大秦鐵路無線通信用頻應用研究

路建華 王玲 任小英

摘要：文章闡述了大秦鐵路無線通信用頻現狀、干擾情況、用頻矛盾點和用頻趨勢等，從無線電管理的技術、行政、法律等方面給出了相應的對策和建議，并結合當前無線電發展趨勢，提出了提升鐵路系統無線電頻譜資源利用率的幾點思考，旨在促進無線電管理賦能鐵路系統高質量發展。

關鍵詞：鐵路；無線電；用頻；研究

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.040

中圖分類號：TN 929.5? ? ? ? ? 文獻標志碼：B? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）03-0-03

1? ?大秦鐵路無線通信技術應用現狀

（1）機車綜合無線通信系統（CIR）主要實現機車與車站間的通信聯控，由GSM-R語音單元、GPRS數據單元、GPS單元、450 MHz、LBJ單元、人機交互終端（MMI）和送受話器等設備組成。使用頻段為450 MHz和GSM-R的上行885～889 MHz，下行930～934 MHz。

（2）列車防護報警系統（LBJ）。主要實現列車防護報警信息傳送和客列尾信息傳輸。使用頻率為821.2375 MHz/866.2375 MHz。其中，821.2375 MHz用于傳輸列車接近預警信息，866.2375 MHz用于傳輸客列尾信息、列車防護報警信息。

（3）鐵路數字移動通信系統（GSM-R）：主要承載列車調度員、車站值班員、助理值班員、機車司機、車輛乘務員間的語音通信；調度命令信息、車次號校核信息、CTCS-3（中國列車運行控制系統）信息、ITCS（增強型列車控制系統）列控信息、LOCOTROL（機車同步操控）信息、貨列尾信息等；列控設備動態監測系統（DMS）信息、站車無線交互信息、高速鐵路地震預警監測系統等。使用頻率：上行885～889 MHz，下行930～934 MHz。使用設備為基站、手持臺、車載臺（CIR）。大秦線全長653千米，采用雙網覆蓋模式，目前共有246套宏基站（其中A、B網各123套），236套分布式基站RRU設備（其中A、B網各118套）。

（4）雙模列尾機車臺系統：主要實現查詢尾部列尾主機收到的風壓值和強制排風功能。雙模列尾由雙模列尾機車臺和控制盒組成，采用GSM-R和400 MHz數字兩種通信方式，頻率范圍：400～420 MHz，主要使用414.025 MHz收/404.025 MHz發；GSM-R的885.00～934.00 MHz收。在GSM-R通信方式下，列尾通信由GSM-R/GPRS網絡承載；在400 MHz數字通信方式下，列尾通信采用DMR點對點直接通信方式。

（5）列車無線調度通信（DRTD）系統：主要實現實時語音信號（通話）的傳輸，主要用于鐵路車站、沿線的養護維修通信、業務聯絡，以及大型客站、貨站車務人員、車長、車站人員車所（段）的平調及車機聯控通信。使用頻段為160/400/450 MHz，設備為機控器、區長臺、手持臺，目前有模擬和數字兩種制式。

（6）列車制動機試驗系統：主要用來保證車輛的安全運行。目前主要使用微控制動機試驗系統，尾部通信采用無線方式，使用頻段為433/230 MHz，監測儀和接發儀之間采用433 MHz頻段，接發儀之間采用230 MHz頻段。

（7）鐵路車號自動識別系統：該系統基于RFID射頻識別技術實現對貨車、客車、機車、動車組車號、車次等信息的自動識別，是實現列車、機車、車輛實時跟蹤管理的基礎信息源。車號系統由電子標簽、編程設備、地面AEI設備、集中管理計算機及相關應用系統等部分組成，采用900 MHz專用電臺，使用頻率為910.10 MHz/912.10 MHz/914.10 MHz[1]。

2? ?常見干擾及對策建議

（1）干擾器干擾GSM-R通信網絡。鐵路沿線的學校、監獄、涉密單位在考試、會議等特殊時期會打開屏蔽器，造成大秦線GSM-R網絡受到干擾。僅去年大同無線電管理局就查處4起干擾器對三大運營商以及鐵路GSM-R通信系統造成的干擾。GSM-R網絡承載了大秦鐵路絕大部分的通信，一旦受到干擾，后果不堪設想。建議起草出臺《山西省無線電管理局關于加強屏蔽器規范使用的辦法》。

