数字通信技术在无线调车灯显设备中的应用

李学彦 栾学军

*工程师，＊＊助理工程师

《关于转发工业和信息化部有关150 MHz、400 MHz专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》(铁运办发 ［2010］1号文件)中规定，自2011年1月1日起，国家将停止对150 MHz、400 MHz频段内模拟对讲机型号的核准，全面推广数字对讲机，铁道部不再受理模拟制式的产品认定申请。北京铁路局根据铁道部运调技术电 ［2010］1191号电报要求，为做好数字无线调车灯显设备的推广应用，下发京运电 ［2010］229、648号电报，自2010年4月23日至2010年12月13日组织平调设备厂家在保定站对数字无线调车灯显设备进行试用。以下对数字无线调车灯显设备试用情况进行总结。

1 无线调车灯显设备发展概况及存在问题

早期铁路调车信号采用手信号灯 (旗)显示方式，安全和效率难以保证，特别是遇雨、雪、雾等恶劣天气及调动长大车列作业十分困难。

从20世纪80年代开始，北京局采用了无线电台进行调车指挥。80年代初期引进日本NEC电台，在丰台西编组站进行了应用，形成了“语音为主通话与音响并行”的无线调车设备。80年代中期，双音频控制交流点灯的无线调车设备投入使用。90年代初研制了运用单片微处理机技术，实现数字编码灯显和语音合成的无线平面调车设备。1994年铁道部召开了平面无线调车互检工作会议，总结了应用经验，为进一步推广应用该设备铺平了道路。1996年，铁道部制定了《铁路调车作业标准》(GB/T7178)，1997年制定铁道行业标准《铁路平面无线调车设备供货技术条件》(TB/T 2834-1997)。在此基础上设备型号不断翻新，功能更加完善，并在《铁路技术管理规程》中明确规定“调车作业应采用无线调车灯显设备，并使用规定频率，其显示方式须符合有关要求。”

北京局在2000年所有编组站、区段站、中间站平面调车已全面应用无线调车设备。目前全局共有无线调车灯显设备441套，其中专用调车机188套，本务机253套，调车手持台6500余台。使用10年来，有力地保障了调车作业人身安全，提高了作业效率，减轻了调车人员劳动强度。但由于既有调车灯显设备是基于模拟制式的，因此在多年的使用过程中也暴露出了一些无法弥补的安全问题和隐患，主要有以下几点。

1．无信令强插功能。调车组及相关人员使用相同的频点，具有相同的呼叫优先级，一旦遇到紧急情况，信道被语音通话占用，调车信令无法及时发出，使调车作业存在安全隐患。

2．频率资源紧张。铁道部无线电管理部门分配给无线调车灯显设备的使用频率只有16个，信道间隔为25kHz。在部分枢纽地区，频率使用非常紧张，如北京枢纽地区有近60台调车机，16个频率无法有效保证设备的正常使用，经多方努力，在北京市、铁道部无线电委员会支持下，又批复了12个频率，现共使用28个频率。

3．相互干扰严重。对于同频干扰、互调干扰没有有效的解决手段，调车作业受外界干扰较大，特别是在枢纽地区或靠近市中心的车站，正常的调车作业时常被其他通信干扰，给调车作业带来一定的安全隐患。

2 数字技术及无线调车灯显设备数字化

DMR(数字移动无线技术)是欧洲电信标准协会 (ESTI)为专用移动无线通信用户制定的数字无线通信标准。该技术应用于无线调车灯显设备后，除能实现模拟设备的全部功能外，还可实现调车信令的强插功能，提高频率资源的利用率，增强抗干扰能力，语音、信令通信更加可靠。原模拟无线调车灯显设备的很多缺点在数字技术中都得到了完美的解决。

1．信令强插功能。使用DMR数字电台的无线调车灯显设备，能实现信令强插。如调车作业中，调车信令能中断正在进行的语音通话，及时执行。由于数字无线调车设备中设置了信令优先级，调车作业中调车信令可以随时打断正在进行的话音通信，将信令优先发送到接收方，保证了在紧急情况下调车信令的及时传递。这对保证调车作业安全意义重大。

我的另一位朋友老周，是一个摄影爱好者，他和我住在同一个小区。我每个周末都能看到他长枪短炮地去乡间摄影。有一天，我在本市的摄影展上看到了他的作品。令我惊讶的是，老周的作品没有一幅不是以稻草为主题的——夕阳下的草堆、雨中的草屋、牛嘴里的草。我发现在老周拍摄的照片下面，清一色地配有一首诗。

2．节省频率资源。国家规定模拟电台的信道间隔为25 kHz，数字电台的信道间隔是12.5 kHz。按照目前16个调车频率计算，数字无线调车灯显设备的频率利用率是模拟的2倍，大大提高频率利用率，同时节省了频率资源。

3．抗外界干扰能力强。在模拟信道上，语音信号很容易被监听或干扰，而采用DMR数字技术后，设备具有自身的身份识别码 (ID)，如果不匹配，语音及信令是无法被干扰的，最大限度地防止外界干扰，确保调车作业安全。

