虚拟专刊丨铁路5G通信技术研究与应用（2021-2023）

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当前，我国铁路通信正处于新一轮技术创新的关键时期。自2020年国铁集团开展铁路5G技术应用3年科技攻关行动以来，在关键技术研究、标准建设、装备研发、系统试验等方面均已取得阶段性重大进展。为了交流互鉴，聚力集智共促中国铁路通信高质量发展，铁科院《铁道通信信号》编辑部精心策划组织，筛选整理了近3年来已刊发的铁路5G通信技术研究与应用方面的优秀论文，以虚拟专刊形式集合分期推送，欢迎各位行业同仁阅读、分享、下载和引用。

01

智能联接助力智慧铁路系统建设

— — “十四五”铁路通信发展展望

姜永富

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-02. 20505

摘 要：简要回顾和总结我国高速铁路发展期间铁路通信技术的发展情况；结合国铁集团 《新时代交通强国铁路先行规划纲要》 提出的目标和实际工作，从铁路通信技术应用和运维管理体制二方面，阐述“十四五”铁路通信发展的总体思路。

关键词：铁路；通信；智能；智慧铁路系统；发展；技术应用；运维管理

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02

智能铁路列控系统技术发展方向展望

莫志松

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2022-08. 22112

摘 要：中国智能高铁将融合新一代信息技术与高铁技术，实现高铁智能建造、智能装备和智能运营。列车运行控制技术也将持续创新，增强功能，提升自动化、智能化水平，以满足高速度、高密度的运营需求。本文聚焦智能列控领域，分析国内、国际智能列控技术现状；总结智能列控系统内涵和设计目标；提出了高安全可靠的列控系统、更高自动化等级的自动驾驶系统、移动闭塞技术、智能运维技术等关键技术；展望智能列控系统技术发展方向。

关键词：智能铁路；列控系统；自动驾驶；自主定位；移动闭塞

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03

铁路5G-R系统技术标准解读

王 芳，李岸宁

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-07. 23071

摘 要：铁路5G-R技术标准体系对于指导5G-R系统工程建设与运营维护，支撑5G-R系统设备制造与测试验证，实现不同厂商设备之间的互联互通，引导5G-R产业良性发展具有重要意义。为便于相关人员对铁路5G-R系统更深入地了解和运用，介绍了铁路5G-R技术标准体系的研究背景、形成过程、构建原则，以及标准体系的分类和构成；阐述了铁路5G-R技术标准研究进展情况，包括已经发布的标准规范和近期标准编制与发布计划；从标准编制过程、编写思路、标准规定的主要内容、标准发挥的主要作用等几个方面，重点对已经发布的《铁路5G专网业务和功能需求暂行规范》《铁路5G专用移动通信（5G-R）系统总体技术要求（暂行）》两项系统类标准进行了深入解读。

关键词：5G-R系统；技术标准；标准体系；标准编制；解读

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04

铁路5G技术创新应用探索

丁建文，孙 斌，郑 鹏，王 玮，代 赛，钟章队

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-06. 21049

摘 要：随着我国铁路智能化和数字化技术的不断发展，进一步推进铁路专用移动通信技术发展，并建立铁路5G技术体系成为必然趋势。介绍了国内外铁路通信技术发展现状和趋势，提出了面向智能高铁的5G应用场景和业务应用需求，分析了网络功能虚拟化、软件自定义网络、多接入边缘计算等5G网络侧关键技术。从业务需求出发，以创新自主、开放融合为原则，提出了基于铁路5G专网、5G公网和5G公专融合的创新应用方案。

关键词：智能铁路；铁路5G专网；5G公专融合；创新应用；技术体系

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05

铁路5G专网部署方案研究

桑忠人，谭昕璐，朱 贺，张 煜，熊 轲

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2022-12. 22180

摘 要：针对日益增长的智慧化铁路发展需求，利用5G网络的低时延、大带宽等特点，建设铁路5G专网可以有效弥补既有GSM-R系统的不足。分析对比了7种铁路5G专网的部署方案，对铁路5G专网的业务场景进行了探讨；针对每种业务场景给出了适合的铁路5G专网部署方案建议；最后讨论了专网部署中可能会出现的安全问题，并给出了相应的解决思路，可为我国铁路5G专网的建设提供参考。

