高施工水平、完善管理方式、增强行车安全等方面起到了比较好的作用。随着无线通信事业的发展和数字系统的日益成熟和完善，今后的发展趋势不是单一的通话，也不是单一的数据网，而是话音﹑数据、图像、信息兼容的综合网络。
作者：薛红喜（中铁三局集团公司河北 三河065201） 来源：现代电子技术
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