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區(qū)間中繼臺數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)方案 1 概述 隨著鐵路運輸?shù)娘w速發(fā)展，要求無線列調(diào)系統(tǒng)能可靠地實現(xiàn)行車調(diào)度語音通信，并提出由該系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。目前由無線列調(diào)系統(tǒng)承載的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)有DMIS調(diào)度命令無線傳輸、無線車次號傳輸、列車尾部信息。（TMIS路徑信息） 在山區(qū)鐵路，由于地形、地物極大地限制了無線電波傳播，使得無線列調(diào)場強(qiáng)分布特性極差，降低了通信可靠性。因此，山區(qū)鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)可靠實現(xiàn)無線語音、數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的前提條件是處理好弱場區(qū)的無線場強(qiáng)覆蓋。 山區(qū)鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)采用區(qū)間中繼臺組網(wǎng)方式，以有線電路連接車站電臺和區(qū)間中繼臺，形成類似于GSM-R的小區(qū)覆蓋，以部標(biāo)規(guī)定的頻率資源和較小的投資代價，可靠地解決弱場區(qū)場強(qiáng)覆蓋；采用區(qū)間中繼臺解決弱場區(qū)場強(qiáng)分布的組網(wǎng)方式，借助車站電臺與區(qū)間中繼臺之間的全雙工有線數(shù)字通道滿足既有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，并為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了優(yōu)良的傳輸平臺。采用區(qū)間中繼臺解決弱場區(qū)場強(qiáng)覆蓋的組網(wǎng)方式，數(shù)據(jù)信息通過有線和無線相結(jié)合的方式實現(xiàn)地面和機(jī)車之間的可靠雙向傳輸。 2 綜合平臺 2．1 無線信道平臺 地面設(shè)備（車站電臺、區(qū)間中繼臺）采用軟件無線電技術(shù)，實現(xiàn)多路射頻信號的同時接收，見圖1。 高端發(fā)射機(jī) 低端接收機(jī) 雙 工 器 圖1 信道示意圖 說明： （1） 低端接收機(jī)采用軟件無線電技術(shù)，可以同時預(yù)置450～460MHz頻段范圍4個信道，實現(xiàn)4個信道的射頻信號同時接收。 （2） 數(shù)據(jù)信息發(fā)送由高端發(fā)射機(jī)完成。 （3） 數(shù)據(jù)信息接收由低端接收機(jī)完成。 （4） 低端接收機(jī)平時處于守侯接收狀態(tài)。 （5） 高端發(fā)射機(jī)工作頻率為無線列調(diào)工作頻組的fi（i=1、2、3）。 也可采用獨立的數(shù)傳接收模塊，見圖2 高端發(fā)射機(jī) 無線列調(diào)接收機(jī) 雙 工 器 數(shù)據(jù)傳輸接收機(jī) 功 分 器 圖2 信道示意圖 2．2 有線通道平臺 車站 電臺 區(qū)間中繼臺 區(qū)間中繼臺 區(qū)間中繼臺 區(qū)間中繼臺 2B+D 圖3 有線通道示意圖 說明： 2B＋D接口是一種全雙工數(shù)字通信接口，用戶使用速率為144kbit/S，使用時分復(fù)用技術(shù)獲得。使用一個完整的B通道（64Kbit/S）傳送話音，另一個B通道用于系統(tǒng)管理，D通道（16Kbit/S）用于數(shù)據(jù)傳輸。 3 DMIS調(diào)度命令無線傳送 采用有線和無線相結(jié)合的方式將DMIS調(diào)度命令經(jīng)車站電臺和區(qū)間中繼臺傳送到機(jī)車電臺。為了保證DMIS調(diào)度命令的可靠傳送，在車站電臺和區(qū)間中繼臺設(shè)備中采用軟件無線電技術(shù)或獨立的數(shù)據(jù)傳輸接收模塊同時接收多路射頻信號。因此，可以設(shè)定車站電臺和區(qū)間中繼臺同時接收無線列調(diào)當(dāng)前工作頻組的f4和DMIS無線車次號工作頻率（457.550MHz）。 3．1 系統(tǒng)主要功能 滿足DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的要求，詳細(xì)功能見鐵道部制定的DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。 