產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，中鐵建電氣化局集團(tuán)與北京交通大學(xué)GSM-R戰(zhàn)略合作協(xié)議簽約儀式

        如果將我們生長的這片國土看作一個龐大的肌體，那么穿行于這片土地上的鐵路線便是它輸送血液和能量的脈絡(luò)，而GSM-R（鐵路專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)）就好比這條脈絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)。
        在GSM-R的指揮運(yùn)作之下，這條條脈絡(luò)才得以有條不紊地運(yùn)轉(zhuǎn)，才使得廣袤的中國大地上物暢其流，人暢其行。

        中國鐵路的高速夢想

        從1997年到2007年十年時間，我國鐵路已經(jīng)歷了六次大提速，極大地提升了鐵路運(yùn)輸能力。目前，隨著越來越多的客運(yùn)專線建成并投入使用，一批時速200公里～350公里動車組更駛出了鐵路的“中國速度”——
        時速180公里，相當(dāng)于強(qiáng)臺風(fēng)的速度；
        時速300公里，堪比波音飛機(jī)加速起飛時離地前一瞬間的速度；
        時速350公里，這是目前中國高速列車的運(yùn)營速度。
        中國列車還在加速，時速380公里新一代動車組即將下線，時速500公里的試驗高速動車組正在研發(fā)……
        鐵路發(fā)展的中國夢想，提升的不只是速度，還有運(yùn)力—上海世博會鐵道館的3D電影里，有重點(diǎn)介紹大秦線的片段。大秦線上來往穿梭的運(yùn)煤列車，讓無數(shù)車迷為之傾心。這種重聯(lián)的大列，之前用的是韶山4型電力機(jī)車牽引，1+2+1機(jī)車分布，整列車全長約2.7千米。采用和諧2型機(jī)車后，重載列車的機(jī)車為1+1+可控列尾分布，列車全長約2.6千米，由204節(jié)車廂構(gòu)成。當(dāng)這種2萬噸的重裝大列穿行于大秦線上的山川河谷之間，甚至擺出S型姿態(tài)的時候，其壯觀與美感迅速改變了中國鐵路的固有形象。
        和諧型貨運(yùn)機(jī)車運(yùn)輸速度驚人，普及速度更是驚人。大秦線開行萬噸、1.5萬噸和兩萬噸列車，年運(yùn)輸能力達(dá)4億噸以上。這樣的重載鐵路以后還要再增、擴(kuò)、改建若干條。
        以高鐵和重載為代表，中國鐵路的發(fā)展，遠(yuǎn)超過常人的思維。
        到2012年，中國將建成“四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)，總里程1.3萬公里，超過目前世界高速鐵路的總和。這個世界最大的高速鐵路網(wǎng)，將把經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的長三角、珠三角、環(huán)渤海地區(qū)及其他城市密集地區(qū)緊緊相連；到2020年，我國高速鐵路總規(guī)模將達(dá)1.8萬公里。從北京到絕大部分省會城市不過1小時至8小時；上海、鄭州、武漢等中心城市到周邊城市控制在1小時之內(nèi)。廣袤的中國，將是壓縮時空的一日生活圈。
        高速化、信息化、自動化——中國鐵路的美好圖景，已不再是夢想！“車、路、信號”這個龐大的高鐵體系技術(shù)平臺，就這樣奇跡般地被中國人搭建起來。
        俗話說，“火車跑得快，全憑車頭帶”，但是在高速鐵路領(lǐng)域，能夠使眾多火車暢行無阻、忙而不亂的，可不是完全依靠車頭，它有一套自己的調(diào)度指揮通信工具—GSM-R（鐵路專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)）。正是有它，才使得中國鐵路的高速夢想得以實(shí)現(xiàn)。