（2）聯通移動設備干擾GSM-R通信網絡。聯通移動設備干擾GSM-R通信網絡主要有兩種情況，一種是聯通移動設備老化或者故障干擾GSM-R通信網絡。GSM-R與中國移動GSM頻段相鄰，只有200 kHz保護帶寬，與CDMA頻段只有5 MHz保護帶寬，當聯通、移動設備老化或者發生故障時，特別容易對GSM-R造成干擾。另一種是建站不合理導致干擾GSM-R通信網絡。對此，無線電監測技術部門應定期對沿線鐵路開展保護性監測；聯通、移動運營商應加強鐵路沿線設備巡檢維保，對發現問題的基站、設備及時維修、報廢，對設備進行技術改造（加載濾波器）；鐵塔廠家應避免在“紅線”內建站，提前規避因建站不合理帶來的干擾，聯通、移動也應避免使用踩“紅線”的鐵塔基站，以避免后期使用中帶來干擾隱患。

（3）400 MHz/450 MHz手持臺受到同頻干擾或者鄰頻干擾。鐵路沿線的旅館、飯店、企事業單位以及沿路行駛的大車、貨車使用400 MHz手持臺，對大秦鐵路

400 MHz/450 MHz造成同頻干擾或者雜散干擾。對此，無線電管理行政執法部門應加強對400 MHz/450 MHz在用頻率、臺站的監督檢查。對已批復臺站對鐵路造成干擾的，避開鐵路使用頻率重新配置頻率；對未審批使用的，依法進行查處。加大對非法設臺的查處力度及頻次，配合針對鐵路沿線旅館、飯店、企事業單位、鐵路沿線施工對講機等監測到的400 MHz信號進行查處，及時消除潛在干擾源[2]。

3? ?無線通信業務困境及對策建議

（1）積極開展鐵路LTE-R通信技術的研究。當前，GSM-R業務可滿足調度語音通信、列控、機車同步操控、調度命令和車次號等業務外，但隨著5G技術及業務覆蓋，移動視頻監控、站場寬帶接入、列車運況實時監測、鐵路物聯網、旅客服務等寬帶業務需求不斷涌現。使得上下行帶寬均只有4 MHz的GSM-R系統承載能力難以滿足并支撐新形勢（5G+）下鐵路業務智能化、寬帶化發展需求，鐵路業務需求和頻率資源不足的矛盾突出。

山西省無線電管理局應積極配合鐵路無線電管理部門開展鐵路LTE-R通信技術的研究，具體可從下一代移動通信系統（2100 MHz）、站場寬帶接入系統（1785～1805 MHz）頻段，以及區域性對講類通信（400 MHz/150 MHz/160 MHz頻段）等方面著手開展研究。

（2）提高GSM-R網絡干擾排查效率。隨著我國鐵路規模的迅速擴大，GSM-R網絡基站建設已基本實現全面覆蓋，不可避免地對鐵路GSM-R帶來干擾。如果不及時排除，輕則威脅鐵路行車調度和運行安全，重則威脅國家安全和人民群眾的生命財產安全。能否快速處理GSM-R的各類突發干擾，成為檢驗無線電管理人員技術本領的一道現實考題。

無線電管理部門應提高應急處突能力。培養訓練一支高素質的無線電監測技術隊伍，提高無線電監測人員的干擾查處技能和消除（規避）干擾的技術水平，從而提高其對鐵路干擾的應急處突能力。建立鐵路專用無線電頻率保護工作長效機制，優化干擾排查流程。在干擾已經產生的情況下，要能盡快使用技術手段查處干擾；在干擾不可避免時，要積極做好各方協調工作，采取技術手段提高鐵路無線電發射設備的抗干擾性，同時削弱干擾源對合法臺站造成的干擾。在干擾排查后，及時進行總結反思，改進日常監測工作方式，定期開展鐵路沿線路段電磁環境測試和保護性監測。

（3）借鑒三大運營商公網實現與下一代鐵路無線通信系統的平穩銜接。GSM-R數字移動通信系統在鐵路運行中發揮了巨大的作用，2030年前后GSM-R設備商將終止對GSM-R產品及技術支持。網絡演進是必然的，下一代鐵路無線通信必然要向能夠在高移動速度下提供高數據率的車地寬帶通信系統演進，未來鐵路無線通信技術將向LTE-R方向發展也是必然趨勢，如何實現平穩銜接成為技術難點。

目前，三大運營商的公網寬帶通信系統已經部署商用，因此，鐵路無線通信技術向LTE-R的發展可以借鑒三大運營商公網的成功經驗。在改造時還充分考慮鐵路無線通信應用場景中高移動速度與復雜電磁環境等因素。

（4）積極配合鐵路支線和地方鐵路專用無線通信完成技改。目前，山西省列車數字無線調度通信（DRTD）系統400 MHz、160 MHz、450 MHz使用混亂，且模擬信號質量及傳輸距離受限，既有450 MHz無線列調通信嚴重超期服役，亟須更新改造。支線及地方鐵路等級不高，行車密度低，迫切需要提供一種功能實用、成本較低、建設周期短、維護管理方便的解決方案。因此，應盡快開展鐵路400 MHz頻段數字無線列調系統設備研究，積極配合當地鐵路部門完成模擬手持對講機數字化改造。應在山西省范圍內開展摸底調查，尤其是對鐵路沿線的400 MHz、160 MHz、450 MHz頻段設備情況的調查，全面掌握這些頻段的使用單位、使用地點，綜合鐵路沿線地理位置，市無線電管理局應配合省級無線電管理機構完成分配和指配業務，且確保鐵路“紅線”內信號暢通。同時繼續對450 MHz提供保護性服務，服務直至完全退網。

