GSMR专项方案设计.doc

客专GSM-R应用系统原理方案设计

一 GSM-R业务模型
GSM-R是专门为铁路通信设计综合专用数字移动通信系统，它基于GSM基础设施及其提供ASCI（优异语音呼叫业务），其中包含eMLPP（增强多优级和强拆）、VGCS（语音组呼）和VBS（语音广播），并提供铁路特有调度业务，包含：功效寻址、功效号表示、接入矩阵和基于位置寻址；并以此作为信息化平台，使铁路部门用户能够在此平台上开发多种铁路应用。图1-1为GSM-R系统业务模型层次结构图，所以，GSM-R业务模型能够概括为：
GSM-R业务=GSM业务+语音调度业务+铁路应用

调度通信
列车自动控制
平面调车
远程控制
轨道维护
铁路紧急通信
高速数字通信
尾部风压检测
区间移动通信
旅客业务
图1-1 GSM-R系统业务模型示意图
二 GSM-R在铁路中应用
2.1 调度通信
调度通信系统业务包含列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其它调度及专业通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。
利用GSM-R进行调度通信系统组网，既能够完全利用无线方法，也能够同有线方法结合起来，共同完成调度通信任务。实际上，在铁路上有线通信已经比较完善，所以完全能够利用现有有线资源，组成GSM-R+FAS（固定用户接入交换机）无线/有线混合网络。这种混合网络系统关键由NSS（包含MSC、HLR、AUC、VLR、GCR等）、BSS（包含BSC、BTS）、OSS、固定用户接入交换机（Fixed Access Switching，FAS）、调度台、车站台，机车综合通信设备、作业手持台（Operational Purpose Handset，OPH）及其固定终端等组成，系统组成及组网方法图2-1所表示。
BSS
MSC
MSC
MSC
MSC
FAS
铁
路
局
FAS
车站值班员

FAS
车站值班员

调
度
台
FAS
铁
路
局
调
度
台
铁
道
部

FAS
列车

图2-1 GSM-R调度通信系统组成及组网方法示意图

铁路沿线采取无线覆盖，机车上采取无线终端，即机车综合通信设备，而车站台和调度台全部是有线终端。采取有线/无线组网方法。在铁道部、铁路局设置FAS，就近和MSC连接；沿线车站依据需要设置FAS，接入局FAS，现有线干调网、数字区段调度应改造升级后接入GSM-R网络，其中车站台和调度台经过FAS连接到GSM-R MSC上，从而实现有线和无线用户通信。
1 列车调度通信概述
列车调度通信是关键铁路行车通信系统，负责列车位置和运行防线，其关键用户包含列车调度员、车站（场）值班员、机车司机、运转车长、助理值班员、机务段（折返段）调度员、列车段（车务段、客运段）值班员、机车调度员。电力牵引变电所值班员、救援列车主任和其它相关人员。
列车调度通信系统关键问题是处理“大三角”和“小三角”通信，“大三角”通信是指列车调度员、车长值班员和机车司机之间通信；“小三角”通信是指车长值班员、机车司机和运转车长之间通信。
2 采取GSM-R网络实现列车调度通信功效
GSM-R除支持全部GSM电信业务和承载业务外，为了满足铁路指挥调度需求，增加了集群通信功效，在GSM标准中定义为高级语音呼叫项目，即ASCI（Advanced Speech Call Item）功效。它包含三种业务：优先级业务eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption）、语音组呼叫业务（Voice Group Call Service）和语音广播业务VBS（Voice Broadcast Service）。除了包含这三种业务外，为了实现铁路运行应用，GSM-R还包含另外部分铁路所特有功效，及功效寻址，基于位置寻址等。
（1）优先级业务
eMLPP业务要求了在呼叫建立或越区切换时呼叫接续不一样优先级，和资源不足时资源抢占能力。这种业务提供了一个强制能力符合列车调度通信调度特点。
（2）语音组呼业务（VGCS）
语音组呼业务（VGCS）是指一个由多发参与（GSM-R移动台或固网电话）语音通信方法，其中一人讲话、多发聆听，工作于半双工模式下。提议VGCS呼叫时，可用一个组功效码（组ID）来呼叫全部该组组员。组ID标识该组功效，既由哪些身份组员参与；组呼区域是指VGCS通信说覆盖地理范围，以无线蜂窝小区为基础单位。组ID和组呼区域结合称作组呼参考，即组呼参考惟一确实定一个VGCS通信。呼叫建立以后，讲话人能够改变，一旦VGCS提议停止讲话，系统示意其释放上行信道，全部组内组员全部能接到通知，假如其它人想成为下一个讲话人，可使用PTT功效来申请上行信道。
（3）语音广播呼叫（VBS）
语音广播呼叫许可一个业务用户，将话音或其它用话编码传输信号发送到某一个预先定义地理区域内全部用户或用户组。显然，它工作于单工模式下。VBS中讲话没有像VGCS中角色转换，就是说，讲话者（提议者）只能讲，听话者（接收者）只能听，所以能够看作是VGCS最简单形式。它也是用组功效（组ID）来呼叫全部该组组员。同VGCS一样，语音广播呼叫也提供了点对多呼叫能力，适适用于铁路行车调度。
（4）功效寻址（FA）
功效寻址是指用户能够由它们当初所担当功效角色，而不是它们所使用终端设备号码来寻址。在同一时刻，最少能够为一个用户分配若干功效地址，但只能将一个功效地址分配给一个用户。用户能够向网络注册和注销功效地址。
（5）基于位置寻址（LDA）
基于位置寻址是指网络将移动用户提议用于特定功效呼叫，路由到一个和该用户目前所处位置相关目标地址，正确调度员或车站值班员由主叫移动用户当初所处位置来确定。
列车调度语音通信需求能够归结为：点对点通信，多方通信，语音组呼，语音广播呼叫。点对点通信，移动台呼叫固定台，即从移动台到固定台寻址，因为固定台位置是不动，故能够采取基于位置寻址；固定台到移动台，移动台处于不停移动状态，故不能采取基于位置寻址，而采取功效寻址。

