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區(qū)間中繼臺(tái)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)方案 1 概述 隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，要求無線列調(diào)系統(tǒng)能可靠地實(shí)現(xiàn)行車調(diào)度語音通信，并提出由該系統(tǒng)實(shí)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(hào)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(chǎng)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(shí)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(chǎng)區(qū)的無線場(chǎng)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(tái)組網(wǎng)方式，以有線電路連接車站電臺(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)，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(jià)，可靠地解決弱場(chǎng)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋；采用區(qū)間中繼臺(tái)解決弱場(chǎng)區(qū)場(chǎng)強(qiáng)分布的組網(wǎng)方式，借助車站電臺(tái)與區(qū)間中繼臺(tái)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(tái)。采用區(qū)間中繼臺(tái)解決弱場(chǎng)區(qū)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)地面和機(jī)車之間的可靠雙向傳輸。 2 綜合平臺(tái) 2．1 無線信道平臺(tái) 地面設(shè)備（車站電臺(tái)、區(qū)間中繼臺(tái)）采用軟件無線電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多路射頻信號(hào)的同時(shí)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(shí)預(yù)置450～460MHz頻段范圍4個(gè)信道，實(shí)現(xiàn)4個(gè)信道的射頻信號(hào)同時(shí)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(shí)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(dú)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(tái) 車站 電臺(tái) 區(qū)間中繼臺(tái) 區(qū)間中繼臺(tái) 區(qū)間中繼臺(tái) 區(qū)間中繼臺(tái) 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(shí)分復(fù)用技術(shù)獲得。使用一個(gè)完整的B通道（64Kbit/S）傳送話音，另一個(gè)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(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)傳送到機(jī)車電臺(tái)。為了保證DMIS調(diào)度命令的可靠傳送，在車站電臺(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)設(shè)備中采用軟件無線電技術(shù)或獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸接收模塊同時(shí)接收多路射頻信號(hào)。因此，可以設(shè)定車站電臺(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)同時(shí)接收無線列調(diào)當(dāng)前工作頻組的f4和DMIS無線車次號(hào)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(tái)、區(qū)間中繼臺(tái)和機(jī)車電臺(tái)）、無線車次號(hào)車站接收解碼器、TAX2型機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測(cè)裝置（以下簡(jiǎn)稱TAX2箱）、DMIS無線車次號(hào)數(shù)據(jù)采集編碼器(以下簡(jiǎn)稱DMIS車次號(hào)編碼器)、調(diào)度命令車站轉(zhuǎn)接器（以下簡(jiǎn)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(tái)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(dòng)、手動(dòng)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(tái)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(tái)方向利用DMIS無線車次號(hào)通道； 3．3．4 車站電臺(tái)與區(qū)間中繼臺(tái)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(jì)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(tái)方向采用DMIS無線車次號(hào)工作頻率。 3．5設(shè)備配置 3．5．1 除區(qū)間中繼臺(tái)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(tái)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(tái)方向采用DMIS無線車次號(hào)工作頻率，與區(qū)間中繼臺(tái)的接收頻率f4不在同一個(gè)頻組，這樣就要求區(qū)間中繼臺(tái)能接收兩個(gè)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(dòng)、手動(dòng)確認(rèn)信息耗時(shí)通常為幾百毫秒，區(qū)間中繼臺(tái)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(shí)現(xiàn)DMIS調(diào)度命令傳送時(shí)，區(qū)間中繼臺(tái)必須能完成兩路不同頻率信息的同時(shí)接收，采用軟件無線電技術(shù)或獨(dú)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(tái) DMIS 總機(jī) DMIS通道 DMIS通道 區(qū)間中 繼臺(tái)1 無線列調(diào) 車站臺(tái) …... 