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公众移动通信系统助高铁系统更安全  

2011-09-22 10:23:48|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文/周双阳

1、铁路专网与公网的互补应用仍然有必要

专用通信网是指在一些行业、部门或单位内部,为满足其进行组织管理、安全生产、调度指挥等需要所建设的通信网络。对于高速铁路而言,可靠高效的铁路专网通信系统是高速铁路发展的前提。现代铁路通信系统保障是一个高度复杂、高度冗余的网络,从铁路通信系统设计之初,系统设计者就力求考虑更多的网络可能出现的问题,并以相应的解决方案加以应对。因此,高铁专用网通信系统并不是可有可无的,它是高铁系统运行中不可或缺的一部分,对铁路安全可靠的运行起到极大的保障作用。然而,现有的铁路通信系统,在高速度、高密度下的高速铁路列车运行中,仍然存在诸多挑战与一些新的需求。

人们最为关心的就是高铁系统的安全性和可靠性,高铁通信系统必须实时满足列车控制安全数据传输业务和安全监控数据业务需求,确保铁路通信系统满足实时的可测性、可控性、可靠性、有效性、可维护性、安全性、保密性等需要。因此,铁路通信系统需要提供大的数据吞吐量,以及更高的通信效率。

现有的高铁专网GSM-R是无线列调的更新换代产品,能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、站场无线等移动语音通信的高铁业务需求,已成为高铁运输系统安全可靠运行的最好保障。但由于GSM-R带宽和技术体制的限制,该系统仍然无法满足大量实时移动的视频及宽带数据业务的需求。国际铁路联盟(UIC)已经明确表示,GSM-R将过渡到的LTE-R,以满足不断增长的视频及宽带数据业务的需求。由此,铁路专网通信系统已经开始向着大容量、高带宽、多功能的方向演进。

然而,就目前的情况来看,现有的GSM-R容量、带宽以及高速数据业务能力略显不足,LTE-R系统成熟还需要加以时日,而已建成的3G网络完全可以部分弥补高铁专网的不足。如视频业务,随着铁路列车速度的提升,列车上一些类似盗窃的行为也时有发生,如果在车站指挥中心能实时得到各列车车内的视频监控,这将会更大幅度地保护旅客的财产安全;同时,指挥中心如果能结合调度系统,实时与列车驾驶室进行的语音和视频交流,也将会是原有调度系统的有力补充;高速铁路列车及路轨是一个极为复杂与精密的系统,列车如果能实时的传递一些列车及路轨在运行状态的数据,将会给系统的安全运行和维护带来更多的保障。

在GSM-R容量、带宽无法满足实际需求,LTE-R系统尚未成熟的期间,适当引入已有公网,首先实施一些辅助业务,如,远程视频监控铁路运行安全,高度冗余与纠错的通信,快速反应的通信系统自身故障提示等;这些都是对调度管理进行适当的补充,如果加以应用,或许可以进一步提高铁路调度管理合理性和直观性,保障旅客的人身和财产安全。因此,公网的引入并不是要取代铁路专网,其目的是实施高铁通信业务的补充和备份。此外,由于GSM-R等都属于开放的无线系统,较容易受到外界的干扰,如果专网通信系统受到突发的外界干扰,多一套系统的安全备份,将会使铁路通信系统的安全性得到进一步提升。

鉴于铁路列车控制所需的通信系统从提供的业务种类和现有公众移动通信网络业务应用存在一定的差异,公网首先可进行一些如远程视频监控等特色业务的探索,然后通过高带宽、高冗余来保障高铁通信的安全性、可靠性以及“永久在线”的业务需求,而3G的软切换机制更是优于传统的硬切换,更高的切换速度和成功率可以保证铁路通信系统的运营安全。

我国铁路目前具有150MHz、450MHz和900MHz等频率资源,相关研究机构考虑采用跨频段频率资源聚合的方式,如果加上公网的补充,多系统联动将会更好的实现高速铁路列车安全运行车地数据的高效传输,铁路通信系统的安全性和有效性将会得到提升。

2、高铁防震减灾刻不容缓

中国是一个幅员辽阔各地的地质结构差异较大,一些区域地质灾害也时有发生,作为一个将横跨全国各地的运输系统,高铁通信的防震减灾联动的应急通信系统的完善仍需要各方面的共同努力,作为铁路部门,一方面要加强自身铁路通信的安全保障,确保铁路运营的安全可靠;一方面,从防震减灾的角度,就是在灾害发生时及发生后,确保通信的畅通,并启动紧急的灾害应急体制,力求将灾害的损害减少至最小。

中国是一个地质灾害频发的国家,从长远的看,高速铁路仍然不可避免的将遇见地震、泥石流等自然灾害。当这样的灾害来临的时候,如何防震减灾就成了最重要的事情。从灾害应急通信系统的角度来看,铁路通信有必要和民用、军用及卫星通信建立联动机制、多重保障,方可保证整个铁路系统更高安全性。通过多系统联动,高铁系统可及时掌握灾害的各种较为全面的信息,并能根据联动信息自动或手动采取类似紧急停车等措施,将已经发生的灾害的危害降到最低。

例如,当地震发生的时候,地震波是沿震心向外传播,其传播速度约为6000米/秒,当地震发生100秒后,地震波已经传播到600公里左右了,如果发生的是强烈地震,即使是600公里以外仍然可能有很强的振幅,如果这时在有危害的地震范围内,高铁系统能在地震波到达前及时停车,将会大幅度减轻灾害对旅客的伤害。

高铁时速300公里/小时的紧急制动时制动的标准距离为要求 3800米 ,那么,时速300公里的高铁正常减速需要60秒才能减到100公里以下,如果加上系统判断时间,300公里内的高速列车都面临危险;如果是350公里的时速,这个时间则需要90秒,这时这个危害区域则更大。由此,适当降低高铁速度有利于未来的防灾减灾。怎样用最短的时间获取地震等灾害信息,并做出判断,再下达指令,使得对应范围的列车紧急停车,甚至实施有损伤的停车,而且没有误判,则是需要解决的问题。

很显然高铁专网很难独自快速有效的完成这样的信息汇总、决策与传递,多信息通信系统的联动可最快的完成这样的任务,从而最大限度的保护了旅客生命财产的安全。

对于高铁,专网的作用是不可取代的,而公众移动通信的引入不但可以降低铁路运营的事故率,而且可以在减灾救援等方面起到积极的作用。由于高速铁路以旅客运输为主,又由于其运行速度很高,如果出现事故和灾害很容易产生重大灾害,由此必定引发相应的公众事件,这时公众移动通信网络,和相关公众应用平台将会在抗灾救灾的过程中起到十分关键的作用。由于公网的广覆盖、多应用并连接各个行业的特性,当灾害来临或是突遇安全事故的时候,公网移动通信系统的应用,可以更好的帮助相关单位和个人实施救灾的通信联系,及时的帮助铁路及相关单位组织减灾和实施救援,第一时间快速专业的救援将可能挽救更多的生命。

由此,将公众移动通信引入高速铁路通信系统将会进一步增加高速铁路运行的安全系数,多系统的联动、多平台的多重保障将可能最大限度地保障高速铁路的安全生产,并在减灾救灾中起到十分重要的作用,实施多系统将会进一步促进高速铁路的健康发展。

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