3．2 系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)備組成 系統(tǒng)由DMIS設(shè)備、無線列調(diào)系統(tǒng)設(shè)備（車站電臺、區(qū)間中繼臺和機(jī)車電臺）、無線車次號車站接收解碼器、TAX2型機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置（以下簡稱TAX2箱）、DMIS無線車次號數(shù)據(jù)采集編碼器(以下簡稱DMIS車次號編碼器)、調(diào)度命令車站轉(zhuǎn)接器（以下簡稱車站轉(zhuǎn)接器）、調(diào)度命令機(jī)車裝置等構(gòu)成。見圖3所示。 調(diào)度所、車站和機(jī)車的DMIS調(diào)度命令無線傳輸設(shè)備配置與DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范相同。 為滿足在區(qū)間傳送DMIS調(diào)度命令的需要，無線列調(diào)通信系統(tǒng)的區(qū)間中繼臺增加發(fā)送DMIS調(diào)度命令和接收DMIS調(diào)度命令機(jī)車裝置發(fā)送的自動、手動確認(rèn)信息的功能。 3．3 通道選擇 3．3．1 調(diào)度所與車站之間利用DMIS通道； 3．3．2 車站和區(qū)間中繼臺至機(jī)車方向利用無線列調(diào)通道； 3．3．3 機(jī)車至車站或區(qū)間中繼臺方向利用DMIS無線車次號通道； 3．3．4 車站電臺與區(qū)間中繼臺間利用無線列調(diào)數(shù)字傳輸通道。 3．4工作頻率 3．4．1 車站至機(jī)車方向采用無線列調(diào)工作頻率（結(jié)合具體情況由設(shè)計確定采用同頻或異頻）； 3．4．2 機(jī)車至車站和區(qū)間中繼臺方向采用DMIS無線車次號工作頻率。 3．5設(shè)備配置 3．5．1 除區(qū)間中繼臺之外，其他設(shè)備的配置與鐵道部制定的DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。 3．5．2 區(qū)間中繼臺發(fā)射工作頻率按f1,f2,f3交替配置，固定接收當(dāng)前工作頻組的f4。根據(jù)部標(biāo)，機(jī)車至車站和區(qū)間中繼臺方向采用DMIS無線車次號工作頻率，與區(qū)間中繼臺的接收頻率f4不在同一個頻組，這樣就要求區(qū)間中繼臺能接收兩個不同頻率的信息。由于DMIS調(diào)度命令機(jī)車機(jī)車裝置發(fā)送自動、手動確認(rèn)信息耗時通常為幾百毫秒，區(qū)間中繼臺采用掃描接收方式已經(jīng)不能滿足可靠接收的需要，因此在區(qū)間實現(xiàn)DMIS調(diào)度命令傳送時，區(qū)間中繼臺必須能完成兩路不同頻率信息的同時接收，采用軟件無線電技術(shù)或獨立的數(shù)據(jù)傳輸接收模塊可以滿足需求。 圖3 DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)構(gòu)成 行車調(diào)度臺 DMIS 總機(jī) DMIS通道 DMIS通道 區(qū)間中 繼臺1 無線列調(diào) 車站臺 …... 機(jī)車電臺 DMIS無線車 次號車站解碼器 車站轉(zhuǎn)接器 DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺2 區(qū)間中 繼臺n …... 機(jī)車電臺 DMIS無線車 次號車站解碼器 車站轉(zhuǎn)接器 DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺1 區(qū)間中 繼臺2 區(qū)間中 繼臺n 無線列調(diào) 車站臺 3．6 工作過程 3．6．1 行車調(diào)度臺、DMIS車務(wù)終端至車站轉(zhuǎn)接器的工作過程與DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范完全一致。 3．6．2 車站轉(zhuǎn)接器控制無線列調(diào)車站電臺建立信道，車站電臺建立對區(qū)間中繼臺的廣播通信，車站轉(zhuǎn)接器向車站電臺發(fā)送的調(diào)度命令信息同時經(jīng)車站電臺轉(zhuǎn)接至區(qū)間中繼臺發(fā)射。 3．6．3 DMIS調(diào)度命令機(jī)車裝置在接收和處理DMIS調(diào)度命令的工作過程與DMIS調(diào)度 命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范完全一致。 3．6．