铁路通信网络如何？它有哪些网络应用？

高铁通信一般指高速铁路通信。一般包括：传输系统、光缆通信线路、时钟系统、接入网系统、FAS系统、GSM系统的组成及业务功能、CIR设备的组成及主要功能、通信防雷接地等。

铁路通信网络是现代铁路系统的“神经网络”，它不仅承载着保障行车安全的核心任务，还是提升运输效率、改善旅客服务和实现智能运维的关键平台。以下是其架构、关键技术和主要应用的详细说明：

一、核心架构与技术

骨干传输网：
- 技术：主要采用SDH（同步数字体系）、MSTP（多业务传送平台）或更先进的OTN（光传送网）、IP/MPLS技术。
- 功能：如同“高铁轨道”，在铁路沿线（通常沿轨道铺设光缆）构建高速、大容量、可靠的长距离数据传输通道，连接各车站、调度中心、数据中心等关键节点。
接入网与车地通信：
- GSM-R：
- 定位：目前中国及欧洲铁路主流的专用移动通信系统。
- 技术：基于GSM技术定制，工作在特定频段（中国：885-889 MHz上行，930-934 MHz下行）。
- 核心功能：提供列车与地面控制中心（如调度员、车站值班员）之间的语音通话（组呼、广播、紧急呼叫）和关键数据业务（最重要的就是列车控制数据）。
- LTE-R：
- 定位：面向未来的GSM-R 演进/替代方案。
- 技术：基于4G LTE技术定制优化。
- 优势：大幅提升带宽（支持更多业务、更高数据速率）、降低传输时延、增强可靠性，为未来智能铁路提供基础。
- 5G-R：
- 定位：目前正在研究、测试和初步部署的下一代铁路无线通信技术。
- 前景：目标是提供超大带宽（Gb级）、超低时延（毫秒级）、海量连接，支持高级列控（如虚拟连挂、移动闭塞）、高清视频监控、沉浸式旅客服务、智能感知等。
调度通信网：
- 技术：基于电路交换或IP语音（VoIP）。
- 功能：提供一套独立的、高可靠的语音调度指挥系统，供调度员、车站值班员、列车司机、随车机械师等行车关键人员进行指挥、联络、应急通信。具备强插、强拆、组呼、紧急呼叫等专用功能。
数据通信网：
- 技术：基于IP技术。
- 功能：承载除安全相关关键数据外的大量IP化业务数据。为各类信息系统（如客票系统、旅服系统、办公网、视频监控平台、动环监控等）提供通用的数据传送通道。
专用电话和公务电话网：
- 技术：通过程控交换设备或IP PBX实现。
- 功能：保障铁路各业务部门、工区、车站之间的内部固定电话通信以及必要的公务通话。

二、核心网络应用（按重要性排序）

列车运行控制：
- 核心安全应用：GSM-R/LTE-R承载CTCS-3级（基于通信的列车控制）系统最关键的地-车间安全信息传输。列车将位置、速度等信息发送给无线闭塞中心（RBC），RBC生成行车许可（移动授权）并下发给列车，控制列车安全运行间隔和速度。这是铁路通信网络对行车安全最直接、最重要的贡献。
调度指挥与行车通信：
- 中枢神经：通过调度通信网（包括无线和有线部分），调度员、车站值班员、机车/动车组司机、车长（运转车长/乘务员）、应急抢险人员等之间进行高效、可靠、专用的语音通信，包括日常调度命令下达、运行调整、车站接发车联系、非正常情况下的应急指挥和联络等。
- 功能关键：包括车机联控、大三角/小三角通信等确保行车过程可控的重要流程。
运输组织与管理信息系统：
- 运营效率支撑：数据通信网承载大量业务系统：
  - 客票系统（TRS）：保障全国联网售票、席位管理、电子客票信息同步等。
  - 调度管理系统（TDMS）：包括列车运行计划编制、调度命令电子化下达与签收、列车运行图管理、实际运行报点采集等。
  - 客站旅客服务信息系统（PSIS）：广播、引导屏、自助设备等信息的发布与状态监控。
  - 货物运输管理系统（FTMS）：货运计划、装卸车信息、货票电子化等。
  - 车号自动识别系统（AEI）：通过地面识别设备采集车辆信息（车号、状态等）。
  - 办公自动化系统（OA）：支撑铁路各管理机构日常运作。
动环监控与防灾安全：
- 基础设施保障：通过网络连接沿线/站场的传感器和监控设备。
- 监控内容：信号机房电源状态、温度湿度；风、雨、雪、异物侵限等自然灾害监测；部分区段的轨温监测、桥梁状态监测等。
- 目的：实时掌握基础设施状态，提前预警或快速响应灾害事件，保障行车环境安全。
视频监控（CCTV）：
- 可视化管理：
  - 客站安防：保障旅客安全、维护秩序、反恐防暴。
  - 列车运行区域监控：公跨铁桥梁、长大隧道、复杂区段的安全监视。
  - 货场/编组场监控：货物安全、作业过程管理。
  - 司机室视频监控：驾驶行为分析、事件回放。LTE-R/5G-R支持高清、移动视频监控实时回传。
应急通信：
- 救险关键：在发生自然灾害（洪水、地震、塌方）、行车事故等重大突发事件时，通信线路可能中断。
- 手段：利用卫星通信、临时组建的无线宽带应急通信网（如LTE快速部署系统）、或抢通部分重要节点，优先恢复现场与各级指挥中心之间的关键通信能力（语音、图像、数据），为抢险救援提供信息保障。
旅客信息服务：
- 服务提升：
  - 车载旅客信息系统（PIS）：列车运行信息显示、娱乐节目播放（依赖车地通信带宽）。
  - 高速列车无线局域网（Wi-Fi）：部分列车上提供互联网接入服务（通常通过车载设备连接地面公网或专用网络）。
  - 站车信息交互：如电子水牌信息更新。
运营维护支持：
- 设备管理：
  - 电务监测系统：对通信、信号设备运行状态进行远程集中监测、告警、数据分析。
  - 供电监控系统（SCADA）：接触网/变电站/所亭状态监控。
  - 工务作业信息：轨道检修车数据传输、大型养路机械调度与控制通信。
  - 信息化运维：网络设备网管、资源调度管理等。

三、发展趋势与未来展望

数字化转型：网络IP化、业务云化是大势所趋。
无线通信升级：LTE-R的规模部署是当前重点，5G-R的预研和试验加快推进。
融合应用：推动铁路专用通信网与国家公共通信资源（卫星、公网无线）的融合应用（专网为主，公网补充）。
智能铁路：更高带宽、更低时延的5G-R网络将有力支撑基于AI的高级列控、全自动驾驶、车辆PHM（预测与健康管理）、数字孪生等智能应用。
安全保障：持续加强网络安全防护，保障关键系统的高可靠性和信息安全。

总结

铁路通信网络绝非仅为打电话设计，它是一个高度复杂、多级分层、严格保障安全和效率的关键信息基础设施。其核心是保障行车安全（列控、调度指挥）和运营高效（运输管理），并不断扩展旅客服务和智能运维功能。技术的演进（从GSM-R到LTE-R/5G-R）正在深刻改变铁路的运行方式和服务水平。你可以将这整个系统想象成一条信息高速公路，而每一列列车就是在这条路上飞驰的一个移动终端，这条路上的信息流确保了它们能安全、高效、智能地抵达目的地。