2.2 列车自动控制
车地之间信息传输通道采取双向无线通信。地面控制中心或基站所发出信号由列车上天线接收。基于GSM-R传输平台，提供车地之间双向安全数据传输通道。正确定位由GPS或其它定位服务经GSM-R传输取得，ATC将最终替换现有信号和列车控制系统。系统组成及组网方法图2-2所表示。

RBC
ISDN服务器
移动交换中心
TRAU
BSC

GSM-R室内设备
光传输

GSM-R
轨旁设备
GSM-R
轨旁设备
GSM-R
轨旁设备
GSM-R
轨旁设备
GSM-R
轨旁设备

BTS
BTS
BTS
BTS
BTS

光传输
光传输
光传输
光传输
光传输

GSM-R场强覆盖

场强门限

GSM-R移动终端
列控车载设备

图2-2 GSM-R列车自动控制系统组成及组网方法

中国列车控制系统（CTCS）是在采取传统闭塞系统或移动闭塞系统条件下，增加列车自动控制功效超速防护系统。同时，它也是一个驾驶辅助系统，帮助司机以安全方法驾驶列车。依据国情路情实际出发，CTCS共划分为5级。其中CTCS3级（基于轨道电路和无线通信固定闭塞系统）和CTCS4级（完全基于无线通信移动闭塞系统）和GSM-R有着亲密关联。
CTCS3级系统是一个基于轨道电路和无线通信系统（GSM-R）列车运行控制系统。在CTCS3级系统中，车载设备应和地面设备配合工作，列车按固定闭塞方法运行，由无线闭塞中心（RBC）控制，利用无线通信系统（GSM-R）在车地之间双向传输信息，车载设备无线通信模块，应答器作为定标设备。机车信号为主体信号，能够取消地面信号。另外，利用轨道电路或记轴设备进行轨道占用及列车完整性检验，但它们不属于CTCS3级设备。
CTCS4级是一个完全基于无线通信（GSM-R）列车运行控制系统。该系统含有移动自动闭塞特征。区间占用靠GPS和GSM-R实时数据传输处理（站内仍需轨道电路）。列车完整性检验、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备降低到最低程度。
采取GSM-R实现车地间双向无线数据传输，替换现在用轨道电路来传输色灯信号指令，是基于无线通信系统列车运行控制系统关键技术，它含有以下显著优势：
·基于GSM-R传输平台，提供车地之间双向安全数据传输通道；
·无盲区、设备冗余、加密；
·满足列车控制响应时间要求。
2.3 平面调车
调车机车信号和监控信息传送系统关键功效是提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间数据传输，并能够存放进入和退出调车模式相关信息。多台调车机同时作业时，地面设备使用连选功效，和每台车载设备分别建立电路连接。
GSM-R调车机车信号和监控系统组成见图2-3，包含调车机车信号和监控车载设备（简称车载设备）、调车机车信号和监控地面设备（简称地面设备）、GSM-R网络和GSM-R机车综合通信设备。