4．双模特性。采用DMR技术的无线调车灯显设备通过配置，可以作数字电台使用，也可作模拟电台使用，这对实施无线调车灯显设备“模转数”过渡提供了便利条件。

3 现场试用情况

为了真实地考验数字无线调车灯显设备的可靠性，在保定站半年多的试用期内，对设备进行了4班交接连续试用 (电池除外)，因此试用期内设备使用时间相当于实际正常使用2年的时间。

3.1 存在的问题

设备试用初期暴露出许多问题，个别问题险些给调车作业造成严重后果，主要问题如下。

1．通话有回声。多个设备近距离进行通话时会产生回声问题，听不清对方说话，如图1所示。这个问题在设备功率较大或在司机室内尤为突出。

图1 设备功率较大或在司机室内通话有回声

2．信令反应慢，多次信令不能一次发出。发出的信令延时较长，不及时、不灵敏、反应慢。作业中“启动”，“连结”、“十车”、“五车”、“三车”、“停车”等信令不能可靠地一次发出，需按压2～3次按键重复发出。

3．对讲机死机。现场试用中多次出现对讲机死机情况，造成语音和信令不能及时发出。将电池卸下重新安装开机后恢复正常。

4．单组原配电池不能满足现场12 h工作时间。试用初期配备的原装1500 mAh电池连续工作时间短，有的使用不到8h。

3.2 问题的解决

对现场暴露的问题，多次组织设备厂家进行分析、研究，找出问题的根源，制定解决问题的办法，直至最后解决问题。

1．无线调车灯显设备试用初期，数字设备回声相对较大，电台厂家利用数字技术的特点，通过DSP进行数字滤波处理后，回声得到了较好的处理，现在能满足调车作业的需要。

2．无线调车灯显设备采用的数字电台具有多种格式的数据，试用初期调车信令采用的是一种长格式数据，信令时间较长，使连续发送的多帧数据间有冲突，造成了上述现象。后将调车信令改为短格式的数据，问题得到了解决。

3．对讲机内的控制板设计，对电磁干扰考虑不足，受干扰后，对讲机与控制板间出现断连，造成通信中断，致使设备不能正常工作。经设备厂家修改电路板后，没有再出现死机现象。

4．北京局试用的数字无线调车灯显设备手持台为MOTOROLA公司生产的8800型，其电池有2种规格，1500 mAh和2200 mAh锂电池，试用初期使用1500 mAh锂电池，改用大容量2200 mAh锂电池后，能够满足现场12 h工作需要。

3.3 试用和改进情况

2010年7月第1次改进手持台现场试用;2010年8月第2次改进的手持台和程序现场试用;同年9月第3次改进手持台和程序现场试验，设备稳定性、可靠性提高。2010年12月，铁道部召开了数字无线调车灯显设备现场试验审查会。与会专家对数字无线调车灯显设备给予了高度的肯定。

目前，无线调车灯显设备已在多个铁路局投入使用，北京铁路局计划更新的设备全部使用数字无线调车灯显设备，4年内全部完成“模转数”实施工作。

4 功能拓展

数字技术在无线调车灯显设备上的应用，不仅局限于现有的功能，还有很大的扩展空间。

1．调车单的传送。目前调车作业使用的调车通知单都是纸质的，由调车领导人打印、传真或手工填写，通过不同方式传递给调车指挥人和调车组成员，以及参与调车的相关人员。这种传达方式作业效率较低，遇作业计划变更或天气不良等原因，计划重新传达时间较长;阴雨天作业，纸质调车通知单又极易被雨水淋湿，均给正常调车作业带来影响。使用数字无线调车设备，利用数字电台的数传功能，可实现将调车作业通知单直接用无线方式传输给调车组每位调车人员的手持台和司机机控器，调车人员可以通过数字通信手持台对调车计划进行查看和核对，极大节省了计划传达时间。数字通信设备同时还具备防震、防雨淋、背光、语音播报等特点，解决了纸质调车单存在的很多问题，能很好地为调车作业服务，提高了作用效率。

2．调车作业信息的上传。数字无线调车设备的使用，为规范调车作业标准、实现调车作业全过程监控提供了有利条件。数字设备可方便地实现对调车作业中钩计划、调车信令、语音通话等内容进行实时存储，便于管理人员进行及时的采集、查询和分析。

3．无线覆盖。目前，专用线调车作业由于作业区距离较远和受地形限制等情况，区长台的覆盖范围常常不够，会造成通信中断，调车领导人无法及时掌握作业进度和作业情况。数字平调设备可利用数字中继台进行IP联网，延长通信距离，有效地解决无线覆盖问题。

4．防溜管理。在数字对讲机中增加对防溜器具的识别部分，能对防溜器具使用和作业情况进行实时监督、管理。

5．定位功能。数字对讲机具备的无线定位功能，将有助于车站运输指挥人员及时掌握现场作业人员位置，为保证作业和人身安全创造条件。

5 结束语

数字技术的出现是技术发展的必然，是社会进步的需要。数字技术通过在铁路调车作业中广泛的应用，不断的完善，必将为铁路的调车作业安全、高效创造良好的条件，带来深远的影响。

［1］ 谢辉．应急调度指挥通信系统的研究与应用［J］．铁道通信信号，2011(7):79－80．

［2］ 张杰．无线列调系统在区域联锁模式下的应用［J］．铁道通信信号，2011(1):53－54．