鐘章隊教授（左）向教育部郝平副部長介紹代表性成果

        鐘章隊的GSM-R研究與中國高鐵節(jié)拍相和

        GSM-R在當(dāng)今中國已是“風(fēng)光無限”，但它在我國剛剛起步之時，卻少有人能領(lǐng)略其中的奧妙。
        “男怕入錯行，女怕嫁錯郎”。選擇一種行業(yè)、選擇一個研究領(lǐng)域，對于科技工作者來講至關(guān)重要。它需要的不僅是魄力，更要有一種高屋建瓴的戰(zhàn)略眼光。
        機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦，機(jī)遇的偶然和積累的必然造就了每一個科研上的發(fā)明創(chuàng)造。在命運(yùn)的偶然與必然之中，鐘章隊的步伐正好踏在中國高鐵發(fā)展的節(jié)拍之上，自此開始了他的科研旅程，也就是中國鐵路的GSM-R研究歷程。
        1983年，鐘章隊自北京交通大學(xué)無線通訊專業(yè)畢業(yè)。因為成績好，他被學(xué)校留了下來。1994年，鐘章隊以自己科研上的敏感，提出未來的通信一定是數(shù)字的、小區(qū)制的、高可靠性的、無縫覆蓋的。他隱隱地感覺到，鐵路無線通信系統(tǒng)將面臨深刻變革。
        正是這一年，國家開始對高速鐵路可行性發(fā)展進(jìn)行立項研究。因為列車速度上去后，一系列技術(shù)都需要跟進(jìn)：速度快了，反應(yīng)也要快，安全系數(shù)要高，作為鐵路信息化的重要組成部分，鐵路無線通信需要更新?lián)Q代。我國鐵路延續(xù)使用了40多年的單信道無線列調(diào)通信系統(tǒng)采用的是模擬信號，這種舊的制式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高速列車的需要，人們迫切需要尋找一種新的制式來替代它。
        但是，對于中國鐵路系統(tǒng)這樣一個龐然大物來說，更換通信制式非同小可，它直接關(guān)系鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。本著“先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠”等技術(shù)引進(jìn)的原則，鐵道部抱著審慎的態(tài)度，找來多方專家反復(fù)論證，尋找最合適的新制式。
        討論最后變成了GSM-R與TETRA（陸地集群無線電系統(tǒng)）兩種技術(shù)的PK。GSM-R最早在歐洲開始發(fā)展，20世紀(jì)90年代初已具雛形，是一種先進(jìn)的鐵路專用通信系統(tǒng)，但當(dāng)時在中國卻還一直是個空白。TETRA同樣也是一種專用無線通信系統(tǒng)，多用于地鐵通信系統(tǒng)。
        孰優(yōu)敦劣，舉棋不定。
        于是從1994年起，我國開始對專用移動通信技術(shù)跟蹤研究，研究重點(diǎn)就是對GSM-R和TETRA系統(tǒng)進(jìn)行比較—看哪一個是更適合中國實(shí)際的鐵路移動通信發(fā)展方向。
        鐘章隊認(rèn)為GSM-R的發(fā)展模式、高可靠性和無縫覆蓋非常適合中國鐵路的發(fā)展要求，他參與了中國高速鐵路的研究，成為國內(nèi)第一批研究高速鐵路通信的學(xué)者。當(dāng)時，對高速鐵路十分自信的歐洲人來中國推銷GSM-R，鐘章隊驚奇地發(fā)現(xiàn)自己研究的東西和他們介紹的東西是一樣的，只是自己沒把它們叫做GSM-R。這更加堅定了他深入研究GSM-R的決心，于是便在這一研究領(lǐng)域深入了下去。從大量研究、比選到向信息產(chǎn)業(yè)部申請頻率資源再到鐵道部決策，這一歷程足足用了十年的時間。