地面设备

RS-422

车载设备1
GSM-R机车综合通信设备1

GSM-R网络

RS-422

车载设备1
GSM-R机车综合通信设备2

图2-3 GSM调车机车信号和监控信息传送系统结构图

为确保可靠性，系统通信方法采取点对点电路连接，当GSM-R机车综合通信设备接收到车载设备发送进入调车监控模式命令时，自动按分配给地面设备功效号进行基于位置呼叫，GSM-R网络接收到功效号呼叫后将路由指向对应地面设备，在地面设备和车载设备之间建立一条电路链路，同时操作显示终端提醒处于调车监控模式。地面设备发送数据时依据信息内容中机车号选择对应端口将数据转发，GSM-R机车综合通信设备接收到数据后根据目标端口码转发给车载设备。车载设备将数据经过已建立数据链路发送给GSM-R机车综合通信设备，GSM-R机车综合通信设备再把数据经过链路发送到地面设备。当GSM-R机车综合通信设备接收到车载设备发送退出调车监控模式命令时，GSM-R机车综合通信链路设备则释放电路链路。
2.4 远程控制
长久以来地面信号发码设备维护技术手段以现存电务试验车、人工添乘观察为主，存在监测间隔长、无法远程动态监测等局限，已不能适应铁路发展需要。伴随JT1-CZ机车信号车载系统和无线通信、计算机技术应用和发展，尤其是基于GSM机车信号远程监测控制装置，对提升机车信号设备管理和维护水平，实现系统状态修，提升地面、车载系统综合可靠性，含有较大现实意义并含有良好示范效应。
基于GSM-R机车信号远程动态监测控制系统由车载和地面两部分组成。车载终端和地面设备经过GPRS和GSM-R组成星形网络，采取TCP/IP协议进行数据通信，系统结构图图2-4所表示。
车载终端采集机车信号输出信息和工作状态、轨道电路信号及TAX机车辅助信息等，并将这些数据以无线方法发给地面设备，经过服务端和用户端数据处理和显示，实时提供机车信号利用状态。
TAX
辅助
信息
轨信
道号
电参
路数
机工
车作
信状
号态
机输
车出
信信
号息

GSM-R
GPRS

远程监测控制用户端
远程监测控制车载终端

GSM-R
有线专网

远程监测控制用户端
远程监测控制数据服务器

图2-4 基于GSM-R机车信号远程动态监测控制系统结构图

远程动态监测数据包含：地面轨道电路信号，信号载频、信号低频、信号幅度等；机车信号设备输出信息，灯位、速度等级、绝缘节等；机车信号设备工作状态数据，主机状态、电源情况、信号制式、司机室温度、译码设置等；机车安全信息综合监测控制装置数据信息，车次号、车站号、公里标、速度、机车号、信号机等。
2.5 轨道维护
地震、强风、暴雨洪水等这些灾难，现在人类还难以抗拒，对列车轨道有一定影响，所以应用GSM-R结合提速线路经过地域实际可能发生灾难，建立对应监测、预警系统并制订多种预防方法，控制列车运行速度，预防事故发生和避免灾难破坏，是现代铁路中不可缺乏关键方法。
该轨道监测系统利用安装在轨道上多种传感器监测轨道状态，在轨道发生损坏后短短几秒钟到十几秒后，轨道实时状态经过GSM-R信号传输设备传送到沿线无线基站，深入传送到综合调度中心，来控制列车减速或停止运行和立即安排进行抢修，恢复运行。图2-5为GSM-R轨道监测系统结构示意图。
行车调度台
综合调度中心

