摘要：重载铁路是指行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路，主要用于输送大宗原材料货物。随着国民经济对大宗货物运输需求的日益增长，我国对重载铁路的发展也提出了更高要求，“多拉快跑”不再单指货物运输数量层面，而更多是铁路运输质量层面的要求，将5G技术应用到重载铁路的运输管控中，能够更好的促进铁路运用水平的发挥，促进重载铁路的快速发展。为此，文章结合5G技术的快速发展，就 5G技术在重载铁路应用层面进行探索性研究。
关键词：重载铁路；5G技术；智慧铁路；通信
党的十九大报告提出建设数字中国和智慧社会，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。当前新一轮科技革命和产业变革加速演进，数据驱动、人机协同、跨界融合、共创分享的智能经济形态开始显现，推动企业业务模式、管理模式和组织模式发生深刻改变。智慧铁路是在大数据技术发展支持下的一种铁路，从发展实际情况来看，智慧铁路在建设过程中会应用先进的技术来打造出一体化的智能化铁路系统，完善智慧铁路运输体系。
应国家社会经济的发展需求，货物重载成为我国铁路建设的未来发展趋势，且伴随铁路重载运输技术和装备水平的提升，越来越多的新材料、新技术、新工艺等开始被人们应用到重载铁路的管控应用中，特别是5G技术的的发展和应用，使得我国传统重载运输管控领域的关键技术壁垒被突破，促使重载铁路朝着智慧化、安全化的方向发展。
一、5G技术发展概述
社会的进步和时代的发展促使通信技术朝着更深入的方向发展，通信领域经历了2G到3G，再到4G和未来5G的发展转变。和4G技术形式相比，5G技术的传输成本更低、传输速度更快。从发展实际情况来看，5G技术在应用的时候显示出以下几个方面的特点：第一，为用户应用通信网络带来更优质的体验。在5G技术的发展支持下，多个项目的移动通信业务拥有了新的支持，信息传递速度大大加快。第二，5G技术能够同时对多个用户进行服务，且在先进技术的发展支持下，5G移动通信系统的整体性能得到提升，能够实现室内外无线网络的全面覆盖。第三，5G移动通信技术具有高带宽、低时延的特点，5G技术的这一显著特点，是在工业级控制领域应用的基础，平均时延在1ms左右可以满足自动驾驶、精密控制的需要。
二、基于5G技术的重载铁路建设体系
（一）丰富和完善重载铁路建设来源
重载铁路的建设数据信息一般包含生产数据和经营管理数据，从实际应用上来看，重载铁路建设所应用到的数据不仅包含描述设备的基本信息，而且还需要对设备运行过程中的各个信息和设计规划问题进行分析，并就重载铁路运营商财务管理和物资消耗问题进行全面的统计。
第一，生产数据。重载铁路生产数据包含设计、建设和验收时期的各类数据，同时还需要对各个设备应用过程中的数据信息进行全面的分析。第二，经营数据。重载铁路经营建设过程中所应用的各类数据包含财务数据，如成本核算数据、资金使用消耗管理数据等；物资数据，如货物的采购、出入库管理、调配使用等；人力资源数据，包含人力资源管理现状数据、人力资源工作活力评估数据、人力资源质量数据等。
（二）打造数据使用建设中心
以往的重载铁路信息处理由数据库和MIS系统共同组成，但是随着时代的进步发展，这种处理方式已经不再能够满足数据挖掘和辅助决策的需要。在大数据技术的支持下能够打造出完善的数据中心，通过对这些数据信息的挖掘、分析和使用能够为重载铁路建设人员的工作提供有力的数据支持。
（三）打造大数据系统管控平台
重载铁路打造的大数据平台能够应用云平台供应商的 公共云来开展一系列业务，在此基础上对于比较独立、经营能力较强的重载铁路则是需要加大力度建设企业云平台，在5G技术和大数据技术的支持下将有效的信息转换到现有的数据管理系统中，提升重载铁路管理服务人员的工作水平。
（四）提供现场设备监测及控制的数据平台
重载铁路的发展方向是自动化、智慧化、少人化和无人化。要实现现场设备的精确控制和管理，需要5G技术提供的稳定的技术平台，为自动驾驶、可视化调车、智能检车、设备检修提供平台化支撑。5G移动通信平台可以很好满足上述需求。
三、5G技术在重载铁路应用案例分析
（一）负荷分担双网冗余组网
重载铁路移动通信承载涉及行车安全的列车操作业务。重载铁路在网络冗余上采用负荷分担双网冗余组网方案，在确保机车同步操作等安全数据业务安全的情况下可以利用铁路申请到的10M频率宽带来获得精准性更高的数据信息。负荷分组双网冗余通过设定不同核心网EPC和eNoteB基站会打造出彼此独立的双层网络。两个网络在工作的时候采取负荷分担的工作方式，会根据之前确定好的中终端业务分配选择来 运行网络。
