圖1 鶴煤集團鐵路運輸組織結構

    從圖1可知，從行政組織上，鶴礦運輸部由三層結構組成，運輸部調度中心、三個大站作為管理站（集配站、東選站、興安站），每個管理站管轄數個小站。機車28臺（其中運用機車16臺，12臺備用），有12臺機車在集配站待命，4臺機車在興安站待命。

    從業務上，運輸部調度中心直接向各車站下達行車日計劃，每個車站收到計劃后，組織進入本站作業的機車進行調車作業，辦理調車進路，下達調車作業計劃。

2 鐵路運輸無線行車指揮系統方案

    根據以上業務和組織機構，鶴礦集團范圍內有16臺機車在22個車站進行調車作業和運輸作業。每個車站對每個機車的控制指揮是調度指揮系統的關鍵。如何建成車站與機車之間、機車與機車之間、機車與調車人員之間的指揮平臺，是這個方案需要解決的問題。

    在這個系統中，車站是固定的，機車是移動的，因此，該通信通道的建立是最主要的問題。因為該系統中有移動信息傳送，因此，用有線方式搭建該網絡是不行的。

    傳統的無線網絡是采用模擬電臺或數字電臺組成無線網絡，但是，在運輸部的調度指揮系統中無法采用傳統的點對點方式的無線平臺。

    2.1 采用無線網絡傳輸系統的分析

    考慮到鐵路的行業特性，新的鐵路綜合信息平臺要滿足很多新的要求:

    ●   需要可靠的無線技術滿足列車在高速移動中與車站和外界互聯；

    ●   需要在鐵路沿線架設安裝簡便、易于維護、性能可靠的無線網絡；

    ●   需要有線技術與無線技術結合滿足列車高速移動中的信息需求；

    ●   需要足夠的無線帶寬滿足視頻、數據和語音的傳輸；

    ●   設備能夠耐受惡劣環境保證信息系統正常工作等。

    在寬帶無線接入領域，各種無線通信技術蓬勃發展的同時，一種新的無線網絡技術——無線mesh網絡也逐漸發展起來，引起了人們廣泛的注意。 

    MESH無線網絡方案，為用戶提供自組網、高帶寬、高速漫游等先進的無線網絡應用，產品經受了嚴寒等惡劣環境的考驗，是建設中國鐵路車站與列車間網絡系統的最佳選擇之一。

    2.2 MESH無線網絡系統的特點 

    MESH采用當前國際先進的編碼和無線組網技術。按照工業標準，多層概念設計整個系統架構。并且基于多種工業標準來完成對外應用接口。系統具有技術領先性，架構合理性，并且對應用和無線網絡具有無限的擴展和延伸能力。

    該無線網絡具有以下特點：

    （1)多跳設計：無線網技術開發的目標是在不犧牲信道容量的情況下，擴展現有無線網絡的覆蓋范圍。另一個目標是在不具有直接視距無線鏈路的用戶之間，提供非視距連接。為了實現這些目標，不可避免的要采用多跳mesh網絡。多跳mesh網絡架構中，無線鏈路間更短、發射功率更小、節點間干擾更少和頻率重用效率更高,這樣可以在不犧牲信道容量的前提下獲得更高的系統容量。適合大面積廠外部署，無盲區特點，覆蓋大面積開放區域。

    （2）支持adhoc方式網絡互連,具有自組織、自管理、自愈能力。無線mesh網具有網絡結構靈活、易于部署和配置、容錯以及網狀連接多點到多點通信等特點,使得無線mesh網的初始部署成本相當低,并且可以根據需要逐步擴容。自組織自愈能力使得無線meh網不需要網絡管理員來手工配置網絡,而可以自動發現新節點,自動完成配置過程,自動維護網絡正常運行,在出現節點/鏈路故障時也可自動調整完成網絡自愈，節點之間切換速度快，適合音頻視頻的數據傳輸。