列车运行计划
车站综合信息系统

综合维修
沿
线
无
线
基
站
轨温传感器

信息显示

电力维修

统计仪
洪水测量

旅客服务调度台
信号
处理
信号传输
设备

信息传送

报警装备
钢轨应力
传感器

道床状态
信息输入设备

列车

防撞监控

图2-5 轨道监测系统结构图

2.6 铁路紧急通信
应急通信系统是当发生自然灾难或突发事件等影响铁路运输紧急情况时，为确保实时救援指挥通信需要，在突发事件现场和救援中心之间，和现场内部建立语音、图像、数据通信系统，它是铁路战备通信系统关键组成部分，应做到快速正确、可靠通畅、机动灵活。基于GSM-R移动通信应急通信系统话音业务包含铁路紧急呼叫和eMLPP业务，铁路紧急呼叫是指含有“铁路紧急优先级”呼叫，用于通知司机、调度员和其它处于危险等级相关人员，要求停止在预先指定地域内用户或用户组，全部铁路紧急呼叫全部应使用GSM语音组呼规范。eMLPP业务要求了在呼叫建立时不一样优先级，以保障通信快捷通畅。
eMLPP业务实现需要GSM-R网络支持，对于每个用户，需要在HLR、VLR、GCR（组呼寄存器）、SIM卡中存放相关优先级信息。
HLR中需要存放每个用户以下信息：eMLPP逻辑状态，如是否签约、是否注册、是否激活等；用户所签约最高优先级；用户所定义缺省优先级。用户所定义默认优先级是用户提议呼叫时默认选择，用户能够经过一个注册过程向网络定义此缺省优先级。假如用户签约了eMLPP业务，当用户注册到VLR时，HLR需要向VLR传送该用户eMLPP逻辑状态、可用最高优先级和用户定义缺省优先级等信息。
图2-6显示了在eMLPP可用逻辑状态之间成功转移情况。

请求，注册，激活并操作，应答
请求

未请求，未注册，未激活，无应答

撤销

图2-6 eMLPP状态转移模式

2.7 高速数字通信
GSM-R车次号传输和列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全含相关键意义，它可经过基于GSM-R电路交换技术数据采集传输应用系统来实现高速数据传输，也能够采取GPRS（通用分组无线业务）方法（用户数据报UDP协议）来实现。系统由GSM-R网络（叠加GPRS）、监控数据采集处理装置、GSM-R机车综合通信设备、TDCS（列车调度指挥系统）/CTC（调度集中）设备等组成。系统组成见图2-7。

GSM-R网络

以太网
TDCS通信
服务器
TDCS行车
调度台

Um
TDCS车站设备

·
·
·

RS-422
机车综合
通信设备
采集处理
装 置

TDCS车站设备

图2-7 GSM-R高速数字通信系统结构

当通信方法为GPRS方法时，该系统可实现车次号传送目标地IP地址自动更新，按要求进行车次号 信息和列车停稳信息传送，能对发送车次号信息、列车停稳信息进行存放，TDCS/CTC可向采集处理装置查询车次号信息。
通信过程以下：采集处理装置在安装前需要进行归属目标IP地址设置。采集处理装置开机后和GSM-R机车综合通信设备握手，根据设置归属目标IP地址向TDCS/CTC申请车次号传送目前目标IP地址。当TDCS判定运行列车立即离开管辖区时，将接管辖区目标IP地址发送给运行列车采集处理装置，采集处理装置则依据该信息进行目标IP地址更新。采集处理装置则依据该信息进行目标IP地址更新。采集处理装置接收机车安全信息综合监测装置广播信息进行实时分析，经过GSM-R机车综合通信设备发送一次车次号信息。列车停稳时采集处理装置向CTC发送一次列车停稳信息。发送车次号或列车停稳信息同时向操作显示终端发送一次相同信息。TDCS/CTC依据需要可向运行列车上采集处理装置查询车次号信息。需要查询机车IP地址时，TDCS可利用机车号向GSM-R网络域名服务器（DNS）运行域名查询取得对应关系。采集处理装置依据需要向GSM-R机车综合通信设备查询相关闻之信息。
调度命令数据传输也可采取基于GSM-R电路交换技术数据采集传输应用系统来实现高速数据传输。系统由GSM-R网络（叠加GPRS）、GSM-R机车综合通信设备（含操作显示终端、打印终端）、TDCS设备等组成。
通信过程以下：TDCS经过车次号信息建立运行区段机车号对应IP地址档案，列车离开本区段时将档案拆除。调度员和车站值班员可在终端上编辑调度命令（系统依据车次号自动将对应机车号填入），当按下调度命令发送键，TDCS依据调度命令中机车号查找对应目标IP地址并将调度命令发送。司机可经过操作显示终端接收并处理调度命令。TDCS收到确定信息要在调度命令发送方显示。
2.8 尾部风压检测
将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R，可避免单独投资及单独组网建设，同时利用GSM-R强大网络功效，克服了原因抗干扰性差、信息无法共享等多种缺点。它含有以下优势：
·尾部风压状态随时经过车尾装置传输；
·机车司机随时能够查询、反馈车尾工作状态；
·在复线区段或临时，追踪列车之间不会相互干扰；
·在隧道内也能传输。
利用GSM-R网络电路交换数据通信功效，能够方便地处理尾部风压数据传输问题。图2-8所表示为按需建立电路连接方法尾部风压检测系统结构。

