高铁时代铁路应急通信系统技术分析

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【摘要】本文介绍了胶济铁路客运专线的应急通信系统，对高铁时代的应急通信系统进行了技术分析，提出了中国铁路应急通信网络的建设和优化的设想。
【关键词】胶济铁路客运专线；应急通信系统；技术分析
随着近年来铁路建设的快速发展，中国铁路已经进入了高铁时代。高速铁路快捷、环保，对运输安全和应急通信保障能力提出更高要求。为保证铁路在进行抢险救灾、应对突发事件时，为救援指挥提供迅速、快捷、可靠的通信保障，要求应急通信系统能迅速及时地将现场图像、语音和数据等信息发送至应急指挥中心，使上级领导能及时掌握现场情况进行快速处置。铁路应急通信系统在铁路运输保障工作中起着重要作用。本文根据胶济铁路客运专线（以下称胶济客专）的应急通信综合接入系统FH-V088进行分析探讨。
１胶济客专FH-V088 铁路应急通信综合系统根据不同的现场环境，实现多种接入方式。按传输接入手段可分为：有线接入（电缆、野战光缆）、卫星接入、无线接入等接入方式
２胶济客专FH-V088 铁路应急通信综合接入系统按从应用范围上可分为：抢险现场侧设备、中继侧设备和应急指挥中心侧设备
２.１现场设备： 现场应急接入设备FH-V088 FA200、FH-V088 FAC100（含数码摄像机、WIFI数码相机），现场影音采集设备 FH-V088 RAV400 、FH-V088RAV200 发射/接收机、FH-V088RAV200EX防爆型（含数码摄像机）、无线中继设备FH-V088 WRA100、现场应急卫星接入设备FH-V088 FSAT
２.２中继设备： 电缆接入转换设备FH-V088 SA200、 光纤接入转换设备FH-V088 FO、FH-V088 SO 、 无线接入转换设备FH-V088 FR、FH-V088 SR
２.３指挥中心设备：局端综合接入设备FH-V088 CA200、应急中心视频设备、局端影音设备转换设备FH-V088 CV100、FH-V088 CV200、FH-V088 LMT 流媒体服务器、局端影音设备转换设备 FH-V088 CVS、中心应急指挥台、局端应急卫星综合接入设备FH-V088 CSAT
３胶济客专FH-V088 铁路应急通信综合接入系统系统实现的主要功能
３.１提供现场传输通道
利用多种传输技术与传输介质，为事故现场至应急中心提供高达 2Mbps 的传输通道，可根据事故现场情况及基础设施情况因地制宜选用适宜的接入方式。
３.２现场有线/无线内部通信功能
在事故现场至少能提供 4 部专线座机和 4 部无线专用手机，既可采用热线方式呼叫应急中心也可直拨任意一部自动电话。该功能能保证事故现场各部门工作人员的内部通信，加强了抢险工作人员的内部协作，同时使领导的决策能快速的得到贯彻执行，为事故抢险争取了时间，使事故损失降到最低。
３.３现场动图上传功能
能将事故现场的动图实时上传到应急指挥中心，图像清晰，使领导能准确、快捷的掌握现场的第一手资料；各级领导可用电话指挥现场的摄影人员拍摄，保证了领导对事故信息的全面了解。
３.４现场多路语音通信功能
可以为事故现场到应急指挥中心至少提供 8 路话音通道，以便于应急中心各部门的领导对事故抢险的相关事项进行电话调度指挥。
３.５现场无线摄像功能
现场摄像人员可远离图像接收设备进行无线拍摄，可以让摄像人员使用方便，免受拖线羁绊，活动自由、合理，活动范围大。
３.６现场静图上传功能
静图方式采用最新的WIFI数码相机方案，减少中间转存过程，将现场静图直接传送到中心静图服务器，能兼容原有静图系统，通信速率更高，传送静图更快。
３.７远程数据通信功能
现场通过应急设备提供的数据接口可与应急中心进行数据通信，以便于应急指挥中心与事故现场的联系。
３.８视讯流的记录和回放
FH-V088 LMT流媒体服务器实时记录现场动态图象及应急抢险会议的视讯流，方便以后的查询和分析事故原因。４系统组网方式及工作原理
４.１有线接入方式
在事故现场侧，FH-V088 FA 将现场的动图、语音、数据等业务复用成一个2M信号，将与FA相连的电缆或光缆放至最近的中继站传输设备，再将现场语音、 动图、数据等信号传送到应急指挥中心。有线接入方式根据中间传输媒介分为电缆接入和野战光缆接入两种制式。
４.1.1电缆接入方式
FH-V088系统的电缆接入方式常用于铁路应急通信及工务施工远程指导。铁路沿线每隔 1.5 公里就有一个区间通话柱，通过区间电缆接入两端的车站机械室，车站基本已覆盖了接入网设备，即具备了宽带传输条件，因此有线接 入方式的重点是提供事故发生地至车站的宽带传输条件，即解决最后一公里的问题。
