鐵路通訊系統(tǒng)的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用

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【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的通信水平有了快速提高，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星通信技術(shù)，能有效提高通信質(zhì)量和效率。將衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用在鐵路通訊系統(tǒng)中，能有效提高鐵路事業(yè)的業(yè)務(wù)量，保證其安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，推動(dòng)我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展。對此，本文對鐵路通訊系統(tǒng)中衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】鐵路通訊系統(tǒng)；衛(wèi)星通訊技術(shù)；應(yīng)用

引言

現(xiàn)階段，衛(wèi)星通訊技術(shù)已經(jīng)成為了鐵路通訊系統(tǒng)中的重要組成部分，能將圖像、聲音等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸，以保證通訊質(zhì)量。能有效擺脫傳統(tǒng)通訊方式的限制，可極大程度提高鐵路運(yùn)行的安全性。同時(shí)，這種通訊模式為發(fā)展多元化業(yè)務(wù)模式提供了技術(shù)支撐，有利于實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1衛(wèi)星通信技術(shù)的概念及特點(diǎn)

衛(wèi)星通信技術(shù)主要采用了無線電波的原理，實(shí)現(xiàn)地球站與中繼站之間的數(shù)據(jù)傳輸工作，其傳輸速度快、質(zhì)量好。由于人造地球衛(wèi)星技術(shù)能與地球保持同步運(yùn)行，可有效保障通訊面積，每個(gè)衛(wèi)星可覆蓋地球1/3左右的面積。相比于傳統(tǒng)通訊技術(shù)來說，衛(wèi)星通信技術(shù)有較強(qiáng)的優(yōu)勢：①衛(wèi)星通信技術(shù)的通信容量比較大，具備多個(gè)傳輸路數(shù)，通常情況下，可以用使用幾千兆赫的頻率來傳輸數(shù)據(jù)信息，能支撐上萬部線路同時(shí)通訊，其業(yè)務(wù)范圍非常廣。②由于衛(wèi)星通訊技術(shù)的覆蓋面積比較廣，在此范圍內(nèi)，可對任意兩點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行通訊，能有效滿足鐵路通訊的需求。③衛(wèi)星中繼站遠(yuǎn)離大氣層，所發(fā)射的電波不會(huì)受到其他物質(zhì)的干擾而影響質(zhì)量，有其特殊的恒定信道。在這種情況下，電波在傳輸過程中基本上不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或損耗等問題，能有效保證通信質(zhì)量和效率。④傳統(tǒng)的通信技術(shù)需要使用大量的設(shè)備和儀器，通信成本比較高，而衛(wèi)星通訊技術(shù)除了需要使用基本設(shè)備之外，不需要使用額外的設(shè)備。因此，能有效節(jié)省通訊成本，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。雖然衛(wèi)星通訊技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也不能忽視：①人們在使用衛(wèi)星通訊技術(shù)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有明顯的延遲現(xiàn)象。主要是因?yàn)榈厍蛘揪嚯x中繼站非常遠(yuǎn)，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程時(shí)，需要有一定的接收時(shí)間。通常情況下，需要0.6s的時(shí)間才能傳輸完畢，在處理突發(fā)事件是有一定的影響。②雖然無線電波在進(jìn)行傳輸工作時(shí)有專用的信道，受外界因素的影響比較小。但由于地面條件比較復(fù)雜，對信號傳輸質(zhì)量會(huì)造成一定的影響。例如，當(dāng)處于電梯內(nèi)或山區(qū)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接收不到信號的問題[1]。

2衛(wèi)星通信技術(shù)在我國鐵路通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1在自動(dòng)報(bào)點(diǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

自動(dòng)報(bào)點(diǎn)系統(tǒng)是鐵路通訊系統(tǒng)的重要組成部分，有利于指控中心及時(shí)了解列車的運(yùn)行參數(shù)，從而做出正確的調(diào)整，避免出現(xiàn)安全隱患。因此，在實(shí)際運(yùn)用階段，需要在列車上安裝移動(dòng)通信終端，其主要組成結(jié)構(gòu)為天線隨動(dòng)系統(tǒng)、編碼器、譯碼器等設(shè)備組成，有利于在固定的頻段進(jìn)行通訊，防止出現(xiàn)串頻或跑頻等問題。同時(shí)，還需要在列車內(nèi)部安裝車載控制器，可以起到讀寫列車運(yùn)行參數(shù)的作用，包括車次、列車速度、到站時(shí)間等。當(dāng)數(shù)據(jù)提取完畢后，需要進(jìn)行處理工作，并將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通信終端內(nèi)，從而向衛(wèi)星發(fā)射信息，再傳輸至地面，以完成數(shù)據(jù)的傳輸工作。當(dāng)指控中心收到數(shù)據(jù)信息后，需要將其輸入至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而繪制出動(dòng)態(tài)的列車運(yùn)行圖，便于進(jìn)行觀察和分析。并采用GIS技術(shù)，顯示某一時(shí)刻所有列車的運(yùn)行參數(shù)，將其傳輸給列車中，便于列車了解實(shí)際運(yùn)行情況。

