試析通信設備與數字技術結合對鐵路信號技術的促進

王峰

摘 要：該文主要論述了通信設備、數字技術以及鐵路信號的概念，分析了我國鐵路信號技術的發展歷程，并且簡要闡釋了通信設備與數字技術相結合對鐵路信號技術的促進意義。簡而言之，通信設備同數字技術科學合理的結合能夠充分加強鐵路信號技術的安全保障性，提升技術水平。

關鍵詞：通信設備 數字技術 鐵路信號技術 促進

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0020-02

我國自開展現代化建設以來，社會不斷向前邁進，科學技術水平也愈見增長。我國鐵路運輸已經逐步實現了提速、重載以及車站、區間和列車聯合控制的一體化運行等各種目標，然而仍存在長足的發展空間，其現代化、智能化、自動化還需要通過新興的通信設備以及數字技術的科學結合來達成。

1 鐵路信號技術以及通信設備、數字技術的概念

1.1 鐵路信號技術的定義

鐵路信號具體來講是指利用一些指定的物體和設備等等使鐵路的行車人員了解相關車輛的運行條件、行車設備的狀態以及接收行車指令信息，通常采用燈等易識別的物品，通過改變其顏色、數量、形態或位置來傳達信息，或是直接用儀表、音響設備等器械來傳達。鐵路信號技術的良好發展能夠提高鐵路的車站、區間通過能力，并且提高鐵路員工工作效率，從而達到增加鐵路經濟效益的目標。

1.2 通信設備的定義及分類

通信設備，即Industrial Commun ication Device，包括有線通訊設備和無線通訊設備，主要用于工控環境。有線通訊設備包括路由器、光端機、交換機、modem、PCM等設備，主要解決工業現場的串口通訊、專業總線型的通訊、工業以太網的通訊以及各種通訊協議之間相互的轉換；而無線通訊設備則包括無線網卡、無線網橋、無線AP、天線、無線避雷器等等設備。

1.3 數字技術的定義

數字技術，即Digital Technology，是指利用相關設備將圖、文、聲、像等各種信息轉化成電子計算機能夠識別的二進制數字0與1之后，再進行加工、儲存、發送、傳遞、還原的一種現代技術，是同電子計算機相輔相成的一項科學技術。

2 我國鐵路信號技術的發展進程和通信數字化

2.1 我國鐵路信號技術的發展歷程

隨著我國鐵路運輸不斷提速，鐵路信號技術也有相應的變化、進步。

鐵路運輸的最初階段主要采用人工閉塞的形式，通信設備制式雜亂無章，信號顯示無法統一，通信裝備少、技術水平也比較低下。

而改革開放為鐵路信號技術的迅速發展提供了一定的機遇，使鐵路制式的人工閉塞逐漸由半自動閉塞、三顯示自動閉塞、四顯示、多顯示自動閉塞乃至準移動閉塞所取代，ZPW-2000系列軌道電路已經成為全路統一的軌道電路制式，與區間同制式的軌道在站內得以應用；現在營業線上的機車信號已經基本上都配置成功了，接近連續式和連續式機車信號都在迅速發展中，列車的超速防護系統也在部分區間進行了科學的試驗；不同速度等級的ATP設備相繼安裝至CRH動車組，車載設備向更安全發展，比如CRH-200H、CRH-200C、CRH-300H、CRH-300S、CRH-300T等等；在一些大站以及主要干線的中間站上，車站聯鎖已逐步實現繼電集中化，所研發出的不同型號的全電子式微機聯鎖也已經在現場逐步推廣應用中；高速鐵路上逐漸全面地采用調度集中系統，綜合調度系統技術也正在推進；DMIS一期工程已經到了竣工階段，這說明行車指揮現代化已經進入了實質階段；提速道岔分動外鎖閉轉換設備已經上道應用了，這就基本保障了提速列車能夠安全運行及提高過岔速度；CTCS-2、CTCS-3級列控系統已廣泛應用于客運專線和高速鐵路建設中，同系統相應的配套設備也都已經成功上道，如列控中心、臨時限速服務器、無線閉塞中心RBC等；交流外鎖閉轉轍設備成為主要應用產品，如700K、ZDJ9、ZYJ7等；信號監測系統正在向集中化、智能化、網絡化發展。迄今為止，我國鐵路信號技術已經接近工業發達國家，而若要超過他們則需要進一步的努力，并且尤其需要在通信設備的數字化上更加下功夫。

2.2 通信設備與數字技術的結合對于我國鐵路運輸信號技術的促進意義

促進鐵路運輸的不斷發展，使其達到提速、重載的目標，通信設備硬件質量和技術水平在其中起到了舉足輕重的作用，是鐵路信號技術的重要支撐。這一點在我國青藏線ITCS中GPS、高鐵CTCS-3中GSM-R已然得到了充分的證明。為了促進鐵路信號技術的發展，我們需要全面引進計算機技術，充分利用計算機的高速分析計算功能，而數字信號處理技術（DSP，Digital Signal Processing）就在此時適時出現了。

