我國鐵路無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無線列車調(diào)度、鐵路區(qū)間的移動語音通信及道口預(yù)（報）警等數(shù)據(jù)無線傳輸功能，在鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。鐵路既有的單信道模擬制式無線通信設(shè)備主要為滿足語音通信設(shè)計(jì)，長期以來一直存在著樞紐地區(qū)同頻干擾嚴(yán)重，信道接入困難，語音不清晰，數(shù)據(jù)與話音爭奪信道并相互干擾等問題，已不適應(yīng)日益增長的運(yùn)輸生產(chǎn)需求，尤其是鐵路沿線維護(hù)、檢查、維修的工務(wù)人員通信需要。

1鐵路沿線施工防護(hù)無線通信現(xiàn)狀與需求分析

1.1施工防護(hù)通信現(xiàn)狀

目前，鐵路工務(wù)人員采用的防護(hù)技術(shù)手段是：當(dāng)一個班組需要進(jìn)行鐵路施工時，需在鐵路沿線的車站內(nèi)設(shè)置駐站防護(hù)員，同時在施工現(xiàn)場前后800m分別設(shè)置安全措施，安排施工防護(hù)人員和施工負(fù)責(zé)人，還需根據(jù)實(shí)際的通信情況安排中間聯(lián)絡(luò)員。駐站防護(hù)員與施工防護(hù)員必須保持3～5min通話一次，進(jìn)行列車運(yùn)行的預(yù)報和確認(rèn)。當(dāng)列車靠近時，由駐站防護(hù)人員用固定臺通知現(xiàn)場防護(hù)人員，再由現(xiàn)場防護(hù)人員通知施工人員下道。這種防護(hù)手段存在以下問題：（1）在部分較長區(qū)間，車站與施工現(xiàn)場無線通信不通暢，現(xiàn)場防護(hù)人員呼叫不到駐站人員或需要設(shè)置多級中間聯(lián)絡(luò)員；（2）在相鄰的2個工區(qū)同時施工時，通信容易相互串?dāng)_；（3）針對偏遠(yuǎn)的站點(diǎn)或長大區(qū)間，一個工區(qū)內(nèi)架設(shè)多個基站，無法跨區(qū)跨基站通信；（4）工區(qū)內(nèi)中轉(zhuǎn)臺維護(hù)與管理不夠規(guī)范，沒有故障弱化機(jī)制，不能滿足緊急情況下的及時通信；（5）區(qū)間隧道多，隧道內(nèi)通話距離不到500m，隧道內(nèi)外不能互通；（6）沒有統(tǒng)一指揮調(diào)度管理功能，無線對講缺乏有效的管理規(guī)范。

1.2通信數(shù)字化趨勢

由于專網(wǎng)模擬技術(shù)發(fā)展的局限性，現(xiàn)有模擬無線通信技術(shù)在鐵路施工防護(hù)通信上存在以下弊端：（1）頻率資源緊缺，不能滿足電務(wù)、工務(wù)、供電、鐵路公安等多部門、多線路的通信需求，時常無法分配合適的頻率。（2）相鄰工區(qū)干擾或非法電臺串頻干擾影響正常通信。（3）工務(wù)施工防護(hù)系統(tǒng)逐漸走向科學(xué)化、信息化，對統(tǒng)一調(diào)度管理平臺的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求越來越迫切；現(xiàn)有技術(shù)體制無法滿足多樣化、信息化的需求。（4）現(xiàn)有模擬通信單靠連續(xù)語音控制靜噪系統(tǒng)（CTCSS）信令加密，無法避免同頻干擾及非法竊聽或盜用沿線通信系統(tǒng)中轉(zhuǎn)基站。（5）無噪聲抑制技術(shù)在鐵路沿線受到諸多信號干擾，抗干擾性差，因此現(xiàn)有模擬系統(tǒng)無法保證鐵路沿線通信信息安全。2009年12月，工業(yè)和信息化部發(fā)布的666號文件，明確提出我國模擬對講機(jī)向數(shù)字對講機(jī)過渡的時間表，在2011年底停止模擬對講機(jī)的型號核準(zhǔn)，2016年全面停止模擬對講機(jī)的使用。隨后鐵道部向全國18個鐵路局（公司）轉(zhuǎn)發(fā)工業(yè)和信息化部666號文件，要求2011年底基本實(shí)現(xiàn)從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變的工作目標(biāo)。

2鐵路沿線施工防護(hù)數(shù)字無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1施工防護(hù)數(shù)字無線通信系統(tǒng)建設(shè)方案