FH-V088系统的xDSL单元实现基于区间通话柱1对双绞线有线2M接入，在0.9mm线径的通话柱上传输距离可以达到15公里左右，可满足铁路沿线约30km 的区间需求。
整套设备分为三个部分：事故现场设备、中继设备和指挥中心设备。
在事故现场侧，FH-V088 FA 将现场的动图、语音、数据等业务复用成一个 2M信号，通过区间通话柱上的双绞线传送至临近车站侧的中继设备FH-V088 SA， 再由其通过车站接入网的数字传输通道上传至局端指挥中心的局域网，将其中数 据及语音业务进行分离，语音业务送至FH-V088 CA设备，经FH-V088 CA转至模 拟语音与 PSTN 网相连，实现现场与中心的交互式语音通信；现场数据、图像业 务送至进入FH-V088 CV设备，用户可在指挥中心或任一有IP网地点即可通过权 限登录访问现场设备IP地址方式，以获取现场采集动图。
４.1.2野战光缆接入方式
光纤接入方式与有线接入方式的设备组成大致相同，只是传输媒介由电缆 替换为光缆。FH-V088 FA 将现场的动图、语音、数据等业务复用成一个数字信号，通过FH-V088 FO/SO光纤接入设备和野战光缆连接至中继站上传输网，将现场语音、动图、数据等信号传送到应急指挥中心。以胶济客运专线为例，基站即中继站一般间距为3-5km，每个基站都有SDH传输设备， 若在两个基站间进行应急通信，就可选择采用1-2km野战光纤接入的方式。
４.２无线接入方式
采用基于5.8G无线频段的点对点无线传输，与上一种接入方式的现场设备组成相同，只是中继设备采用FH-V088 FR/SR现场无线接入设备传。采用现场和 中继站的一对FH-V088 FR/SR设备使用，以无线的方式搭建事故现场到中继站的 数字通信链路。无线接入方式主要应用于缺乏有线传输条件的场合，避免了现场 应用需要架设较长有线线缆的一些不可测的因素，应用比较灵活，根据工作方式和使用环境可分为人到车、车到车、车到指挥中心等多种方式。
无线接入方式可提供至少 2-3 公里的有效接入，但这种接入方式对于现场的地理环境要求较高，要求中间是无障碍的可视距离。
４.３卫星接入方式
宽带卫星接入方式是利用现场和路局侧的一对卫星地面站配套使用， 以搭建现场到路局的 2M 的通信链路，以完成事故现场动图、静图和多路话音的上传。这种接入方式相对于前两种接入方式虽然投资高，但有前两种方式无可比拟的优势：
①不需要考虑地形等自然因素，电路建立灵活方便，这一点可以满足应急通信地点随意性的要求；
②具有良好的机动性，能在较短的时间内建立通信电路，尤其是卫星通信 车的应用，这一点可以满足应急通信快速响应性的要求；
③卫星通信技术现已成熟，质量好，性能稳定可靠；
④可实现远距离通信，而通信成本与距离无关，即通信费用只与租用带宽 有关；
⑤覆盖面积大，一颗静止轨道卫星能覆盖42.4 ％的地球表面；
⑥易于实现多址连接，而其它通信方式实现多址连接非常困难；
⑦由于频率较高，频带较宽，所以卫星通信系统的容量大；
４.3.1便携式卫星接入方式：救援人员利用现场 FH-V088 FSAT 便携式卫星设备和应急指挥中心侧的 FH-V088 CSAT 卫星设备配套使用，以搭建现场到指挥中心的宽带通信链路，完成事故现场动图、静图和多路话音的上传。便携式卫星设备由室内单元（IDU）、室外单元（ODU）和 1.2米小口径天线三部分构成，最重设备不超过25KG，便于运输、携带。
４.3.2卫星通信车接入方式：为了使事故发生后，能够更快的建立起事故现场同救援中心的通信，我们建议还可以配备应急通信卫星车。这样现场的影音采集设备、应急接入设备、电 源设备、现场卫星地面站（含功率发射接收机、卫星自动伺服设备、便携天线）等应急抢险设备便都可以（下转第87页）（上接第103页）完全装备在应急通信卫星车上，以做到随时随地配备完 善的应急通信现场设备快速赶到事故现场。从应急通信的开通时间上考虑，配备卫星通信车，通信车上将配置1.8 米的自动伺服天线，自动伺服系统的天馈接制器预存多颗卫星数据，电脑控制自动 搜索对准所选卫星方位角、仰角、极化角等，所有对星工作将在5分钟之内完成。与便携天线的组装和人工对星等一系列的过程相比，将大大节省时间。
随着高速铁路的快速发展建设，迅速、安全、保密、准确、畅通的铁路应急通信系统在目前和将来的铁路运输中都很重要，必须不断发展铁路应急通信技术，加强铁路应急通信队伍建设，才能适应高速铁路发展的要求。随着铁路应急通信技术的迅速发展和系列技术规范要求本文对中国铁路应急通信系统的各项技术加以简单分析，希望能对中国铁路应急通信网络的建设和优化起到一定的参考作用。
［责任编辑：曹明明］