车头风
压查询
装 置
车头风
压查询
装 置

风压数据

数据通道

图2-8 数据通信传输方法尾部风压检测系统

在车头司机查询器和车尾风压检测器上分别安装GSM-R通信模块，二者就能够利用GSM-R电路数据功效风压数据。当司机查询尾部风压时，车头通信模块首先和车尾通信模块建立电路连接，然后向车尾模块发送查询数据报，在收到该数据包后，车尾模块检测风压并封装在数据包中发送给车头装置。同时，若风压超出警界限，车尾模块也将首先和车头模块建立数据链路，然后向车头显示器发送数据包以汇报险情。
概况起来，不管是司机主动查询风压，还是车尾自动报警，本方通信模块全部要首先和对方建立通信电路，然后再进行数据包交互，待全部事务全部结束后，在挂断通信连接。通常情况下，通信电路连接建立时间为5s左右。
和前面所述多个数据传输类似，列为装置信息也能够经过GPRS方法进行传输，此时，列车关键注册其IP地址，并建立列为主机和机车综合通信设备惟一对应关系。
2.9 区间移动通信
在区间作业水电、公务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部通信，均能够使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可和车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联络。紧急情况下，作业人员还能够呼叫司机，和司机建立通话联络。图2-9为区间移动通信系统结构示意图。关键功效有：
·能够呼叫目前车站车站值班员和助理值班员；
·紧急情况下，能够呼叫目前调度员；
·能够在预定义范围内提议组呼和广播呼叫；
·能够提议铁路紧急呼叫和公众紧急呼叫；
·能够接收来自其它授权用户呼叫；
·能够接收语音组呼和广播呼叫。
铁路紧急呼叫是指含有“铁路紧急优先级”呼叫，用于通知司机、调度员和其它处于危险等级相关人员，要求停止在预先指定地域内全部铁路活动。依据铁路运行存在紧急情况，这些呼叫被连接到事先定义用户或用户组，全部铁路紧急呼叫全部应符合GSM语音组呼规范。这些紧急呼叫不包含公共紧急呼叫，如119。

车站调度地面设备
列车调度指挥系统

GPRS骨干网

FAS网络
GSM-R网络
调度台
RTS
火
车

调
度
区

调度台
MSC

调
度中
心

·
·
·
·
·
·
·

RSC

调
度
区
RTS

手
持
台

调度台

GCSN
SCSN

本站台

INTERNET
PSTN

图2-9 区间移动通信系统结构示意图

2.10 旅客业务
旅客列车移动信息服务可包含移动售票和旅客列车移动互联网等服务。可靠车地传输系统（基于GSM-R电路交换）出现，是在列车上完成移动售票成为可能。在列车上乘客能够经过售票终端完成客票查询、订票、购票或补票业务，在经过车地数据传输系统将客票信息实时传送到地面上票务中心，以立即更新客票信息。列车旅客信息服务系统是为列车上含有一定接入条件（如笔记本电脑、PDA手机等）旅客提供互联网业务。然而当今互联网业务日新月异，千变万化，而列车时一个高速移动体，所以在以前提下，应该优先开展以下业务：
·电子邮件；
·基于WEB新闻浏览；
·铁路相关信息服务（如列车运行时刻表查询）；
·旅客移动位置业务；
·在线电影；
·网络游戏；
·网上聊天。
根据功效来分，整个系统能够分为应用子系统和通信子系统。应用子系统包含地面应用实体和车载应用实体，而通信子系统包含通用数传电台、铁路综合信息接入平台和GSM-R/GPRS网络。我们能够这么了解：通信子系统为应用子系统提供是承载业务，而应用子系统就是承载业务用户，它数据对于通信子系统来说是透明。从另一个角度来讲，铁路综合信息无线接入系统分为车载子系统和地面子系统两大部分。图2-10为铁路综合信息无线接入系统结构图。