鐘章隊教授（左）出席國際鐵路通信信號技術(shù)研討會

        十年磨一劍 一劍刺九天

        鐘章隊說，鐵路要發(fā)展，通信控制系統(tǒng)是基礎(chǔ)技術(shù)之一，我們不能讓它成為制約我國鐵路發(fā)展的瓶頸。為了打破瓶頸，鐘章隊和他的團(tuán)隊將熱情全部傾注到了GSM-R上來。
        十年時間里，鐘章隊帶領(lǐng)他的團(tuán)隊從一個20平方米的小辦公室起步，逐步發(fā)展到擁有上百人的現(xiàn)代通信研究所，在此基礎(chǔ)上建立了國家重點(diǎn)實(shí)驗室，使得中國的GSM-R擁有了自己的高端研發(fā)平臺。他們見證并實(shí)踐了一個產(chǎn)業(yè)的興起，他們親手構(gòu)建著中國的鐵路動脈的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
        艱辛的努力再加上正確的方向，終于使GSM-R的研究得到了越來越多的認(rèn)可。由于GSM-R具有更適應(yīng)鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)的功能優(yōu)勢，更成熟的技術(shù)優(yōu)勢以及更符合通信信號一體化技術(shù)發(fā)展的需要，更重要的是GSM-R支持鐵路移動通信的可持續(xù)發(fā)展，因此鐵道部于2002年底正式確定將GSM-R作為我國鐵路移動通信的發(fā)展方向。
        2003年2月，為中國鐵路量身訂制的GSM-R研究與應(yīng)用模擬系統(tǒng)實(shí)驗室建成。這是全國唯一一家GSM-R實(shí)驗室，即使在GSM-R技術(shù)成熟的歐洲也沒有過。它引來了國外眾多同行的關(guān)注，國際鐵路聯(lián)盟GSM-R技術(shù)主席多次前來參觀后表示，歐洲也應(yīng)該建立一個這樣專門的GSM-R實(shí)驗室以推動技術(shù)發(fā)展。但只有鐘章隊和他的同事知道，為了這個實(shí)驗室他們傾注了多少汗水和心血！
        鐘章隊對于他的學(xué)生和科研團(tuán)隊的要求是：“頂天立地，面向工程”。
        所謂“面向工程”，他強(qiáng)調(diào)，研究必須對接國家需求，為國家建設(shè)提供智力支持；同時要走“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的道路，產(chǎn)學(xué)研體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈中的各個方面，工程學(xué)科必須要面對工程，必須是產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)；他們的團(tuán)隊作為國家重點(diǎn)實(shí)驗室重要組成部分，其重要任務(wù)之一便是促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，增進(jìn)學(xué)術(shù)交流。
        而“頂天立地”，要求的則是道德水準(zhǔn)，要學(xué)會做人。在這個基礎(chǔ)之上提升專業(yè)知識水準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)術(shù)上的高素質(zhì)。鐘章隊說：“人才成長，靠的是機(jī)遇、實(shí)力和實(shí)干，學(xué)生的實(shí)力大部分是在學(xué)校培養(yǎng)出來的，要使他們有真才實(shí)學(xué)，每個星期都要和他們進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。”
        一流的國家需要一流的人才，除道德和專業(yè)上的素養(yǎng)之外，他對學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神也有很高的要求。在團(tuán)隊協(xié)作上，縱向橫向協(xié)調(diào)能力都是必須的?！芭囵B(yǎng)學(xué)術(shù)交流能力，不光要會做，還要會說。我們不僅要出于學(xué)術(shù)需要將國外的專家請進(jìn)來，還會讓學(xué)生走出去，高強(qiáng)度地培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作與交流的能力。”
在鐘章隊的帶領(lǐng)下，北京交通大學(xué)GSM－R團(tuán)隊成為一支特別能吃苦、特別能打硬仗的隊伍。在他們的努力下，2003年5月，經(jīng)過多年論證，最終由鐵道部拍板決定，中國的高速鐵路將全面使用GSM-R通信系統(tǒng)。這時，鐘章隊已經(jīng)在GSM-R高速鐵路環(huán)境下電波傳播、抗多普勒頻移、抗無線干擾等基礎(chǔ)理論研究中取得了重要進(jìn)展。
        鐘章隊教授曾經(jīng)說過，GSM-R最后勝出的原因在于：基礎(chǔ)優(yōu)勢、可持續(xù)發(fā)展性以及鐵路綜合信息化的需要。
        GSM-R像一條信息高速公路，將現(xiàn)代鐵路運(yùn)行的很多信息搭載其上，它作為一種技術(shù)支撐手段為高速鐵路、客運(yùn)專線的順暢運(yùn)行提供條件。
        現(xiàn)代鐵路兩大發(fā)展龍頭一是高速鐵路技術(shù)，一是重載運(yùn)輸技術(shù)。作為中國GSM-R研究的先驅(qū)，鐘章隊和北京交通大學(xué)的科研團(tuán)隊當(dāng)仁不讓地承擔(dān)起這兩個方面的開創(chuàng)性研究。