负荷分担双网下重载铁路业务承载逻辑结构如图一所示。负荷分担双网冗余组网所承担的工作策略如下所示：第一，非固定网络终端通过优选列表优先驻留在A核心网或者B核心网上。第二，在一层网络下的eNodeB监测网络能够对网络荷载信息进行精准的监测，并格局内部算法来控制非固定网络终端的数据切换。
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图一：双网下重载铁路业务承载逻辑结构、
（二）不同优先级业务QoS保障机制
重载铁路网络针对整个铁路系统运行要求，借助LTE端到端Qos的保障机制打造了机车同步操作、语音通信和车次核查信息、移动监控信息等工作流程，通过全方位的数据信息监督来满足整个铁路多业务承载的技术要求。
（三）基于VoIP的列车调度集群语音通信系统
在LTE网络上实现了基于VoIP的列车调度集群语言通信业务，整个系统功能满足GSM-R的使用要求，能够为整个系统运行提供全方位的呼叫服务，同时完成功能号码呼叫和基于位置信息的铁路呼叫应用服务。
四、基于5G技术的某重载铁路建设优化对策
（一）5G车地转储技术
在5G技术的发展支持下通过构建“车-地”超宽带无线接入通道，能够有效解除铁路机车车载数据信息综合应用的难点问题，在将5G技术应用到当地重载铁路建设中发现30GB数据在3分钟内即可自动完成转储。
从实际操作上来看，“5G+AI”技术在铁路行业的使用实现了机车乘务员全面规范化管理，提升了铁路运输安全保障能力和管理水平，实现了机车故障的预测、预警和超前防范，通过探索从“计划修”向“状态修”“预测修”转变，可大大降低铁路运维成本，提高经营效益，并为智能铁路的发展建设助力支持。
（二）基于5G技术的数据中心运行
在5G技术的发展支持下为重载铁路的稳定运行提供了一个完善的数据信息分析管理平台，在这个平台上能够全面收集整理机务专业的各个数据信息，并在对这些数据信息集中化分析整理的基础上打造出一个信息共享平台，从而为相关部门的决策提供有力的信息服务支持。
第一，数据收集。某重载铁路经历了三个转存检测点，在机车入库装备的时候，库存检验人员可以应用快速的5G技术来对各个数据信息进行传传输，并通过公司内部网络来将数据转移到行车数据服务器中存储。第二，数据分析。在转储数据之后应用5G网络支持下的模块来对数据信息进行深度挖掘分析，痛殴分析这些数据来优化机车运行状态，从事前、事中和事后对整个系统建设提供支持。
（三）基于5G技术的重载铁路通信建设
1.多天线技术
多天线数在重载铁路建设中的应用体现了以下几个优势，第一，较高的空间分辨率，在多天线技术的作用下能够实现多个用户的之间的自由化通信，通过各自的通信交流来提升频谱效率。第二，将外界对波束的干扰降低到最小的状态。第三，实现对发射功率的有效控制。第四，提升预编码、检测器的质量。
2.全双工技术
全双工技术是5G技术应用过程中的一个突破口，在这个技术的作用下能够打破时间和空间对移动通信设备信号的干扰，提升设备的频率效率。但是在应用这项技术的时候同频信号也会受到干扰，因此在应用这项技术的时候需要相关人员着重解决抗干扰的问题，即应用数字阈的方法来对干扰参数信息进行综合评估，在抗干扰的基础上完成建模操作。
3.异构网络
在重载铁路的深入发展下，人们对铁路建设过程中的数据运行需求不断提升，由此使得现有的铁路无线通信管理面临新的挑战和冲击，而通过密集程度较高的异构网络则是能够解决移动通信网络的应用问题。在密集异构网络的作用下能够增强无线网络不同站点之间的信息接收速度，缩短各个信息之间的应用距离。
4.多载波技术
多载波技术在信道的影响下干扰比较严重，为了能够解决这一问题，需要插入保护间隔，由此来延迟所有信息的发送和使用时间。但是这种操作方式将会影响子载波。另外，多载波技术的应用还能有效提升频率的使用效率，从而有效增加信道的数量，确保重载铁路的稳定运行。
结束语
综上所述，5G技术的产生和发展综合应用了多种技术的优势，能够对重载铁路运行过程中遇到的一系列问题进行高效率的处理，并在先进移动通信技术的发展支持下来提升铁路通信质量和信息传输网的信号传输效率，为重载铁路的平稳、高效运行提供重要支持。
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论文作者:于丽丽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
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