5G-R 技术在铁路智能调度中的应用探索

引言

铁路调度系统作为铁路运输组织的“大脑”，承担着组织列车运输、组织运力、行车安全等任务，其效率可靠性直接关系到铁路运输的整体服务水平。因此，对5G-R 铁路智能调度开展研究具有一定的理论意义和实践意义。

一、5G-R 核心技术特性

（一）高可靠低时延

这是 5G-R 最根本的特性之一，比如铁路行车控制等业务，5G-R 端到端时延小于10ms，可靠性大于 99.999% ，通过应用网络切片、MEC、双连接等，5G-R可以为列车行车控制、调度命令下达等业务提供独立的通信资源，避免网管业务时延抖动，保证关键业务信令的实时性稳定性。例如调度中心对列车的 ATO场景，对列车进行调速、进站控制等调度命令由调度中心下达，通过 5G-R 进行承载，才可以满足列车的精准调度，避免出现列车追尾、越行等安全问题。

（二）大带宽高容量

5G-R 最大单用户速率超过 1Gbps，小区最大吞吐量超过 10Gbps，可承载铁路调度高清视频、高清海量数据传输等大容量需求。随着铁路智能调度对于调度指挥可视化管理、可视化管理需求，调度中心对列车司机室现场高清照片、沿线视频巡检高清照片、站场旅客聚集点现场高清照片等实时海量采集的需求，调度中心 5G-R 实时大容量可承载高清照片和视频等实时海量采集，为调度人员提供全面丰富的现场感知信息。

（三）广覆盖大连接

5G-R网络每平方公里连接100万个终端，支持广域覆盖，支持铁路沿线隧道、大桥、山区等复杂环境下应用，铁路智能调度终端复杂多样，既有车载列车终端、轨道旁传感器终端（例如：轨道传感器、接触网信号传感器等），又有站智能设备（例如：闸机、安检、信息发布屏），还有货运集装箱定位终端等，5G-R大连接将分散的终端统合管理，形成“车- 地- 人- 物”全要素互联调度网络。

二、5G-R 技术在铁路智能调度中的核心应用

（一）列车运行实时监控与状态预警

1. 车载多源数据实时回传

列车加装高清摄像头（检测车厢旅客状态、列车外侧轨道环境）、毫米波雷达（检测前方障碍物）、振动传感器（检测转向架状态）等，所生成的影像、传感器检测数据，通过5G-R 网络实时传递给边缘节点，边缘节点实时预处理（视频压缩、检测异常数据）并上传到调度中心，避免了大量数据信息上传调度中心导致的网络拥堵。

2. 轨道与接触网状态联动监控

轨道旁安装的检测仪器，诸如轨道几何状态检测仪、接触网磨耗检测仪等接入 5G-R 接口，获得轨道平顺度、接触网拉出值等信息，调度中心可将轨道检测信息与列车速度信息、载重量信息结合分析，发现病害、接触网故障等隐患，提前对列车发出预警，如发现该轨道有可能沉降，调度中心即可通过 5G-R发送临时的限速指令，并通知线路维修人员到该处进行维修。

3. 自动驾驶列车状态管控

对具备自动驾驶功能的列车，5G-R 的 URLLC 特性是调度中心远程操纵列车的关键。调度中心利用 5G-R 远程发送自动驾驶指令（加速 / 减速 / 停车），发送时间 < 1ms，确保列车对错道（交汇 / 变道）的即时响应；列车将自动驾驶状态信息（制动系统压力 / 牵引功率）实时上传至调度中心，调度员可对列车进行安全接管。

（二）智能调度指挥与资源动态优化

1. 基于实时数据的动态调度决策

调度中心基于 5G-R 获取的列车、车站客流、线路占用信息，采用智能调度算法（遗传算法、强化学习算法）自动进行最优调度方案生成。例如：某条线路因线路设备故障而临时发生线路封锁，调度通过调度中心自动生成调度方案，调度系统计算周围线路运力、待发车数量等信息，调度系统通过 5G-R 向附近车站、列车发送调整指令，进行列车绕行、停站时间调整等调度工作，从而降低调度延误。

2. 运输资源智能化调配

5G-R 对机车、车辆、线、站台等资源使用情况的实时监测。调度可以根据资源使用情况调度资源。货运调度，调度可以结合货物品类、运时限要求、机车能力、线路通行能力，通过 5G-R 发送装车、发车等调度信息到站端，缩短货运运输路径，节约运输成本；客运调度，可以根据车站旅客使用情况，动态调度列车停站股道、站台等，通过 5G-R 发送调度信息到站端智能信息导行平台，引导旅客及时乘车。

3. 多主体协同调度平台

利用 5G-R 建立调度中心、车站、列车、维修部协同调度组织，调度中心、车站、列车、维修部之间通过平台相互传递信息、完成业务，如调度中心通过平台向车站值班员下传列车进路，车站值班员通过高清视频确认进路状态，通过平台确认进路情况；列车司机通过车载终端通过调度指挥调度中心、维修部，维修部准备维修备件、维修计划，及时排除故障。

（三）应急协同处置与安全保障

1. 应急场景下的高可靠通信保障

5G-R 为应急通信提供网络专用切片，即使正常的通信网络出现故障 （ 地震基站损毁 ），也可通过应急通信车、卫星通信 +5G-R ，调度中心仍然可以和事故现场建立通信联系。例如：当列车在偏远地区出现故障，司机通过5G-R 车载终端与调度中心进行高清视频通信，发送故障现场实时图像，调度中心可以第一时间掌握故障类型，远程指挥列车司机初步处置。

2. 多部门应急协同指挥

在发生突发事件时，调度中心基于5G-R 构建应急响应平台，快速通过公安、消防、救援、维修等部门，对接部门终端终端设备，各部门可通过调度中心应急响应平台共享事故现场数据（车位信息、死亡人数、线路损毁情况），及时召开视频会议制定救援方案。若发生走行线路脱轨，调度中心通过 5G-R 获得线路脱轨事件场景视频、人员位置信息，将数据及时共享给救援部门，指导救援部门救护车快速准确开到救援地点；向维修部门共享线路损毁情况，及时对线路制定修理方案，为减少事件影响时长赢得先机。

3. 应急演练与预案优化

通过 5G-R 构建虚拟仿真应急演练系统，调度中心、车站、列车等主体通过虚拟仿真应急演练系统实现远程联勤演练。在演练过程中，调度中心、车站、列车等主体通过 5G-R 传输仿真数据、操作命令，进行信号故障、恶劣天气等突发情况下的应急演练操作。调度中心通过演练结果的分析总结，发现问题，优化应急操作预案，提高应急操作能力。

结语

伴随着通信技术的持续升级换代和铁路智能化建设的持续发展，铁路智能化调度 5G-R 技术一定会有更大的发展空间和前景。相信 5G-R 技术一定会在技术推动和同业发展的背景下，彻底改变铁路智能化调度模式，推动我国铁路交通事业更加便捷化、安全化、智能化地发展，为我国经济社会发展迈上高质量的发展轨道奠定坚实的社会交通基础。

参考文献：

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