基于GSM-R小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统

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CHINESE RAILWAYS 2015/06
前，各高速铁路（客运专线）均建设了防灾安全监控系统，实现了沿线各信息点防灾安全信息的
采集、上传、处理、报警等功能，但列车防灾预警信息下达则主要采取人工方式，由调度员根据报警信息发生的位置，结合管辖范围内每次列车当前位置、速度、行驶方向等因素进行判断，然后再通过话音或以调度命令的形式逐个下达到相应的列车司机。

这种防灾预警信息的下达方式需要调度员人工介入，容易出错，影响防灾预警的及时性和有效性。

为了降低列车运行风险，提高运输效率，构建基于GSM-R小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统（简称系统），能够及时、自动地将预警信息发给特定区域内的列车司机，实现防灾预警。

1 GSM-R小区广播
小区广播短消息是GSM系统的一种特定业务，可向指定区域的所有车载终端周期性地广播数据信息。

小区广播短消息业务允许在一定区域内将短消息广播给所有的车载终端。

这些区域可能是一个或多个小区，甚至整个公共陆地移动通信网络（PLMN）区。

支持这一业务的车载终端能够连续地监测广播信息并显示给司机。

来自于小区广播中心（CBC）的广播型短消息送到基站控制器（BSC），BSC对消息进行管理，将接收到的消息
按发送要求发给基站（BTS），BTS能够进行负载控制。

小区广播是一种基于短消息的增值服务。

它的特点是可以实时向特定区域的移动终端以短消息的方式提供各类信息，接收信息时不影响移动终端的正常通话。

小区广播短消息系统主要由5部分组成： CBC负责广播短消息的管理和存储；小区广播实体（CBE）负责广播短消息的收集；小区广播调度中心（CDB）负责广播短消息的调度和发送；BSC负责广播短消息的转发；BTS负责向车载终端发送广播短消息。

2 系统功能
系统与现有防灾安全监控系统互连，采集防灾预警信息，采用GSM-R小区广播机制通过CBC将防灾预警信息
基于GSM-R小区广播的
高速铁路防灾预警信息无线传输系统
蒋韵：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081蒋志勇：中国铁道科学研究院通信信号研究所，副研究员，北京，100081王开锋：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081高尚勇：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081杨居丰：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081高媛：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081
摘要：充分利用GSM-R网络小区广播系统的特点，构建基于小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统，实现高速铁路防灾预警信息自动、及时传输与下发。

关键词：GSM-R；小区广播；防灾预警
中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2015）06-0050-02
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基于GSM-R小区广播的高速铁路防灾预警信息无线传输系统蒋韵等
CHINESE RAILWAYS 2015/06
以小区广播方式发给进入预警范围的每个动车组司机。

小区广播可以在同一BSC下的1～n 个小区内广播同一信息，任何进入该区域的移动终端在空闲状态下都能收到广播信息。

如果要控制多个BSC，则CBC可分别向各BSC 发送小区广播消息，以确保下发消息的有效范围。

小区广播消息共有3个优先级，分别是：0（紧急短消息）、1（正常短消息）和2（缺省短消息），其中以0级别最高。

高速铁路防灾预警信息优先级可配置为0，在插入到小区实例短消息等待队列链表中时，将以最高优先级确保信息的及时发送。

3 系统结构
系统由防灾安全监控系统、CBC、防灾预警接口设备、GSM-R网络、车载防灾预警终端等构成（见图1）。

既有防灾安全监控系统采集高速铁路沿线各信息点的防灾灾害信息，生成防灾告警信息，由调度员确认需要下发的信息。

利用GSM-R网络，采用小区广播方式给动车组司机下发防灾预警信息。

车载防灾预警终端设备接收防灾预警信息，显示并语音提示司机查看（签收）。

（1）CBC：是GSM-R网络标准设备，根据防灾预警接口设备的要求将防灾预警信息主动发送给任何进入预警范围内所有小区的动车组司机。

（2）防灾预警接口设备：接收到防灾预警信息后，将防灾预警信息按要求发送给小区广播中心。

（3）防灾安全监控系统：采集沿线各信息点防灾安全告警信息并对其进行处理，按照要求将生成的防灾预警信息发送给防灾调度终端，在防灾调度员确认后，将防灾预警信息发送给防灾预警接口设备。

（4）车载防灾预警终端：接收防灾预警信息并回复接收确认信息，显示预警内容并语音提示司机查看（签收）。

4 防灾预警传输流程
防灾安全监控系统实时采集沿线各信息点防灾、风向等信息，集中处理后按要求生成防灾告警信息，发送给防灾调度终端。

防灾安全监控系统在调度员确认后将防灾告警信息发送给防灾预警接口设备。

防灾预警接口设备接收防灾告警信息，按要求生成防灾预警信息以及预警范围并发送给小区广播中心。

考虑到线路等级、列车运行速度等因素，防灾预警范围在单网覆盖的线路上建议定义为相邻的3小区（单网覆盖小区单边覆盖有效距离按约3 km考虑，则小区广播范围在上、下行方向上各约为9 km），交织覆盖的线路上定义相邻9小区（交织覆盖小区单边覆盖有效距离按约1.5 km考虑，则小区广播范围在上、下行方向上各约为13.5 km）。

小区广播中心根据防灾预警接口设备的要求，将防灾预警信息自动播报给任何进入预警范围内所有小区的动车组司机。

车载防灾预警终端接收防灾预警信息，根据预警信息中防灾监控处理设备的IP地址信息，以通用无线分组业务（GPRS）或其他方式给相应防灾调度终端回复接收确
认信息，同时显示预警内容并语音提示司机查看（签收）预警信息。

防灾安全监控系统中信息处理服务器接收动车组车载防灾预警终端回复的的接收确认信息，转发给相应的防灾调度终端，提示调度员预警信息接收情况。

5 结束语
目前小区广播在铁路GSM-R网络中还没有应用业务，但小区广播方式能够自动向进入预先定义好的小区所有列车发送业务信息，无需知道列车的具体位置，也无需计算列车与防灾告警点的相对距离，并且小区广播方式会将防灾预警信息在广播区域内自动周期性不断广播，增加了车载防灾预警终端的接收成功率，比较适合防灾预警信息这类需要在特定区域范围内发送的业务。

小区广播方式适用于所有小区广播业务，可为将来的类似业务提供平台。

防灾预警接口设备作为小区广播的应用接入平台，也可被将来的类似业务共享。