2.2在鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，我國的鐵路事業(yè)主要以客運(yùn)和貨運(yùn)兩種業(yè)務(wù)形式為主，當(dāng)進(jìn)行貨運(yùn)管理時(shí)，可將衛(wèi)星通信技術(shù)與鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合。能對貨車的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，從而獲得貨車的車次信息和運(yùn)行參數(shù)。一般情況下，除了需要在列車內(nèi)安裝管理系統(tǒng)之外，還可對集裝箱安裝管理系統(tǒng)，有利于了解貨物的實(shí)際情況，從而統(tǒng)計(jì)某一地區(qū)的貨物流量，并與機(jī)車人員進(jìn)行溝通，便于調(diào)整貨車的運(yùn)行狀態(tài)，合理控制貨物的流通量[2]。在對客運(yùn)進(jìn)行管理時(shí)，主要是開展客票預(yù)售和補(bǔ)票辦理等工作。由于衛(wèi)星通訊技術(shù)的傳播范圍廣、通信容量大，可同時(shí)進(jìn)行上萬線路的通訊工作。當(dāng)進(jìn)行車票預(yù)售工作時(shí)，需要利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將線上、線下售票信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作，便于各個(gè)售票處及時(shí)更新車票預(yù)售信息，防止出現(xiàn)業(yè)務(wù)混亂等問題。同時(shí)，還可在列車上安裝運(yùn)輸管理系統(tǒng)，通過向衛(wèi)星發(fā)射信號，來實(shí)現(xiàn)列車與地面售票系統(tǒng)之間的對接，以完成通訊的全過程，從而進(jìn)行補(bǔ)票等工作，有利于提高工作質(zhì)量和服務(wù)效率。

2.3在調(diào)度管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)列車處于正常運(yùn)行時(shí)，必須要按照固定的時(shí)刻表執(zhí)行，避免出現(xiàn)碰撞事故。但受各種原因的影響，會(huì)使列車的正點(diǎn)率受到影響，若不加以控制，在時(shí)間的發(fā)展下容易出現(xiàn)事故。對此，需要指控中心利用衛(wèi)星工作平臺來進(jìn)行列車跟蹤工作，例如，當(dāng)指控中心采用調(diào)度管理系統(tǒng)時(shí)，會(huì)向衛(wèi)星平臺發(fā)送車次跟蹤指令，并對各個(gè)車站的最近車次進(jìn)行跟蹤，并將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給車站，便于管理人員及時(shí)了解列車的運(yùn)行信息。同時(shí)，各個(gè)車站在運(yùn)營管理中，需要設(shè)計(jì)好年、月、日班計(jì)劃，規(guī)定每個(gè)列車的到站時(shí)間。在這種情況下，車站可向衛(wèi)星平臺發(fā)送自動(dòng)采點(diǎn)指令，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息傳輸至調(diào)度中心。由調(diào)度人員針對數(shù)據(jù)信息生成列車運(yùn)行日志表。另外，要求調(diào)度人員針對各個(gè)列車的實(shí)際運(yùn)行信息來調(diào)整方案，需要通過衛(wèi)星通訊來傳輸至各個(gè)列車當(dāng)中，促使其改變運(yùn)行參數(shù)，防止出現(xiàn)追尾等問題，以保證鐵路事業(yè)安全、穩(wěn)定的發(fā)展[3]。

2.4在安全方面的應(yīng)用

通常情況下，列車在運(yùn)行過程中很容易遇到突發(fā)事件或突發(fā)災(zāi)害，導(dǎo)致列車現(xiàn)有的通訊設(shè)備無法使用。在這種情況下，地面指控中心無法了解列車的實(shí)際運(yùn)行情況，容易出現(xiàn)安全問題。而采用衛(wèi)星通訊技術(shù)，可利用便攜性或車載性寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行連接，可根據(jù)實(shí)際需要采用手動(dòng)調(diào)試或自動(dòng)調(diào)試兩種模式，能有效保證應(yīng)急通訊手段正常使用，保證列車安全運(yùn)行。對此，可采用以下幾種方式：①要求鐵道部建立地面應(yīng)急接收站，當(dāng)其受到通訊信息后，可采用有線傳輸?shù)哪Ｊ竭M(jìn)行通訊工作，能保障傳輸效率。但也有其缺點(diǎn)，很多突發(fā)問題無法預(yù)知，容易出現(xiàn)應(yīng)急接收站無法收集數(shù)據(jù)的情況，不能體現(xiàn)其實(shí)際價(jià)值。②由各個(gè)鐵路局建立地面應(yīng)急接收站，當(dāng)某一地區(qū)出現(xiàn)通信障礙時(shí)，會(huì)將所收集來的數(shù)據(jù)信息傳輸至鐵路局指控中心。由其對存在的問題進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的解決策略，再將指令進(jìn)行下達(dá)。地面應(yīng)急接收站的建設(shè)成本高，但利用率比較低，會(huì)加大各鐵路局的的財(cái)政負(fù)擔(dān)。③要求鐵道部與各鐵路局均建立地面應(yīng)急接收站，在這種情況下，一旦發(fā)生通訊問題，可保障其中一部分的接收站可以正常使用，不會(huì)出現(xiàn)接收盲區(qū)，有極高的使用價(jià)值，但這種模式需要很高的建設(shè)費(fèi)用。

3結(jié)束語

鐵路事業(yè)承擔(dān)著重要的客運(yùn)和貨運(yùn)職能，提高通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于保障列車安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，從而保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。對此，可以將衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用到鐵路通訊系統(tǒng)中，有利于提高通訊質(zhì)量和效率，促使鐵路事業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]田清華.基于OFDM的高速移動(dòng)無線通信系統(tǒng)及寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2013.

作者:劉宇 單位:內(nèi)蒙古鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司