关键词：5G网络；铁路专网；组网方案；业务场景；部署方案；安全威胁；安全技术

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06

5G-R系统核心网5GC组网技术和

部署方案研究

王永岗，石 波，王 芳，周宏伟，柴金川

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-01. 22119

摘 要：5GC是5G-R系统核心网的重要网元，是实现5G-R系统承载无线调度通信、列车运行控制、行车指挥、运营维护信息传送等多种应用业务的关键。为了保证各种应用业务的实时性、可靠性、可用性和可维护性，基于国际3GPP规范，分析了5GC架构和网元功能；结合铁路业务需求、维护需求和应用场景，梳理归纳了5GC组网原则；研究各铁路局集团公司5GC规划部署方案，提出了5GC云平台架构和建设方式等建议；结合5GC网元功能和组网技术，提出了5GC各网络功能容灾备份组网方案建议，AMF/SMF/UPF等网络功能可采用负荷分担方式，其他网络功能宜采用主备工作方式。

关键词：5G-R系统；5G-R核心网；组网技术；云平台；容灾备份；部署方案

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07

5G承载未来列控系统业务方案综述

冯 凯 程剑锋 岳 林 李 昂

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-04. 21005

摘 要：发展 5G 是我国重要的战略部署，基于 5G 的铁路列控系统研究是当前的热点研究内容之一。本文对 5G 铁路应用研究的最新现状作出综述；结合我国未来列控系统的发展趋势，提出未来各类列控系统业务与 5G 技术相适配的设计方案；针对 5G 承载列控业务的相关问题进行了分析。该研究对我国 5G铁路专网的建设和未来列控系统的应用发展具有一定的参考意义。

关键词：第五代移动通信技术；未来列控系统业务；车车通信；全自动运行

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08

基于5G的高铁列车超视距

行车辅助预警系统

陈建译

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2022-02. 21324

摘 要：针对高铁列车运行前方出现异物入侵、人员侵限、隧道落物、山体滑坡等突发危险情况时，司机如何提前实现险情预判并采取措施，设计开发了基于5G的高铁列车超视距行车辅助预警系统。通过高铁沿线部署的摄像头等智能感知设备采集视频信息，并通过光纤传回铁路局智能视频云平台及视频共享中心，进行险情智能识别；结合列车寻位进行关联计算后，通过5G网络将视频及报警信息传输至动车组司机室的车载显示终端，为司机提供超视距视频展示、前方险情报警及行车导引等功能。该系统已在广深港客运专线开展了现场试验，取得了良好效果，为高铁行车安全提供了新的技防手段。

关键词：高铁；5G网络；超视距；险情识别；预警；智能感知

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09

5G宽带移动通信及北斗卫星导航

技术在LKJ中的融合应用研究

王树新，杨 阳，王业流，肖立志

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-06. 22292

摘 要：5G通信和卫星定位已成为推动列车运行控制系统向前发展的核心技术。基于实时动态差分的卫星定位技术可将列车定位精确至厘米级，5G通信则为车地之间的卫星差分数据传输提供高速通道。结合列车运行监控装置（LKJ）在智能控制方面的需求，采用5G+北斗导航技术，针对LKJ参数设定辅助提示、始发站开车自动对标、轮径自动校正、测距误差消除、调车作业防护等5个应用场景提出解决方案，对于提升LKJ精准高效的控制能力具有一定借鉴意义。

关键词：5G通信；北斗卫星导航技术；列车运行监控装置；参数设定；轮径校正

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10

面向5G的边缘计算技术在铁路

编组站中的应用研究

陈小平

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-04. 22333

摘 要：5G技术是构建智能铁路的重要基础，而边缘计算技术通过与5G技术协同，在靠近用户的接入网络边缘处提供统一的边缘计算能力，可大大降低业务时延，并可借助5G网络的开放能力更好地进行业务创新，应用场景广阔。本文在借鉴欧洲电信标准化协会ETSI发布的边缘计算技术相关标准的基础上，以铁路编组站场景为例，研究提出了编组站边缘计算技术架构，总结了基于电信运营商5G网络环境下开展边缘计算应用实践的关键问题。目前研究成果已在部分铁路编组站得到应用，取得了良好的效果，可进一步推广运用到货运站、客运站等铁路站场。

