铁路应急通信系统的技术研究

王玫玫 中国铁通北京通信设备维护中心

铁路应急通信系统的技术研究

王玫玫 中国铁通北京通信设备维护中心

概 要近年来，随着铁路建设的快速发展，列车速度和密度不断提高，对运输安全和应急通信保障能力提出更高要求。当发生行车事故或严重自然灾害时，应急通信系统需要迅速及时将现场信息发送至应急指挥中心，使上级领导及时掌握现场情况，快速处置，并将各类指挥命令及时传达给现场相关抢险人员。由此可见，迅速、安全、保密、准确和畅通的铁路应急通信系统在铁路运输保障工作中起着重要作用。

1、铁路应急抢险通信系统的结构设计

1.1 系统结构

1)、网络结构

铁路数据通信网由主干网和基层网组成。主干网是铁道部与铁路局，铁路局与调度区间的通信网络，它主要是网状结构兼分层树形，这种结构有利于灵活的点到点通信且便于附加迂回路由。基层网负责调度区间至车站及车站间的通讯，主要为星型结构。主干网由于通信容量大，距离长，通信介质一般采用光缆，而基层网由于线路改造投资太大，现在还是光缆和同轴电缆混合传输的局面。网络结构和传输介质决定了接入通信设备的性能和访问权限，因此它们是规划整个应急抢险通信系统的基础。

2)、系统组成

根据网络结构，我们可以划分出应急抢险通信系统各级的所属设备。首先是应急救援中心的中心设备，分为路局救援中心设备和铁道部救援中心设备，主要功能是接入视频、多路电话、静态图和数据信号。下一级是车站侧设备，负责多路语音、数据信息的转按和基于宽带数传的视频宽带数据的接入。最底层是现场设备，它提供通话柱双绞线的接口，充分利用现有资源复接多路数字通信，为现场的图像、数据、电话提供平台。

1.2 设备的模块化设计

面对这样的大系统，首先我们根据铁路现场的实际情况和铁路通信网络机构的专用性来定义设计标准。

标准规范满足后根据功能需求划分出低耦合度的各个模块，如通信网由3类设备构成，这些设备虽然接口不同且实现的功能差异较大，但分析硬件底层会发现大部分设计开发具有冗余性，例如：处理器及其基本外围控制器，存储器，单通道语音的接入、输出等等。我们在前期设计可以考虑先实现基本模块再追加面向独立设备的附加功能模块，这样不仅可以节省投资而且大大缩短了开发周期。

以下我们举例分析。为了能够将动图、语音、数据、远程指挥等多种业务综合到同一平台上，提供多路语音通道，接收高频无线视频音频信号，同时提供2M接口、V.35数据接口及以太网接口的数据接入。基本模块应包括高速处理器、多媒体数据通路、存储器和语音模数转换等。现场设备附加模块有以2B+D为基础的ISDN数据接口，多路语音汇接桥、完成图像数据接入的以太网接口、可充电电池等子模块。车站设备附加模块有数据流转接模块、语音数据流分接模块、2M数据接口模块、宽带图像数据接收模块等。中心设备相应有视频解压缩模块、远程指挥信息流与语音数据复接模块、2M数据接口模块等。

2、铁路应急通信系统的接入技术

铁路应急通信系统所采用的各种接入手段，就是为建立铁路事故现场至铁路局指挥调度中心之间透明的传输通道。将事故现场的各种信息（图像、语音及数据）传送到指挥调度中心，从而保证各级应急指挥中心的指挥人员能对铁路应急抢险工作作出实时、准确的决策，并将各种指挥命令及时传达给现场相关抢险人员。

图1 通话柱接入方式应急通信系统示意

图2 光纤接入方式的应急通信系统示意

图3 无线接入方式的应急通信系统示意

图4 卫星接入方式的应急通信系统示意

2.1、通话柱接入方式

利用区间通话柱接通应急电话和上传静止图像的应急通信接入系统，是既有铁路线主要使用的一种现场接入方式。应急现场通信人员通过应急线接至铁路沿线各区间通话柱预留线接通应急救援电话，再通过静图笔记本终端设备，将相机采集到的静止图片利用已接通电话，经调制解调器和自动电话网连接至路局指挥中心静图服务器，通话柱接入方式应急通信系统示意如图1所示。