4區(qū)間中繼電臺將收到的DMIS調(diào)度命令機(jī)車裝置發(fā)送的自動確認(rèn)、手動確認(rèn)信 息通過有線傳輸通道傳給車站電臺，并由車站電臺轉(zhuǎn)換為無線車次號車站接收解碼器 所需的信號。 3．6．5 車站轉(zhuǎn)接器接收到通過DMIS無線車次號車站接收解碼器發(fā)來的自動確認(rèn)、手 動確認(rèn)的工作過程與DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范完全一致。 3．6．6 行車調(diào)度臺在調(diào)度命令發(fā)出后15秒內(nèi)收不到機(jī)車自動確認(rèn)信息的處理過程與 DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范完全一致。 3．7 傳輸可靠性分析 3．7．1 調(diào)度命令發(fā)送時序 調(diào)度命令車站轉(zhuǎn)接器啟動車站電臺和區(qū)間中繼臺，發(fā)異頻車站呼叫機(jī)車3秒信令等待1秒（回鈴時間）發(fā)送FFSK信息（0.6-2.8秒）。 調(diào)度命令發(fā)送占用信道時間：最小4.6秒，最大6.8秒，F(xiàn)FSK信息傳送最大2.8S。 3．7．2 自動、手動確認(rèn)信息發(fā)送時序 機(jī)車電臺啟動發(fā)射（0.1秒）發(fā)送FFSK信息（0.6秒），信道占用時間：大致0.7秒。 3．7．3 以機(jī)車200Km/h的時速計算 車站電臺和區(qū)間中繼臺建立與機(jī)車電臺的無線通道用時3S，信令結(jié)束后，機(jī)車電臺鎖定最優(yōu)信道進(jìn)入通話狀態(tài)，接收完整的調(diào)度命令最長需要3.8S。以機(jī)車200Km/h的時速計算，機(jī)車在3.8S內(nèi)最大移動距離為：212米。 工程應(yīng)用中，區(qū)間中繼臺的分布遵循場強(qiáng)根部覆蓋的原則，兩區(qū)間中繼臺之間的距離為1~4Km，每臺區(qū)間中繼臺的場強(qiáng)覆蓋范圍不小于2Km。一般機(jī)車電臺鎖定的信道為距離最近的區(qū)間中繼臺發(fā)射信道，機(jī)車電臺接收完整的調(diào)度命令的時間內(nèi)不會超出當(dāng)前鎖定信道的區(qū)間中繼臺場強(qiáng)覆蓋范圍。 3．7．4 結(jié)論 綜上所述，DMIS調(diào)度命令地面向機(jī)車傳送的數(shù)據(jù)信息是完全可靠的接收；機(jī)車向地面?zhèn)魉偷淖詣印⑹謩哟_認(rèn)信息，由于地面設(shè)備（車站電臺、區(qū)間中繼臺）守侯在無線車次號工作頻點上接收，不存在越區(qū)切換的問題，接收也是完全可靠的。 4 DMIS無線車次號傳送 既有的DMIS無線車次號傳送系統(tǒng)在進(jìn)站、出站信號機(jī)處，由TAX2箱、DMIS車次號編碼器觸發(fā)機(jī)車電臺，通過無線車次號工作頻點，將車次號信號發(fā)送給地面設(shè)備，由DMIS車次號解碼器解調(diào)接收并傳送至DMIS調(diào)度設(shè)備。DMIS無線車次號傳送在區(qū)間的傳送暫未做要求。 通過3中的描述，地面設(shè)備（車站電臺、區(qū)間中繼臺）低端數(shù)據(jù)接收機(jī)始終處于守侯狀態(tài)，在區(qū)間弱場區(qū)實現(xiàn)DMIS無線車次號的傳送是可行的，并是可靠的。 5 列車尾部風(fēng)壓查詢 5．1 查詢尾部風(fēng)壓 5．2 尾部風(fēng)壓告警 6 基于區(qū)間中繼臺的數(shù)據(jù)傳輸組網(wǎng)圖 采用區(qū)間中繼臺解決弱場區(qū)場強(qiáng)覆蓋的組網(wǎng)方式，基于軟件無線電技術(shù)和車站電臺與區(qū)間中繼臺、區(qū)間中繼臺與區(qū)間中繼臺之間的全雙工、高速數(shù)字傳輸通道，在新建鐵路項目中，車站電臺配置獨立的數(shù)據(jù)傳輸單元，不需增設(shè)DMIS無線車次號車站接收解碼器和DMIS調(diào)度命令車站轉(zhuǎn)接器即可解決無線車次號、調(diào)度命令的傳輸。組網(wǎng)示意圖如圖4。 圖4 DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)構(gòu)成 行車調(diào)度臺 DMIS 總機(jī) DMIS通道 DMIS通道 區(qū)間中 繼臺1 無線列調(diào) 車站臺 …... 機(jī)車電臺 DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺2 區(qū)間中 繼臺n …... 機(jī)車電臺 DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺1 區(qū)間中 繼臺2 區(qū)間中 繼臺n 無線列調(diào) 車站臺 RS422接口 RS422接口