车载应用n
···
车载应用1
车载应用n
···
车载应用1

机
车
2
机
车
1
通用数传电台
（GDT）
通用数传电台
（GDT）

车载

GSM-R/GPRS网络

通信子系统

地面

基于GSM-R/GPRS铁路综合
信息接入平台

···
地面应用3
地面应用2
地面应用1
地面应用n

图2-10 铁路综合信息无线接入系统结构图
1.车载子系统
车载应用实体作用是采集数据，发送到通用数传电台，或接收通用数传电台发来地面数据。
通用数传电台里包含一个GPRS车载终端，关键作用是和地面铁路综合信息无线接入平台建立并保持一条通信链路，为车载应用实体提供接入接口、接收来自车载应用实体数据、发送到综合信息无线接入平台；同时能接收来自综合信息无线接入平台数据，转发给对应车载应用实体。通用数传电台能够连接多个车载应用实体。
通用数传电台和车载应用实体之间硬件接口能够是RS-232、RS-485或局域网，不过接口上采取统一数据传输格式。
每个车载应用实体全部被分配一个优先级，应用类型和优先级之间关系存放在通用数传电台中。高优先级数据优先发送，同优先级数据按时间次序发送。
1. 地面子系统
地面子系统包含综合信息无线接入平台和多种地面应用实体。
综合信息无线接入平台负责接收车载通用数传电台链路连接请求，对其进行安全认证鉴权并和之建立一条透明数据传输通道。综合信息无线接入平台能够同时接入多个车载应用实体。在综合信息无线接入平台中有一个对应关系表，能够依据每条信息类型不一样将其在对应地面应用实体和车载应用实体之间正确传输。综合信息无线接入平台确保多种地面应用实体在传送数据时能够平均分配到通信资源，即不许可某个地面应用实体独占资源。
地面应用实体负责和综合信息无线接入平台建立一条可靠通道，全部要发往车载应用实体信息全部必需根据要求好格式封装成一条一条信息后发送给综合信息无线接入平台。由综合信息无线接入平台依据路由信息经过GPRS网络正确地传送到车载应用实体。
综合信息无线接入平台和地面应用实体是一对多关系，多个地面应用实体能够接到一个综合信息无线接入平台。
全部使用BASE-T型接口车载应用实体经过集线器连接到通用数据点台上，当然，这是在车载应用实体比较少情况下方案，车载应用实体较多时候，能够使用以太网交换机来连接通用数传电台；而使用RS-232型接口车载应用实体直接连接到通用数传电台主机RS-232接口上。GPRS移动终端作为通用数传电台主机数据收发电台，连接到通用数传电台上，经过GPRS网络进行通信。
综合信息无线接入平台经过以太网方法接到GPRS网络GGSN节点上，经过以太网方法接到多种地面应用实体上。图2-11为系统拓扑结构和物理设备接口结构图。
车载应用
实体n
···
车载应用
实体2
车载应用
实体1
车载应用
实体n
···
车载应用
实体2
车载应用
实体1

HUB
HUB

RS-232
RS-232

车载应
用实体
通用数
传电台
车载应
用实体
通用数
传电台

GSM-R/GPRS网络

地面应用实体
Radius服务器
GPRS接口服务器
DNS服务器

图2-11 系统拓扑结构和物理设备接口结构图

三 机车同时控制传输
铁路运输对于需要采取多机车牵引模式、机车间同时操作格外关键，如各机车同时开启、加速、减速、制动等。假如牵引机车操作不一样时，就会造成车相间挤压或拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。为了确保操作可靠性，能够利用GSM-R网络提供可靠数据传输通道，采取无线通信方法来实现机车间同时操作控制。
2万t重在组合列车运行，需要机车同时控制技术和GSM-R网络技术结合利用。机车同时操作控制系统由地面设备和机车车载设备组成，图3-1所表示。其中，地面设备由Locotrol应用节点（以下简称为节点）组成，和外部GSM-R网络采取标准PRI（30B+D）接口相连；机车车载设备包含Locotrol车载控制模块（简称Locotrol）和GSM-R车载通信单元（简称通信单元）。Locotrol和通信单元采取RS-232或RS-422接口方法。
Locotrol功效包含：主控机车分别连接从控机车，主控机车分别和从控机车断开连接，排风和紧急制动操作，制动缓解指令公布，制动管路测试，状态检测和查询，从控机车确定收到操作指令等。通信单元功效包含：通信链路建立、通信链路保持、通信链路监视，数据传送等。地面应用节点功效包含：通信链路连接控制，通信链路保持，通信链路监视，数据转发，数据统计和查询等。

30B+D
Locotrol应用节点
MSC

BSC

BTS

GSM-R车载
通信单元
GSM-R车载
通信单元
GSM-R车载
通信单元
GSM-R车载
通信单元

Locotrol
控制模块
Locotrol
控制模块
Locotrol
控制模块
Locotrol
控制模块

主控机车
从控机车1
从控机车2
从控机车3

图3-1 系统组成