我國鐵路無線通信系統實現的無線列車調度、鐵路區間的移動語音通信及道口預（報）警等數據無線傳輸功能，在鐵路運輸安全生產中發揮著越來越重要的作用。鐵路既有的單信道模擬制式無線通信設備主要為滿足語音通信設計，長期以來一直存在著樞紐地區同頻干擾嚴重，信道接入困難，語音不清晰，數據與話音爭奪信道并相互干擾等問題，已不適應日益增長的運輸生產需求，尤其是鐵路沿線維護、檢查、維修的工務人員通信需要。

1鐵路沿線施工防護無線通信現狀與需求分析

1.1施工防護通信現狀

目前，鐵路工務人員采用的防護技術手段是：當一個班組需要進行鐵路施工時，需在鐵路沿線的車站內設置駐站防護員，同時在施工現場前后800m分別設置安全措施，安排施工防護人員和施工負責人，還需根據實際的通信情況安排中間聯絡員。駐站防護員與施工防護員必須保持3～5min通話一次，進行列車運行的預報和確認。當列車靠近時，由駐站防護人員用固定臺通知現場防護人員，再由現場防護人員通知施工人員下道。這種防護手段存在以下問題：（1）在部分較長區間，車站與施工現場無線通信不通暢，現場防護人員呼叫不到駐站人員或需要設置多級中間聯絡員；（2）在相鄰的2個工區同時施工時，通信容易相互串擾；（3）針對偏遠的站點或長大區間，一個工區內架設多個基站，無法跨區跨基站通信；（4）工區內中轉臺維護與管理不夠規范，沒有故障弱化機制，不能滿足緊急情況下的及時通信；（5）區間隧道多，隧道內通話距離不到500m，隧道內外不能互通；（6）沒有統一指揮調度管理功能，無線對講缺乏有效的管理規范。

1.2通信數字化趨勢

由于專網模擬技術發展的局限性，現有模擬無線通信技術在鐵路施工防護通信上存在以下弊端：（1）頻率資源緊缺，不能滿足電務、工務、供電、鐵路公安等多部門、多線路的通信需求，時常無法分配合適的頻率。（2）相鄰工區干擾或非法電臺串頻干擾影響正常通信。（3）工務施工防護系統逐漸走向科學化、信息化，對統一調度管理平臺的數據業務需求越來越迫切；現有技術體制無法滿足多樣化、信息化的需求。（4）現有模擬通信單靠連續語音控制靜噪系統（CTCSS）信令加密，無法避免同頻干擾及非法竊聽或盜用沿線通信系統中轉基站。（5）無噪聲抑制技術在鐵路沿線受到諸多信號干擾，抗干擾性差，因此現有模擬系統無法保證鐵路沿線通信信息安全。2009年12月，工業和信息化部發布的666號文件，明確提出我國模擬對講機向數字對講機過渡的時間表，在2011年底停止模擬對講機的型號核準，2016年全面停止模擬對講機的使用。隨后鐵道部向全國18個鐵路局（公司）轉發工業和信息化部666號文件，要求2011年底基本實現從模擬向數字轉變的工作目標。

2鐵路沿線施工防護數字無線通信系統設計

2.1施工防護數字無線通信系統建設方案

為了滿足鐵路沿線施工防護通信需求，建議鐵路沿線安全施工防護系統采用具有我國自主知識產權的警用數字集群標準（PDT）的數字無線電通信系統。在沿線架設數字基站，各基站之間通過鐵路局內部IP鏈路或E1鏈路進行連接組網。數字IP互聯技術將引入高質量、高保真的數字語音通話，實現個呼、組呼、全呼等多種呼叫功能及錄音、設備遠程監控、雙時隙通話、短數據傳輸（短信息、GPS）等個性化管理功能。該系統具有反應快捷、功能強大、一呼百應等優勢，同時節省稀缺的頻率資源，非常適合鐵路沿線的無線通信需求。根據覆蓋面積和環境要求，選擇在鐵路沿線車站或現有通信機房架設數字無線通信基站，單基站覆蓋半徑在7～15km，各基站通過IP網絡互聯，因此覆蓋面積則為各基站覆蓋面積之和，最終實現長大區間覆蓋，工區內可實現跨基站呼叫，并根據工區距離對基站進行分組，同屬一個工區內的基站屬于同一組，工區間相互獨立，又可在重大事件中進行互聯互通，統一調度。通過配備內置GPS模塊的數字對講機，實現對施工人員、巡道工、軌檢車等的定位跟蹤功能。通過數字調度平臺可實現通過電腦對人員呼叫、管理和定位跟蹤，以及對基站設備的遠端管理和維護。數字無線通信系統基站是由主站和從站組成。每套系統只設一個主站，但可以與多個從站互聯。從站通過IP鏈路（有線IP鏈路、微波鏈路、網橋鏈路、3G無線鏈路等）與主站相連，進行語音和數據通信。所以在鐵路沿線各基站站點中，需要選出一個基站為IP互聯系統主站，其余各基站點則規定為從站。通過利用鐵路內部IP網絡資源，各從站與主站通過IP網絡互聯，實現沿線各站點基站互聯互通，所有基站覆蓋下的對講機一呼百應的目的。系統建成后，可以對各基站進行單獨分群，通過撥群號碼可使各基站下的終端群內進行呼叫，而其他群則聽不到。IP互聯網絡組網見圖1。IP互聯模式在基于TCP/IP傳輸的過程中，數字無線移動通信（DMR）協議由TCP/IP協議和處于應用層的傳輸協議承載。因此，在IP互聯網絡中，可以認為IP互聯僅僅改變的傳輸介質，DMR移動終端或中轉臺所支持DMR協議的業務不會受到影響。基站IP組網見圖2。

2.2隧道解決方案規劃

在多而復雜的鐵路隧道群中，隧道長短不一，列車上行與下行分開，隧道內無線信號衰減嚴重，對沿線施工防護通信造成很大難度。目前大多數列調隧道覆蓋系統采用450MHz頻段光纖寬帶直放站，車站臺連接直放站近端機，近端機通過光纖可連接多路安置在隧道內部的遠端機，實現對隧道內部信號的覆蓋。施工防護系統可利用原列調隧道覆蓋系統解決施工防護通信系統信號覆蓋問題。數字IP互聯安全施工防護系統建成后，利用信號耦合方式把基站信號耦合至列調直放站近端機，此時信號通過光纖傳至隧道內部的遠端機，消除信號盲區，實現全線路的無縫覆蓋。直放站連接方法見圖3。

2.3鐵路沿線施工防護數字無線通信系統實現

鐵路沿線施工防護數字無線通信系統建成后，沿線無線信號覆蓋穩定，全路段90％以上無盲區，車臺通話質量達到4級以上，手持終端在時速90km行駛的車中通話質量達到4級以上；還可實現以基站為單位，沿線基站在同一工區下視為一個群，該工區內鐵路施工防護員工群內可以自由通話，其他群（工區）無法聽到聲音，做到互不干擾；領導在指揮中心的IP調度臺可呼叫任意鐵路工區、站、人員；各鐵路工區工作人員可以呼叫中心IP調度臺；指揮中心調度平臺提供有線互聯接口，可以實現對講機與有線電話互聯；提供指揮中心有線和無線集成的數據和語音接口，建設廠商根據該接口開發調度界面，在指揮中心的調度座席上實現有線和無線通信的統一指揮調度。