通话柱接入方式使用年限较长，只能传输静图，而且通信速率约为30到50kbps (与区间通话柱质量有关)，传输图像的数量和速度有限，现在一般使用于既有老铁路线，新建高速铁路已经不采用。现有通话柱接入系统的通道、设备和系统越来越不能满足铁道部、铁路局的静图传输要求。为了适应铁路对应急救援发展的要求，提高应急通信的质量和速度，现已逐步准备对现有通话柱接入系统进行改造。有线带宽方式采用便携式SHDSL调制解调器，经区间接线柱与小站SHDSL调制解调器连接接入SDH 2M传输设备，利用现有SDH设备提供基于2M通道与路局路由器连接进行图像传输。改造后应急通信尤其是图像传输速度和质量都有较大改善。

2.2、光纤接入方式

应急现场通信人员采用现场综合接入设备，将话音、图像和数据等信息通过光纤加光Modem的连接方式，传送至车站或区间接入点2 M通道，然后通过专用通道接至路局应急中心系统。光纤接入方式的应急通信系统示意如图2所示。

光纤接入方式采用光纤接入技术，传输容量和质量都很好，并且接人距离一般可达数十公里，但由于从应急现场到车站(区间)接入点需要临时布放光纤，光纤布放越长则所需时间越长，这对应急抢险是一个缺点。所以，光纤接入方式一般在新建铁路(无通话柱)事故现场距接入机房2KM范围内使用。另外，若事故现场距通信机房不超过200米，可采用直接从机房DDF接2M线连接至现场应急接入系统。

2.3、无线接入方式

应急现场通信人员采用现场综合接入设备，将话音、图像和数据等信息通过架设的5.8 G无线接入基站，传送至车站或区间接入点的2 M通道，然后通过专用通道接至路局应急中心系统。无线5.8 G接入方式的应急通信系统示意如图3所示。

5．8 G宽带无线接入方式具有开放频段，能提供高速、大容量数据语音业务，实现业务快速接人的特点。但是5. 8G无线接入方式发生事故时，需临时安装基站天线，而且事故现场的天线应与基站天线对上；因此应急通信人员要有经验，改接入方式适用于在视距范围内传播，若遇遮挡物则影响传输效果，目前一般在新建高速铁路距车站、区间接入点2 km以内障碍物较少的地点使用。

2.4、卫星接入方式

与地面通信系统相比，卫星接入虽然有延时较长的缺点，但却具有一些地面网络无法比拟的优点：覆盖面广，具有极佳的广播性能；传输不受地理条件的限制，组网灵活，利于推广多元化的多媒体应用；技术成熟，标准稳定等。基于卫星接入方式的铁路应急通信系统组网示意图如图4所示。

卫星接入的缺点是设备昂贵，体积庞大。设备搬运到现场比较困难，对于铁路的某些地段即使装运在通信车上也很难到达指定地点；需要采用专用仪表进行对卫星操作，一般都要采用自动伺服系统；需要临时租用卫星通道并支付租金。

3、结论及展望

安全是铁路运输的生命线，铁路事故时有发生。铁路事故每年给国家造成巨大的损失，铁路事故发生后，快速、准确、有序地进行救援，对于抢救伤者、减少事故损失、快速恢复正常运营至关重要。

随着通信技术的发展，用户需求的变化，在新技术跟踪方面未来还要做大量的工作，加之铁路应急通信系统设备比较复杂，但主要可以围绕以下几点展开: 关注国内外通信技术发展、减少设备数量、减轻设备重量问题、降低成本问题、提高系统整体的可靠性、解决现场图像传输设备的双向语音通信问题等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.19.145