DMR技术在列车尾部安全防护装置上的试验

崔连平 张孝良

崔连平:朔州车务段 助理工程师 036000 山西朔州

张孝良:北京中瑞特通讯科技有限公司 高级工程师 100070北京

1 列车尾部安全防护装置系统简介

目前，列车尾部安全防护装置 (以下简称列尾)已在铁路上得到广泛应用，列尾的应用取消了传统守车作业模式，保障了铁路的运输安全，提高了运输生产效率。现有列尾系统主要由列车尾部主机、列尾机车控制电台和司机控制盒三部分组成。列尾装置应具有标识列车尾部标志、风压检查、辅助排风制动、电池欠压和主管风压不正常自动报警等功能。由于现有列尾系统采用模拟通信技术，在设备应用中存在以下问题。

1．无线列调列尾系统与无线列调系统之间的同频干扰严重，导致枢纽地区查询列车尾部风压困难，影响发车。

2．在不利于无线电传播的弱场区段，如山区、多隧道区段，需使用移动中继器，摘挂作业劳动强度大、效率低。

3．模拟通信可靠性不高，模拟列尾采用FFSK调制方式进行通信，在受到干扰和弱场情况下，通信成功率低。特别是大秦铁路开行万吨列车时，列尾系统需加挂移动中继器才能保证大部分区段列尾系统的正常使用。

2 列尾数字化可行性分析

随着科技的进步，数字技术作为无线通信技术的发展趋势已日臻成熟。铁道部办公厅下发的办运发【2010】1号文件，《关于转发工业和信息化部有关150 MHz和400 MHz专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》中明确指出:“自2011年1月1日起，国家将停止对150、400 MHz频段内模拟对讲机型号的核准，全面推广数字对讲机，鼓励科研单位、生产企业采用铁路专用双工频率资源和数字无线电信道机”。

DMR(Digital Mobile Radio)是国际ETSI组织提出的最新专用数字通信系统标准，作为新一代数字通信系统，DMR支持多种业务，支持模拟通信系统升级为数字系统，它所用的调制方式为4FSK。DMR是一种开放式标准，目前国内外厂家采用DMR技术的数字产品已经成熟，产品种类齐全，在技术上极大地支撑了数字化列尾产品的开发。

列尾装置采用数字技术可具备以下优势。

1．节省频率资源。DMR技术采用12.5 kHz或者6.25 kHz信道间隔，模拟带宽为12.5 kHz或者25 kHz。由于数字化中的语音编码一般采用参量编码方法，它不是把语音信号的波形进行编码，而是提取产生语音信号的特征参数并对特征参数进行编码传输，传输速率一般在1.2～4.8 kb/s，因此可以满足数字列尾的带宽要求，意味着频谱利用率更高。

2．抗干扰能力强。DMR采用4FSK方式调制，模拟语音信号首先经过A/D变换和语音编码变换成数字信号，通过对语音和数据的数字化，以数字编码和数字调制的方式，并采用数字信号处理方法进行优化，提高了通信的抗干扰能力。

3．数据通信能力强。传输距离远、可靠性高、通信数据可强插、传输速率高、纠错能力强。列尾装置采用信道编、译码，可提高数字传输系统的可靠性。方法是通过在数据编码输出的序列中按某种规则加入一些多余码元作为差错控制用的监督码，接收端根据这种规则可以发现错误或自动纠正错误，从而有效地提高数据通信能力。

4．数字电台在数据传输时较FFSK安静，产品更加人性化。

列尾通信数字化，首先面临的就是与现有模拟列尾设备的兼容性问题，数字无线电台可以数字和模拟兼容，通过列尾产品设计也可实现与在用设备的完全兼容。在列尾作业建立一一对应关系时，首先采用模拟方式通信，通过通信协议识别设备属性，最终确定设备的工作方式。

3 现场测试情况

秦皇岛车务段在柳村南站对列尾装置生产厂家提供的设备进行了列尾无线通信效果的现场测试。测试分为拉距对比测试和现场对比测试2个步骤，测试情况如下。

3.1 拉距对比测试

试验环境:平原地区市内道路，有建筑物遮挡的区域。

测试步骤:数字和模拟控制电台各一套放置在工区固定地点，数字和模拟列尾主机各一套放置在测试汽车上，从1000 m处开始用模拟、数字方式分别测试“查询列尾风压”功能，每100 m一个测试点，每一个测试点进行50次测试，测试人员分别做测试记录。

试验情况:1000 m时，数字和模拟设备通信成功率均为100%;1000～1600 m，模拟设备通信成功率递减至模拟接收门限值;而数字设备通信成功率，1600 m处为98%，2800 m处为93%，3200 m处为0%。模拟方式与数字方式实验对比情况如图1所示。

3.2 现场比对测试

实验环境:本次实验采用点对点远程数据传输，在柳村南站二场内，万吨组合车列，车长1350 m，线路状况具有弯道，地形为平原地带，有立交桥及建筑物遮挡。

测试步骤:将数字和模拟控制电台各一套安置于机车头部，数字和模拟列尾主机各一套安置于列车尾部，分别进行200次功能测试，测试人员分别做测试记录。

试验情况:在同等场强覆盖、同等通信距离下，数字设备通信成功率为99%，模拟设备的成功率仅为30%。

3.3 实验结论

1．在相同条件下，数字通信比模拟通信成功率高。

2．数字通信比模拟通信传输距离远。

3．尽管从实际测试数据来看，数字通信的最大距离可能会比模拟通信距离远1倍左右，但在此情况下，通信传输的鲁棒性 (Robustness)不好，稳定性无法保证。

［1］ TB/T2973-2006.列车尾部安全防护装置及附属设备［S］ .

［2］ TB/T3052-2002.列车无线调度通信系统制式及主要技术条件［S］ .

［3］ 铁道部办公厅.办运发【2010】1号.关于转发工业和信息化部有关150 MHz和400 MHz专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知［R］ .