為了滿足鐵路沿線施工防護(hù)通信需求，建議鐵路沿線安全施工防護(hù)系統(tǒng)采用具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的警用數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)（PDT）的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)。在沿線架設(shè)數(shù)字基站，各基站之間通過鐵路局內(nèi)部IP鏈路或E1鏈路進(jìn)行連接組網(wǎng)。數(shù)字IP互聯(lián)技術(shù)將引入高質(zhì)量、高保真的數(shù)字語音通話，實(shí)現(xiàn)個呼、組呼、全呼等多種呼叫功能及錄音、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、雙時隙通話、短數(shù)據(jù)傳輸（短信息、GPS）等個性化管理功能。該系統(tǒng)具有反應(yīng)快捷、功能強(qiáng)大、一呼百應(yīng)等優(yōu)勢，同時節(jié)省稀缺的頻率資源，非常適合鐵路沿線的無線通信需求。根據(jù)覆蓋面積和環(huán)境要求，選擇在鐵路沿線車站或現(xiàn)有通信機(jī)房架設(shè)數(shù)字無線通信基站，單基站覆蓋半徑在7～15km，各基站通過IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因此覆蓋面積則為各基站覆蓋面積之和，最終實(shí)現(xiàn)長大區(qū)間覆蓋，工區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)跨基站呼叫，并根據(jù)工區(qū)距離對基站進(jìn)行分組，同屬一個工區(qū)內(nèi)的基站屬于同一組，工區(qū)間相互獨(dú)立，又可在重大事件中進(jìn)行互聯(lián)互通，統(tǒng)一調(diào)度。通過配備內(nèi)置GPS模塊的數(shù)字對講機(jī)，實(shí)現(xiàn)對施工人員、巡道工、軌檢車等的定位跟蹤功能。通過數(shù)字調(diào)度平臺可實(shí)現(xiàn)通過電腦對人員呼叫、管理和定位跟蹤，以及對基站設(shè)備的遠(yuǎn)端管理和維護(hù)。數(shù)字無線通信系統(tǒng)基站是由主站和從站組成。每套系統(tǒng)只設(shè)一個主站，但可以與多個從站互聯(lián)。從站通過IP鏈路（有線IP鏈路、微波鏈路、網(wǎng)橋鏈路、3G無線鏈路等）與主站相連，進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)通信。所以在鐵路沿線各基站站點(diǎn)中，需要選出一個基站為IP互聯(lián)系統(tǒng)主站，其余各基站點(diǎn)則規(guī)定為從站。通過利用鐵路內(nèi)部IP網(wǎng)絡(luò)資源，各從站與主站通過IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)沿線各站點(diǎn)基站互聯(lián)互通，所有基站覆蓋下的對講機(jī)一呼百應(yīng)的目的。系統(tǒng)建成后，可以對各基站進(jìn)行單獨(dú)分群，通過撥群號碼可使各基站下的終端群內(nèi)進(jìn)行呼叫，而其他群則聽不到。IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)見圖1。IP互聯(lián)模式在基于TCP/IP傳輸?shù)倪^程中，數(shù)字無線移動通信（DMR）協(xié)議由TCP/IP協(xié)議和處于應(yīng)用層的傳輸協(xié)議承載。因此，在IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，可以認(rèn)為IP互聯(lián)僅僅改變的傳輸介質(zhì)，DMR移動終端或中轉(zhuǎn)臺所支持DMR協(xié)議的業(yè)務(wù)不會受到影響?；綢P組網(wǎng)見圖2。

2.2隧道解決方案規(guī)劃

在多而復(fù)雜的鐵路隧道群中，隧道長短不一，列車上行與下行分開，隧道內(nèi)無線信號衰減嚴(yán)重，對沿線施工防護(hù)通信造成很大難度。目前大多數(shù)列調(diào)隧道覆蓋系統(tǒng)采用450MHz頻段光纖寬帶直放站，車站臺連接直放站近端機(jī)，近端機(jī)通過光纖可連接多路安置在隧道內(nèi)部的遠(yuǎn)端機(jī)，實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)部信號的覆蓋。施工防護(hù)系統(tǒng)可利用原列調(diào)隧道覆蓋系統(tǒng)解決施工防護(hù)通信系統(tǒng)信號覆蓋問題。數(shù)字IP互聯(lián)安全施工防護(hù)系統(tǒng)建成后，利用信號耦合方式把基站信號耦合至列調(diào)直放站近端機(jī)，此時信號通過光纖傳至隧道內(nèi)部的遠(yuǎn)端機(jī)，消除信號盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)全線路的無縫覆蓋。直放站連接方法見圖3。

2.3鐵路沿線施工防護(hù)數(shù)字無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

鐵路沿線施工防護(hù)數(shù)字無線通信系統(tǒng)建成后，沿線無線信號覆蓋穩(wěn)定，全路段90％以上無盲區(qū)，車臺通話質(zhì)量達(dá)到4級以上，手持終端在時速90km行駛的車中通話質(zhì)量達(dá)到4級以上；還可實(shí)現(xiàn)以基站為單位，沿線基站在同一工區(qū)下視為一個群，該工區(qū)內(nèi)鐵路施工防護(hù)員工群內(nèi)可以自由通話，其他群（工區(qū)）無法聽到聲音，做到互不干擾；領(lǐng)導(dǎo)在指揮中心的IP調(diào)度臺可呼叫任意鐵路工區(qū)、站、人員；各鐵路工區(qū)工作人員可以呼叫中心IP調(diào)度臺；指揮中心調(diào)度平臺提供有線互聯(lián)接口，可以實(shí)現(xiàn)對講機(jī)與有線電話互聯(lián)；提供指揮中心有線和無線集成的數(shù)據(jù)和語音接口，建設(shè)廠商根據(jù)該接口開發(fā)調(diào)度界面，在指揮中心的調(diào)度座席上實(shí)現(xiàn)有線和無線通信的統(tǒng)一指揮調(diào)度。