以往我國鐵路運輸中的信號技術不夠純熟，通信設備也不夠高端，主要依托軌道電路來傳達信息，在安全保障以及工作效率等方面還存在許多問題。

自21世紀起，在鐵路運輸的信號工作中就開始充分運用計算機設備和網絡通訊技術，與早前的簡單設備和模擬信號處理技術相比較而言，通信設備網絡化、數字化的可靠性及實時性顯然更高，通信質量更高，傳播距離更長，保密性更強，設備更加小型化，運算精度以及抗干擾性能更加優化，功能也更多。現在鐵路管理中數字化的通信系統具有集中管理、遠程維護、故障自動診斷、自動切換等功能，還可以自動記錄相關信息；不僅能夠滿足當前鐵路調度、指揮的需求，還可以開展環境監測、電源檢測及預留容量空間等工作；不僅能夠實現全雙工通信，還可以進行有效回波抑制、AGC自動增益控制、自行適應線路條件等，能夠確保通信系統在強噪音環境之中正常運行；在拓撲結構之中的數字通信系統擁有數字環自愈保護功能，當采用網型網和環形網的時候，能保證數字環任意一處的斷開都不會對系統的正常運行產生影響；數字通信系統還具有一定的兼容性，同有些區段仍在運行的模擬通信設備能夠兼容，使數字通信方式和模擬通信方式能夠起到互相備用的作用。endprint

鐵路信號技術中專用通信設備的數字化是鐵路通信發展的必然趨勢。通信設備數字化的根本原理即為將通信設備與數字技術結合起來運行，主要形式為把先進的計算機軟件運用于列車的運行控制系統中，以將現代化的鐵路通信設備與數字化控制系統科學地組合起來，從而達到建立新型信號操作系統開發平臺的目的，最終促進鐵路信號技術的充分發展。

3 通信設備與數字技術結合的發展趨勢

雖然由于社會經濟的發展速度越來越快以及鐵路運輸的需求壓力越來越大，使對列車運營的速度和安全性的要求也越來越高，然而因為我國現代科學技術水平不斷提高，使我國鐵路信號技術也足以保障鐵路運輸的高效率、安全性。鐵路信號技術的網絡化能夠保障鐵路運輸的安全運營及集中調度，依托高端的計算機網絡技術，通過將現代化通訊設備與數字控制技術有效結合，促進鐵路信號技術系統全面實現智能化、網絡化、信息化。隨著通信設備與數字技術結合的新發展，鐵路信號技術中將陸續引入各種高新技術，包括ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術、現代譜分析技術等等。

3.1 通信設備與數字技術結合的智能化

智能化主要體現在兩個方面，一是系統智能化，二是控制設備智能化。系統智能化是指鐵路高層管理部門依托先進的計算機設備，依據鐵路運輸系統的自身實況來科學合理地控制列車的運行，優化鐵路的整體通信技術系統，從而使鐵路運輸得到整體控制、科學管理；而控制設備的智能化則指建立高效能的執行機構，使其精確、迅速地獲取道路指揮者所需信息，并且依據信息來指揮、控制列車的運營。

3.2 通信設備與數字技術結合的網絡化

現代化的鐵路通信技術不再是僅僅把各種通訊設備進行簡單組合，信號技術系統內部的各項要素在各自獨立進行工作的基礎上還互相聯系溝通、交換實時信息，共同組建功能完善、層次分明的鐵路運輸網絡化結構及控制系統。鐵路通信網絡化便于運輸指揮者迅速地、全面地獲取轄區內的各種實時信息，從而下達正確、及時的指令，靈活配置系統資源，以保障信號系統的安全、高效工作，保證鐵路運輸和行車安全。

3.3 通信設備與數字技術結合的信息化

鐵路信號技術發展的必然趨勢即為以信息化帶動鐵路產業現代化。全面、有效、精準地獲取交通線路上的各種信息才能夠保證高速列車能夠安全運營，現代鐵路信號系統正在將各種先進的通信設備和通信技術投入使用中，比如光纖、無線、衛星通信與定位技術等。

在鐵路通信技術未來的發展中，還需要提高數字通信設備的質量水平并優化其功能；進一步完善數字技術體系和技術標準；圍繞優化數字通信系統以及提高信號設備的安全完整性等級（SIL）等方面進行相關的探究；通過創新數字技術或是引進、消化、國產化國際技術的方式，對不同等級的數字信號技術設備進行改善更新；發展聯鎖、閉塞和列車運營管理一體化技術；采用北斗衛星定位技術和云計算等先進技術來促進鐵路的信號技術數字化發展；發展信號動靜態檢測、監控及智能分析技術等。

4 結語

總而言之，我國鐵路的信號技術隨著鐵路的發展進程也在不斷發生變化，并且達成了將列車、區間、車站三者共同控制的高效運作模式。而通過鐵路通信設備與數字技術的結合，也促進了行車調度指揮自動化等技術領域的革新，讓過去控制分散、功能單調以及通信信號相對獨立的情況不再出現，從而使鐵路信號技術逐漸趨向智能化、網絡化、數字化，鐵路操作系統亦更加完善。

參考文獻

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