青藏铁路通信技术实现众多突破
来源:信息周刊 更新时间:2012-04-15

作者:王婷婷 

行业观察  青藏铁路 电子政务

  全长1,142公里,平均海拔4,500米,沿线氧气只有海平面的50%~60%,年平均气温在零摄氏度以下,极端最低气温为零下45摄氏度,沿途穿越900多公里的冻土地带——这就是刚刚开通的青藏铁路格尔木至拉萨段(下称青藏铁路格拉段)一连串令人惊叹的数字。
  
  在这样恶劣的生存环境里修建铁路,本身就是一次举世瞩目的创举,同时也对通信技术提出了极高的要求。青藏铁路建设采用了先进的数字化技术,使得在世界屋脊上疾驰的列车基本实现了无人化维护管理,保证了乘客与外界沟通无极限。

无人化管理

  青藏铁路格拉段沿途生态条件十分恶劣,不利于人员长期驻守工作,因此,“免维护,基本无人化管理,全线运行时间最短”就成了青藏铁路运营管理的目标。
  
  中国铁道部信息中心主任李中浩在接受记者采访时曾表示,在这条世界一流高原铁路的格拉段上,共设立34个车站,其中有23个实现无人值守,线路用工人数由计划的上万人减至不足500人,刷新了国内铁路每公里用工人数最少的全国记录。
  
  由于多数车站无人值守,因此青藏铁路的信息系统建设也与其他线路有很大不同,不可能在沿途都放置数据服务设备,并由专人操作和维护。据铁道部信息技术中心副总工程师李舒扬介绍,为了降低系统运行风险,青藏铁路信息系统采取了“集中管理、分散操作”的作业模式,并构建了支撑这一作业模式的信息系统体系构架。
  
  按照规划,整个系统在青藏铁路公司西宁总部部署了处理中心和数据中心,集中配备高性能、大容量的计算机设备,负责全公司范围内运输生产、客货营销、经营管理数据的存储和处理加工。在基层站段,系统只配备管理简单、易于维护的终端类设备,实现各作业岗位的数据录入、信息查询及打印,最大限度地节省了基层站段和管理部门的人力物力,具有较明显的优势。
  
  另外,青藏铁路和其他任何铁路线路一样,不仅要有内部信息的传输和处理,同时还必须与其他部门以及全国铁路系统进行数据共享。但是,1,000多公里的青藏铁路线上一人多岗现象普遍存在,为了连通世界屋脊上传输的数据,不仅需要整合应用系统,还要强化系统间的信息交换、数据共享机制。
  
  “青藏铁路信息系统共有网络及安全平台、数据共享平台、基础数据维护平台以及地理信息平台四个基础平台,还有21个子系统承载各类应用。”李舒扬介绍道。而其中基础数据维护平台,就是通过对各应用子系统所共用的基础信息进行归纳整理,统一编码、统一维护、统一发布,来提高基础数据的一致性,在实现基础数据共享的同时,还能提高数据维护水平,缩短基础数据更新周期,减轻维护工作量。

  在各类子系统中,融合了很多应用软件以及各类方案的支持,其中就有一部分是青藏铁路信息系统项目组和北京中科红旗软件技术有限公司的合作。他们以Linux为核心支撑平台,设计了适用于铁路行业的信息处理和交换安全服务器的总体框架。而另一企业级Linux和开源软件解决方案供应商拓林思公司(TurboLinux)则为青藏铁路的行包管理系统打造了一个24×7小时永不停顿的运行平台。
  
  青藏铁路公司信息所主任杜建平表示,大集中、网络资源共享和信息共享,是青藏铁路数字化建设的主要特点,目前西格(西藏-格尔木)二线的信息化工作还在设计中。

 青藏铁路号称“天路”,青藏线开通以后,每天将有数千人次的游客及商务人士进藏,人流的骤增对无线通信的需求大大增加,铁路通信系统不仅需要保证机车的正常运行,还需要为乘客提供手机通信保障。
    
  与其他铁路线路不同的是,在海拔高、穿越长距离无人区的环境下,青藏铁路成为中国第一条完全基于GSM-R铁路无线通讯系统支持的铁路线,无需传统的模拟系统作为后备支持。此外,GSM-R系统还能够承载列车控制信息,实现对列车的有效控制,从而提高铁路运输效率,降低运营成本。
  
  2004年3月,铁道部选择北电网络(中国)有限公司(下称北电网络)的设备开始试验GSM-R项目。
  
  GSM-R项目始自格尔木,终止于不冻泉,线路全长186公里,一共部署了65个基站收发信台(BTS),两个宽带服务控制器(BSC),一套移动交换中心(MSC)和一套智能网系统。
  
  2004年6月19日,铁道部部长刘志军打通了中国第一个GSM-R电话,9月23日,格尔木至不冻泉32个站址64套基站全部开通。
  
  据北电网络无线市场部铁通事业部经理于涛介绍,GSM-R能够在青藏铁路包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员在内的工作人员之间,提供语音和数据通讯服务。GSM-R符合新的欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)标准,可将信号直接发送给列车司机,从而提高了列车速度,增加了运输密度,同时增强了行驶的安全性。
  
  另外,GSM-R还超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务,如货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等,都将使用GSM-R技术。
  
  在世界屋脊上高速奔跑,除了列车之外,乘客也需要与外界有正常的手机连通。上海贝尔阿尔卡特股份有限公司(下称上海贝尔阿尔卡特)为中国移动通信有限公司开通了确保青藏铁路从唐古拉到拉萨沿线GSM网络的无缝覆盖,让手机用户能正常使用高质量的语音、数据服务。
  
  而中兴通讯股份有限公司(下称中兴通讯)则承建了青海、西藏的CDMA移动通信网络,还负责承建覆盖青藏铁路格尔木-唐古拉山一段的GSM网络。针对部分山区和旅游地区无法提供微波和有线传输的情况,中兴通讯采用了一套专用的、利用卫星传输的通信方法,解决了当地通信的难题。
  
  另外,对于7月1日的通车仪式,视频会议系统还完成了异地图像高清晰实时交互传送及转播的任务。
  
  青藏铁路沿线GSM网络覆盖的各个站址,都选定在海拔4,600~5,300米之间,属于高海拔、高寒地带,空气平均含氧量只有海平面的40%左右。这一恶劣环境给通信设施的部署带来了极大的挑战。
  
  吴格是上海贝尔阿尔卡特西藏分公司工程服务部的无线工程师。他参与了建设15个GSM无线基站的工作,“15个GSM基站的项目工程,在内地不算啥,但是在平均海拔4,500米以上的高原施工,难度无法想象。”吴格对当初建设的情景还历历在目。
  
  好天气被吴格和同事们看作是上天赐予的最奢侈的礼物。当吴格第一次在CBO基站测试TRX功耗时,越野车爬上小山坡后,一座离地三米高的CBO 基站平台出现在眼前,要徒手爬上去,不抓紧就会被大风吹走。几分钟后,上塔的同事就难以张嘴讲话,脑袋嗡嗡响,反应迟钝,下来休息一会,再上平台测试数据,不到两小时,手脚冻僵,无法敲击键盘,只好再换人上去。
  
  “每一次我们都得事先准备好压缩饼干和饮用水。如果工作时间比较长,饮用水不足,就只好在基站附近寻找比较干净的积雪收集起来,等融化成水后饮用。”吴格说。
  
  不过,在部署过最高海拔的基站之后,吴格倍感欣慰和自豪。据悉,我国在“十一五“期间还将继续投入巨资,修建1.7万公里的铁路线。