    （3）網狀網： 不依賴于任何一個節點，具有更大的冗余機制和通信負載平衡功能，結構像一張大的漁網，縱橫交錯，不會因為某一個節點的故障而使整個網絡無法運作。任意點都可以是中心點，也就是無中心點。各點互通，隨時作瞬間通路切換。具有自組網功能，可隨時隨地組網，支持高帶寬的高速移動，有流量和負載平衡功能，簡便易用，無需復雜的設置。

    （4）高帶寬：支持54Mbps 帶寬組網，用戶可用帶寬達27Mbps。

    （5)  易于安裝：為室內室外任意地點提供以太網連接，無需復雜的專業設置。

    （6）具有無線中繼和漫游能力，可以非視距傳輸。

    2.3 無線組網

    在鐵路運輸無線調度指揮系統中，組網要求：采用mesh無線網絡組網，實現車載臺、調度室、調車組手持機之間語音通信和信息傳送。實現各站設備間的信息共享。

    在調度中心（各車站調度室）安裝mesh節點，在機車和區間適當位置安裝mesh設備，組成無線調度指揮網絡。

    在車站和車站之間要實現無線連接。在車站甲調度室安裝mesh設備，外接一個全向天線，在車站乙、丙、丁等安裝mesh設備，外接定向天線和車站甲相對，使車站甲和車站乙、丙、丁等之間建立無線連接。

    通過以上組網，形成各車站間相互疊加覆蓋的無線網絡，使在此網絡中移動的機車臺和手持機，實現范圍內的移動連接。

    調度室行調臺、機車臺、手持機都是一個單獨的計算機終端，通過語音卡實現語音通信（網絡電話對講）；通過網卡實現數據通信（調車單信息傳送）。在機車臺、行調臺、手持機上都有顯示屏，通過顯示屏顯示調車單內容。

    在這個網絡中，他們可以通過撥號或固定按鍵，實現點呼、群呼。網絡中通信是雙工方式，各自有獨一無二的地址和名稱，相互之間沒有干擾。

    2.4 鶴礦集團無線調度指揮網絡系統結構

    從圖2可知，系統由以下幾部分組成：集配站、東選站、興安站與相關的車站之間建成無線網絡，完成各車站與調車組，機車司機與車站之間，機車相互之間的語音、指令傳輸、調車單傳遞、語音錄音等功能。

    機車在不斷的行進中，建立無線網絡鏈路，構成車載無線局域網網絡。然而，由于機車行進中有許多特殊情況，使得一般的網絡架構和建設選型難以滿足應用的需要。

    （1）機車行進中，環境條件惡劣，對設備的穩定性要求很高。

    （2）機車相對位置不斷變化，無法使用高增益定向天線。

    （3）行進的速度不同，機車行進的位置順序不同，28臺機車在4個車站內交替運行，所對應的調度室不同，無法建立對某一個調度室的連接。

    （4）在機車運行過程中有可能超出網絡連接空間，當重新進入網絡時，需要有自動建立連接的功能。

    由于鶴礦集團運輸部車站多，機車分散，對無線調度指揮系統的可靠性和帶寬要求很強，針對這樣的系統需求，我們選用了MESH的無線網絡解決方案。該解決方案不僅可靠性高，而且具有較寬的帶寬，帶寬可以達到54M。該產品采用2.4G頻段，不需要申請頻點，2.4G頻段是世界公開的數據頻段。同時該設備具有從零下40℃到零上55℃超寬溫度范圍。所有設備是全密封的，防塵、防水性能極佳，對于各種惡劣氣候條件完全適應。基本做到免維護。

    由于機車在行進過程中，各車的相對位置難以確定，無法選用高增益的定向天線，而只能使用全向天線，為此我們選用8dBi全向天線，完全保證了車輛行駛過程中鏈路的穩定連接。

    系統防雷、防各種環境干擾是必不可少的考慮因素，因此，對于車載系統設備和附件的選擇也統一考慮。

    在站間適當位置安裝無線mesh和定向天線，使無線網絡覆蓋整個礦區鐵路線路。可以覆蓋的位置如圖3所示。