关键词：智能铁路；编组站；边缘计算；5G技术；技术架构

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11

基于5G通信的调车作业安全

防护技术研究

孟甲元

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-06. 21009

摘 要：以5G通信技术对既有调车防护技术整体升级和既有通信技术不足的弥补为出发点，首先以STP应用为基础分析了既有车地通信、调车作业安全防护技术现状；其次针对既有技术不足探讨了基于5G技术的调车作业安全防护技术，设计了基于5G技术的调车作业安全防护的分层架构，并介绍了相关关键技术要点；最后对基于5G技术的调车作业安全防护技术进行了总结，并明确了既有调车作业安全防护技术优化方向。

关键词：5G通信；无线调车机车信号和监控系统；安全防护；环境感知；精准定位

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12

5G-R无线通信系统承载重载铁路

机车同步操控业务研究

庞萌萌

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-10. 23143

摘 要：基于对重载铁路机车同步操控业务的分析，首先提出5G-R承载机车同步操控业务的网络架构，以及核心网、无线接入网等冗余组网方式。其次从数据路由、会话和服务连续模式、IP地址分配等方面，研究机车同步操控业务在5G-R网络中的实现方式；其中数据路由可采用归属地路由方式，会话和服务连续模式建议采用SSC模式1，对于不同核心网架构给出3种IP地址分配实现方案。最后对既有重载铁路建设5G-R网络进行方案探讨，包括以大秦铁路为例，提出5G-R网络建设方案，以及机车同步操控系统地面设备和车载设备的改造方案；以朔黄线为例，提出与既有业务运用相适应的5G-R网络双网冗余组网且业务负荷分担方案。通过对5G-R系统承载重载铁路机车同步操控业务的网络架构、工程应用等研究和分析，为未来5G-R系统应用于重载铁路提供一些参考。

关键词：铁路5G专网；重载铁路；机车同步操控；组网技术；GSM-R；LTE；冗余组网

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13

PLC与5G融合通信在铁路信号设备

状态监测系统中的应用研究

董振国

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2023-02. 22233

摘 要：针对铁路信号设备状态监测系统中常见的PLC+ADSL组网模式存在硬件设备复杂、带宽有限、维护难度大等问题，分析了铁路5G专网建设情况及应用场景，研究了PLC+5G专网融合通信在道岔缺口监测系统、信号设备故障预测与健康管理系统中的组网及部署方案，实现了监测数据的实时上报，并在包神铁路现场进行了验证。结果表明：相较于PLC+ADSL组网模式，PLC+5G的融合通信实时性更高、可扩展性更强、部署简单更灵活，具有较高的工程应用价值。

关键词：信号设备；电力线通信；铁路5G专网；道岔缺口监测；故障预测与健康管理

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14

铁路5G专网与GSM-R语音业务

过渡方案研究

孙鲁泉，单洪政，赵 军，李明春

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-10. 20504

摘 要：通过分析铁路5G宽带移动通信系统 （5G-R） 与既有铁路GSM-R系统语音业务的过渡需求、主要通信业务流程、系统间的互联互通接口等，提出“双模终端+双网络共存（DMDN） ”的过渡解决方案。对不同网络覆盖场景进行分析，总结 5G-R/GSM-R双网络共存过渡期间的终端网络驻留策略以及关键业务设备MCx的业务处理策略，详细介绍双模双网场景下的语音业务流程和接口，为铁路5G宽带移动通信系统的标准制定和规划建设提供技术参考。

关键词：铁路；铁路5G宽带移动通信系统；铁路移动通信系统；语音业务；双模终端；互联互通

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15

基于5G通信的铁路车载大数据

车地传输方案研究

柴金川

DOI：10. 13879/j. issn. 1000-7458. 2021-06. 20544

摘 要：随着我国铁路路网规模的迅速扩大，以及基础设施、移动装备的健康管理数字化和智能化发展，越来越多的机车、动车组和检测车投入运营，车载设备所产生的数据也呈指数级增长。为了研究高效、可靠、安全的车地数据传输技术，实现车载大数据实时传输，本文结合5G通信在我国铁路应用中的发展趋势，基于5G通信传输特点和铁路车地通信场景，提出正线和站场采用公网5G和铁路专网5G-R、站场补充采用5G毫米波点对点通信的车载大数据车地传输方案，为铁路设备健康管理和安全运营提供技术支持。

关键词：铁路；5G通信；车载大数据；车地通信；毫米波通信；传输方案

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A

BOUT

关于《铁道通信信号》

《铁道通信信号》为月刊，创刊于1957年，主管单位为中国国家铁路集团有限公司，主办单位为中国铁道科学研究院集团有限公司。

素材来源：综合自公告、公示及公开资料