王孟重陽

中國鐵路北京局集團有限公司天津電務(wù)段 天津 300140

伴隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，采用5G 信號覆蓋的鐵路無線通信進行信號傳輸成為未來通信發(fā)展的主要方向，在5G 信號覆蓋的鐵路無線通信中傳輸?shù)男盘柛袷街饕姓{(diào)頻信號、視頻信號以及多媒體信號，結(jié)合大數(shù)據(jù)信息融合實現(xiàn)鐵路無線通信信號的自動傳輸和控制，采用自適應(yīng)的信道均衡控制技術(shù)，提高信號的調(diào)制和解調(diào)能力。在5G 信號覆蓋下進行鐵路無線通信設(shè)計，提高鐵路無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力和信號傳輸能力，在鐵路通信中，采用5G 信號覆蓋方法，構(gòu)建5G 網(wǎng)絡(luò)下的鐵路信號覆蓋模型，實現(xiàn)鐵路通信的多媒體信號傳輸，提高鐵路通信中的視頻、音頻以及各種控制信號的自動傳輸能力。在5G 網(wǎng)絡(luò)模式下，鐵路通信受到鐵路無線通信異常斷點的影響，導(dǎo)致信道的均衡性不好，需要進行無線通信的異常斷點識別[1]。

1 概述

目前，中國鐵路里程已突破13 萬km，對國家經(jīng)濟的快速發(fā)展發(fā)揮了重大作用。然而鐵路運輸環(huán)境越來越復(fù)雜且難于管理。尤其國內(nèi)的水災(zāi)發(fā)生頻率高，持續(xù)時間長，使得鐵路運輸安全面臨重大挑戰(zhàn)。中國國家鐵路集團有限公司下屬各鐵路局集團管轄線路覆蓋中國絕大部分疆土，鐵路管轄的西北、華東、華中以及華南區(qū)域的降水量特點是暴雨的發(fā)生率較高，尤其汛期的短時暴雨達到極值。各鐵路局管轄線路，因班組人數(shù)限制、管轄區(qū)間長以及高原降雨過程等因素，難以實現(xiàn)徒步快速巡查。主要利用登乘機車、軌道車、車載視頻監(jiān)控等方式，監(jiān)控洪汛信息。集團防洪指揮部獲取的防洪防汛信息，通過揭示卡在LKJ 監(jiān)控顯示防洪防汛信息，提示機務(wù)乘務(wù)員減速和瞭望。當(dāng)降雨量達到封鎖警戒標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行封鎖警戒；暴雨天氣緊急情況下，現(xiàn)場巡查人員認為需要封鎖警戒時，執(zhí)行封鎖警戒。警戒響應(yīng)：當(dāng)雨量達到列車封鎖警戒值時，車站值班員要通知在封鎖警戒區(qū)間的在途貨車、客車、動車組列車，以隨時能停車的速度（在普速鐵路區(qū)段運行的所有列速度不大于20km/h，在高速鐵路運行的動車組列速度不大于40km/h、其他列車速度不大于20km/h；在長大坡道、分相區(qū)等特殊地段，按列車能通過的可控速度行車，避免因雨量警戒限速造成列車坡停）運行，并加強瞭望，同時在客車封鎖警戒解除前不得向客車封鎖警戒區(qū)間持續(xù)發(fā)列車[2]。