        面向列車控制的研究從青藏鐵路開始在中國已經(jīng)拉開。在青藏鐵路的成功實(shí)踐，也使青藏鐵路成為我國乃至亞洲第一條使用GSM-R通信信號一體化綜合平臺的鐵路。
        大秦鐵路是我國第一條單元重載電氣化鐵路，是山西、陜西、內(nèi)蒙古西部煤炭外運(yùn)的主通道。如果要開行2萬噸的貨運(yùn)列車，勢必要將4列火車?yán)壴谝黄疬\(yùn)行，由4臺機(jī)車牽引制動。在這種條件下，如何保持4臺機(jī)車絲毫不差的同步動作是重載列車開行的關(guān)鍵。山區(qū)里的手機(jī)信號無法保證，那么如何保證重載列車機(jī)車之間的無線通信可靠傳輸就成了很大的挑戰(zhàn)。
        鐘章隊2003年接受該項任務(wù)，2004年通過GSM－R技術(shù)與機(jī)車同步操作控制技術(shù)的系統(tǒng)集成創(chuàng)新，取得關(guān)鍵技術(shù)的突破。經(jīng)過2005年一年的試驗，2006年3月28日大秦重載列車正式運(yùn)行。從那時起，大秦線的運(yùn)力就迅速提升，如今年運(yùn)輸能力達(dá)4億噸以上，使其設(shè)計運(yùn)力得到4倍以上的提升。
        高鐵最初從日本發(fā)端，在高鐵的研究和應(yīng)用上，歐洲和日本曾經(jīng)走在了世界前列，他們都在發(fā)展自己的移動通信鐵路專用系統(tǒng)，歐洲采用GSM-R技術(shù)，日本則采用漏泄同軸電纜覆蓋無線通信方式。與其相比，中國鐵路的GSM-R創(chuàng)新點(diǎn)在哪里？
        鐘章隊說，我們國家所提倡的三種創(chuàng)新方式，在GSM-R上都有體現(xiàn)。
        首先，是原始技術(shù)創(chuàng)新，GSM-R技術(shù)本身市場很大、應(yīng)用種類很多，但是我國是第一個采用將其運(yùn)用到重載技術(shù)上，這是世界上其他國家沒有的，完全是中國的技術(shù)；我們在青藏鐵路上，在世界上建設(shè)了唯一一條線路最長（1412千米）、海拔最高、凍土長度最長（550公里）的基于GSM-R無線通信技術(shù)的鐵路，目前運(yùn)行非常平穩(wěn)。
        其次，設(shè)備創(chuàng)新，裝備創(chuàng)新。現(xiàn)在GSM-R設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，為走向國際創(chuàng)造了條件。從青藏鐵路開始，鐘章隊和他的團(tuán)隊開發(fā)了一系列新型設(shè)備，如信息化的網(wǎng)關(guān)設(shè)備、全套儀器儀表測量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)備、接口監(jiān)測系統(tǒng)等。這些設(shè)備在青藏鐵路的項目中開花結(jié)果，又在大秦線的運(yùn)行中發(fā)揮了應(yīng)有作用?；诖笄鼐€項目特點(diǎn)，他們又完成了重載鐵路運(yùn)輸機(jī)車同步操作控制安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)某商自O(shè)備。
        第三，管理創(chuàng)新。中國鐵路網(wǎng)線路最多、網(wǎng)絡(luò)最大，要實(shí)現(xiàn)模擬信號到GSM-R的轉(zhuǎn)變，從市場運(yùn)作到管理方式都需要極大的創(chuàng)新。GSM-R在中國鐵路的應(yīng)用種類最多，它在管理上的創(chuàng)新無疑是對世界鐵路管理模式的一大貢獻(xiàn)。北京交大在多年的研究和項目管理中，先后在青藏鐵路、大秦鐵路、膠濟(jì)鐵路等項目中經(jīng)過實(shí)際研究論證、標(biāo)準(zhǔn)制定、工程實(shí)施、大規(guī)模建設(shè)和應(yīng)用維護(hù)等方面積累了一整套技術(shù)方案和管理方法，這套方法經(jīng)過實(shí)踐檢驗，具有很強(qiáng)的科學(xué)性和可操作性。
        第四個方面就是應(yīng)用創(chuàng)新。對于用戶來說，對于技術(shù)的最后衡量，就是要在工程方面得到很好的應(yīng)用，解決實(shí)際問題。GSM-R應(yīng)用幾年來，在確保鐵路運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率、為控制提供傳輸手段等方面發(fā)揮了十分顯著的效果；使得很多鐵路運(yùn)作方式發(fā)生了變化，使得調(diào)度指揮作業(yè)更方便快捷，使行車間距縮短至3分鐘，單條運(yùn)量4億噸，行車速度 350公里以上。
        GSM-R在鐵路上有十大應(yīng)用，重載運(yùn)輸機(jī)車同步操作控制、列車運(yùn)行控制、調(diào)度通信、調(diào)度指揮信息的傳輸、編組站的數(shù)據(jù)傳輸指揮手段、安全設(shè)備檢測信息傳輸?shù)?。隨著GSM-R發(fā)展的深入，其作用將被更深刻地認(rèn)識，終端用戶會越來越多，應(yīng)用也會越來越廣。
        中國鐵路發(fā)展走了一條信息化—信息化引領(lǐng)工業(yè)化—信息化與工業(yè)化高度融合來提升傳統(tǒng)鐵路的現(xiàn)代化之路。GSM-R應(yīng)用技術(shù)，中國鐵路走在世界最前沿。