機(jī)車電臺(tái) DMIS無線車 次號(hào)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(tái)2 區(qū)間中 繼臺(tái)n …... 機(jī)車電臺(tái) DMIS無線車 次號(hào)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(tái)1 區(qū)間中 繼臺(tái)2 區(qū)間中 繼臺(tái)n 無線列調(diào) 車站臺(tái) 3．6 工作過程 3．6．1 行車調(diào)度臺(tái)、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(tái)建立信道，車站電臺(tái)建立對(duì)區(qū)間中繼臺(tái)的廣播通信，車站轉(zhuǎn)接器向車站電臺(tái)發(fā)送的調(diào)度命令信息同時(shí)經(jīng)車站電臺(tái)轉(zhuǎn)接至區(qū)間中繼臺(tái)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(tái)將收到的DMIS調(diào)度命令機(jī)車裝置發(fā)送的自動(dòng)確認(rèn)、手動(dòng)確認(rèn)信 息通過有線傳輸通道傳給車站電臺(tái)，并由車站電臺(tái)轉(zhuǎn)換為無線車次號(hào)車站接收解碼器 所需的信號(hào)。 3．6．5 車站轉(zhuǎn)接器接收到通過DMIS無線車次號(hào)車站接收解碼器發(fā)來的自動(dòng)確認(rèn)、手 動(dòng)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(tái)在調(diào)度命令發(fā)出后15秒內(nèi)收不到機(jī)車自動(dòng)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(shí)序 調(diào)度命令車站轉(zhuǎn)接器啟動(dòng)車站電臺(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)，發(fā)異頻車站呼叫機(jī)車3秒信令等待1秒（回鈴時(shí)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(shí)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(dòng)、手動(dòng)確認(rèn)信息發(fā)送時(shí)序 機(jī)車電臺(tái)啟動(dòng)發(fā)射（0.1秒）發(fā)送FFSK信息（0.6秒），信道占用時(shí)間：大致0.7秒。 3．7．3 以機(jī)車200Km/h的時(shí)速計(jì)算 車站電臺(tái)和區(qū)間中繼臺(tái)建立與機(jī)車電臺(tái)的無線通道用時(shí)3S，信令結(jié)束后，機(jī)車電臺(tái)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(shí)速計(jì)算，機(jī)車在3.8S內(nèi)最大移動(dòng)距離為：212米。 工程應(yīng)用中，區(qū)間中繼臺(tái)的分布遵循場(chǎng)強(qiáng)根部覆蓋的原則，兩區(qū)間中繼臺(tái)之間的距離為1~4Km，每臺(tái)區(qū)間中繼臺(tái)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍不小于2Km。一般機(jī)車電臺(tái)鎖定的信道為距離最近的區(qū)間中繼臺(tái)發(fā)射信道，機(jī)車電臺(tái)接收完整的調(diào)度命令的時(shí)間內(nèi)不會(huì)超出當(dāng)前鎖定信道的區(qū)間中繼臺(tái)場(chǎng)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?dòng)、手動(dòng)確認(rèn)信息，由于地面設(shè)備（車站電臺(tái)、區(qū)間中繼臺(tái)）守侯在無線車次號(hào)工作頻點(diǎn)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(hào)傳送 既有的DMIS無線車次號(hào)傳送系統(tǒng)在進(jìn)站、出站信號(hào)機(jī)處，由TAX2箱、DMIS車次號(hào)編碼器觸發(fā)機(jī)車電臺(tái)，通過無線車次號(hào)工作頻點(diǎn)，將車次號(hào)信號(hào)發(fā)送給地面設(shè)備，由DMIS車次號(hào)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(hào)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(tái)、區(qū)間中繼臺(tái)）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(chǎng)區(qū)實(shí)現(xiàn)DMIS無線車次號(hào)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(tái)的數(shù)據(jù)傳輸組網(wǎng)圖 采用區(qū)間中繼臺(tái)解決弱場(chǎng)區(qū)場(chǎng)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(tái)與區(qū)間中繼臺(tái)、區(qū)間中繼臺(tái)與區(qū)間中繼臺(tái)之間的全雙工、高速數(shù)字傳輸通道，在新建鐵路項(xiàng)目中，車站電臺(tái)配置獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸單元，不需增設(shè)DMIS無線車次號(hào)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(hào)、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(tái) DMIS 總機(jī) DMIS通道 DMIS通道 區(qū)間中 繼臺(tái)1 無線列調(diào) 車站臺(tái) …... 機(jī)車電臺(tái) DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺(tái)2 區(qū)間中 繼臺(tái)n …... 機(jī)車電臺(tái) DMIS車站設(shè)備 ISDN 2B+D 區(qū)間中 繼臺(tái)1 區(qū)間中 繼臺(tái)2 區(qū)間中 繼臺(tái)n 無線列調(diào) 車站臺(tái) RS422接口 RS422接口