2 5G 在鐵路信號控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

2.1 多天線技術(shù)的應(yīng)用

在鐵路信號控制系統(tǒng)的運行過程中，可以將多天線技術(shù)應(yīng)用在其中。比如。其中的MIMO 多天線技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點中：第一，空間分辨率較強，這對于更多空間資源信息的獲取可以打下良好基礎(chǔ)，用戶之間的自由通信也將會實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，頻譜效率的提升會得到保障。第二，將局限波束范圍控制在合理范圍內(nèi)，這樣對于外界因素的干擾，可以將其控制在有效范圍內(nèi)。第三，可以在最大程度上，避免受到外界因素的干擾，將干擾問題控制在合理范圍內(nèi)，這樣可以八保證整個鐵路信號控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。在多天線技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，要注意以下幾點問題：第一，加強信道建模工作。信道建模就是說要在實測工作的前提下，盡量獲取更多的參數(shù)數(shù)據(jù)。在仿真處理工作的開展中，可以加強對計算機的應(yīng)用。因為此工作的工作難度相對較大，所以，對于該方面技術(shù)有著較高要求。第二，加強空間分址工作。通俗來講就是，在大維矩陣空間當(dāng)中，獲得相應(yīng)的資源。從目前我國發(fā)展過程中，華為已經(jīng)達到這一要求。空間分址能夠在很大程度上，提升5G 技術(shù)的性能與優(yōu)勢，但是在實際的使用過程中面臨一定困難，因此，需要加大投入力度。第三，加強信道導(dǎo)頻。在整個鐵路信號控制系統(tǒng)中，有許多天線數(shù)量，因此，在估時過程中需要投入更多資金，同時在這一過程中，信道估計也是需要盡快解決的一個問題。因此，在此基礎(chǔ)上才能將大規(guī)模MIMO 多天線技術(shù)進行充分利用。多天線技術(shù)將其應(yīng)用在鐵路信號控制系統(tǒng)中，促使系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行[3]。同時使得網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性得到保障，將鐵路信號控制系統(tǒng)的作用與價值充分發(fā)揮，為我國鐵路事業(yè)的更好發(fā)展提供動力。

2.2 基于5G 系統(tǒng)的高速鐵路智能管控系統(tǒng)

在高速鐵路列車的運行過程中，高速鐵路通信系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。隨著云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，在5G 通信系統(tǒng)的保障之下可以實現(xiàn)對鐵路的集中管理，實現(xiàn)智能調(diào)度、智能管理等功能。高傳輸速率的5G 通信系統(tǒng)為列車運行的實時監(jiān)控提供可能，通過高速鐵路列車上自帶的檢測設(shè)備可以隨時將路軌狀況以及列車狀況上傳到數(shù)據(jù)庫中，進行實時分析，并對可能出現(xiàn)的故障進行檢測及預(yù)判，提出合理的解決方案，從而減小了高速鐵路列車運行中的故障率，保障了高速鐵路列車的運行安全。同時5G 通信系統(tǒng)的端到端時延為毫秒級，且連接設(shè)備密度更大，可以實現(xiàn)列車與列車之間、列車與路側(cè)配套設(shè)備之間的通信，并進一步實現(xiàn)列車緊急制動告警燈功能，使列車的主動安全控制與自動駕駛成為可能。通過使用基于5G 系統(tǒng)的高速鐵路列車通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)管理列車并實現(xiàn)自動化調(diào)度的功能、監(jiān)測列車及行車線路狀態(tài)的功能以及列車的主動安全控制功能等，可以更好的保障高速鐵路運輸過程中的安全。

2.3 應(yīng)急調(diào)度模塊

應(yīng)急調(diào)度模塊主要用于事故應(yīng)急處理，包含各類事故類型的預(yù)案，并能根據(jù)不同事故類型的子類預(yù)案，發(fā)生異常事件時，系統(tǒng)啟動預(yù)案調(diào)用，調(diào)集前期所收集的信息，立即召集各部門的相關(guān)人員進行調(diào)度指揮及應(yīng)急處理，在5G 網(wǎng)絡(luò)的支持下，應(yīng)急指揮調(diào)度能更快速準(zhǔn)備執(zhí)行，確保事故發(fā)生后，將相關(guān)損失降低至最低。

3 結(jié)語

綜上所述，5G 技術(shù)的出現(xiàn)，為在鐵路信號控制系統(tǒng)的更好發(fā)展創(chuàng)造良好前景。因此，為促進我國鐵路事業(yè)的更好發(fā)展，要將5G 技術(shù)進行科學(xué)合理利用。這樣可以保證在列車行駛過程中，整個鐵路信號控制系統(tǒng)能夠?qū)⒆陨淼淖饔门c價值充分發(fā)揮，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。