（5）提升無線資源管理優化技術水平以應對突發性干擾。高速鐵路的發展對無線通信的功能性要求提出了新的需求，目前的窄帶系統已無法滿足日益增加的鐵路業務的要求，需要建立性能更好的寬帶系統。由于寬帶通信可利用的頻譜較寬，獲得的傳輸速率高，受到干擾的可能性也會增加。高速鐵路的電磁干擾較為復雜，電氣化設備繁多，由電氣設備產生的各種脈沖干擾和其他電磁干擾將嚴重影響無線寬帶通信系統的性能。如何應對或者規避這些突發性干擾需要思考。

鐵路無線電管理部門應提升無線資源管理優化技術水平。未來列車的速度越來越快，穿越小區重疊的時間越來越短，因此需要優化切換算法或組網覆蓋方案，保證切換成功。此外，還需要優化資源調度、干擾協調等方案以應對高鐵通信特有的話務突發性、集中性及小區帶狀等特點?？蓮那袚Q優化、資源調度優化、小區干擾協調優化等方面進行突破。

（6）積極化解微功率短距離無線電設備管理與聯通5G（重耕4G）共存干擾。隨著5G技術的不斷發展和5G應用的普及，904～915 MHz（上行）/949～960 MHz（下行）頻段被重耕用于5G網絡建設，以進一步提升5G信號在農村及邊遠地區的覆蓋質量。全國鐵路車號自動識別系統（ATIS）使用910.10 MHz、912.10 MHz、914.10 MHz三個頻點，接收標簽反射頻率與發射頻率相同。每個頻點發射帶寬為5 kHz，屬于微功率短距離無線電設備管理范疇。當5G基站與ATIS距離較近時，ATIS可能對5G基站產生干擾，造成用戶通話質量差、上網慢、視頻聊天不流暢、信號滿格但無法正常通信等情況。為實現兩系統同頻兼容共存，在系統實際部署時，建議5G基站要盡量避免主瓣方位面對AEI天線，盡量規避LTE上行鏈路控制信道使用914.1 MHz。ATIS要盡量采用壓發式裝置（常發式ATIS系統容易產生干擾），當兩系統近距離部署時要避免5G基站控制信道與AETI同頻。在發生干擾時ATIS避讓，ATIS系統在場站等干擾可能多發的場景優先使用914.1 MHz頻點進行部署。

4? ?無線通信用頻安全的幾點思考

（1）加大鐵路通信的重點頻率專項監測任務，加大行政執法頻次及力度。掌握鐵路沿線的學校、監獄等常使用屏蔽器的單位，規范功率、時間，簽署規范使用承諾書。對鐵路沿線酒店、沿路大車對講車載設備使用開展集中整治行動。

（2）建立屬地長效溝通機制，完善臺站數據庫和地理信息數據庫建設。大秦線所有設臺在省一級，管理是屬地管理。市級無線電管理局必須做到全面掌握轄區內的設臺數量、設臺類型、設臺位置等數據，確保在出現干擾時能熟知干擾區域內的無線電臺站、地理位置、周邊特殊用頻單位及區域電磁環境情況。

（3）建立健全保護鐵路無線電安全使用的地方性法律法規、辦法。無線電管理部門在掌握鐵路用頻設臺的實際情況下，主動承擔起保護鐵路專用頻率的職責，積極協調處理好鐵路無線電電磁干擾相關事宜。

（4）全面提升無線電管理綜合治理能力。提高自身業務素養，提升履職本領，認真貫徹執行上一級無線電管理的指示，增強無線電發射設備管理意識，增加設備的監管力度，提高信息化管理水平。

5? ?結束語

大秦線作為世界重載線路的先進典型代表，是國家安全環境和經濟發展的晴雨表，對通信電磁環境的安全性有很高的指標要求。無線電管理部門應及時掌握鐵路用頻需求及業務訴求，并給出合理對策建議，筑牢鐵路無線電用頻電磁空間安全防線，在促進無線電頻譜資源高效利用，賦能鐵路系統高質量發展中充分履行好無線空中衛士職責。

參考文獻

[1] 李棟．高速鐵路車地寬帶無線通信方案比較研究[J]．鐵道工程學報，2012（3）：85-90.

[2] 路建華，王玲，解媛，等．鐵路GSM-R干擾原因分析及防范措施探討[J]．中國無線電，2022（12）：49-53.