        高速鐵路的中國標(biāo)準(zhǔn)

        古語說，“取法乎上，僅得其中；取法乎中，僅得其下。”中國鐵路，以至上標(biāo)準(zhǔn)作為要求，用二三十年走過了西方鐵路六七十年的發(fā)展道路。
        鐘章隊說：“中國有特殊的鐵路運(yùn)行方式，我們當(dāng)時很堅定地走自己的標(biāo)準(zhǔn)化道路，要有自己的專利、有自己的標(biāo)準(zhǔn)，有標(biāo)準(zhǔn)才能形成產(chǎn)業(yè)鏈?！?BR>        于是從2003年我們借鑒歐洲的技術(shù)，建立了7大類47項標(biāo)準(zhǔn)，而隨著高鐵的高速發(fā)展，這一標(biāo)準(zhǔn)體系仍在不斷地發(fā)展和完善，為整個客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)、高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下了重要的基礎(chǔ)。
        中國鐵路必須要走自己的路。在這一高目標(biāo)值的要求下，中國鐵路正以高鐵的速度向前發(fā)展。這樣驚人的發(fā)展速度就要求有很好的建設(shè)方法和建設(shè)工具。在通信領(lǐng)域，必須提供很多應(yīng)用服務(wù)，打好基礎(chǔ)之后才能展開其他領(lǐng)域的建設(shè)。所以從青藏開始，鐘章隊他們就開始日以繼夜地研發(fā)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)，他們使用各種測量工具將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時間從原來國外需要兩年時間縮短到半年甚至3個月，大大節(jié)省了時間，提高了建設(shè)效率。
        對于未來GSM-R向何處去，鐘章隊這樣預(yù)期：隨著中國高速路網(wǎng)的形成，各種各樣流媒體都要上高速，所以GSM-R要向?qū)拵Оl(fā)展；另外，幾千列高速列車都在線上跑，安全不安全、一旦出現(xiàn)事故如何調(diào)整，這是我們主要考慮的問題；中國鐵路的發(fā)展、城市交通、城市軌道交通、城際鐵路、民航等等要建立一種綜合交通，對我們來說也是一種很大的挑戰(zhàn)；除此之外，中國鐵路GSM-R應(yīng)用技術(shù)走在世界最前沿，我們要為世界提供服務(wù)，這也是我們的一項使命。
        “三流企業(yè)賣產(chǎn)品，二流企業(yè)賣技術(shù)，一流企業(yè)賣標(biāo)準(zhǔn)”。中國鐵路是否已經(jīng)走到了輸出標(biāo)準(zhǔn)的時候？
        有關(guān)媒體報道，2010年8月，泰國開始與中國商談合資興建高速鐵路的項目。該鐵路將從中國的昆明途徑越南、老撾到達(dá)泰國東北部，未來還可能向南延伸至馬來西亞和新加坡；伊朗法爾斯通訊社8月29日稱，伊朗公路與交通部部長哈米德•斯坦日前宣布，中國與伊朗計劃將于9月中旬簽署價值數(shù)十億美元的鐵路工程協(xié)議，該項目的落成將連接伊朗整個西部地區(qū)，該項鐵路工程預(yù)計在兩年半內(nèi)竣工……
        隨著中國高鐵走出國門，鐘章隊和他的GSM-R研究將會在更加廣闊的應(yīng)用舞臺上上演怎樣精彩的表演，讓我們且盡情期待……

鐘章隊簡介：
    北京交通大學(xué)現(xiàn)代通信研究所所長、軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗室通信首席教授、中國鐵路GSM-R首席專家、博士生導(dǎo)師。從事無線通信及寬帶移動通信、數(shù)據(jù)通信及計算機(jī)通信、高速鐵路列車控制和智能交通系統(tǒng)等研究。1994年提出基于GSM-R技術(shù)建設(shè)中國鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)，得到鐵道部采納，繼而在青藏鐵路、大秦重載運(yùn)輸鐵路、客運(yùn)專線、高速鐵路等工程建設(shè)中推廣應(yīng)用；完成30多項國家級、省部級科研項目，30多項工程項目，獲國家科技進(jìn)步一等獎1項，省部級科技進(jìn)步特等獎1項、一等獎2項、二等獎3項，主持完成的“鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）理論、關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”入選2007年度“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”。