計算機網絡在鐵路信號中的應用

張志遠

【摘要】安全是鐵路交通運輸過程中重點關注的問題，而鐵路信號又對鐵路安全有著決定性的作用，因此鐵路信號系統的網絡安全就尤為重要。本文主要介紹了鐵路信號設備管理的結構組成和功能，并對我國當前的鐵路計算機信號網絡系統的應用狀況進行了分析，重點分析了鐵路信號通信網絡的結構類型，提出加強網絡安全管理，提高網絡管理水平，采用優化的網絡結構，為鐵路運輸提供更好的安全保障。

【關鍵詞】鐵路信號 網絡安全 通信網絡

計算機網絡技術的發展為鐵路信號系統的管理提供了新的技術。在網絡技術的支持下，我國的鐵路調度系統已經逐漸從原來的集中控制模式向著更加智能化和網絡化的方向發展，并形成了分散控制的新型調度控制模式。計算機技術的應用也使得一些新型鐵路信號管理設備得到了更多的使用，其中包括微機監測設備、計算機連鎖、智能電源屏等。這些設備和技術的應用有較高的專業性要求，為此必須提高鐵路信號系統中的計算機網絡管理水平。

一、我國鐵路通信網的特點

1.1沿鐵路線分布

我國的鐵路通信網絡基本上是沿著鐵路線分布的，并且以車站為各個線路當中的節點向著周邊進行延伸和擴散，最終形成了站區一地區一長途的通信網絡。鐵路通信網絡能夠覆蓋鐵路周邊的地區，保障信號的穩定。

1.2用戶較為單一

鐵路通信的用戶主要的是鐵路相關的單位和個人。正是由于用戶的單一性，使得用戶對鐵路通信有較強的依賴性，并且在未來這種依賴性還會繼續存在。由于用戶單一，使得這一產業缺乏一定的競爭機制，容易形成行業壟斷，造成鐵路通信的維修成本偏高。

1.3通信資源較為豐富

我國鐵路通信的建立時間已較長，因而已經積累一定的建設和管理方面的經驗，并且形成了良好的市場競爭力，并且逐漸向著國際市場擴展。我國鐵路的主要干線都已經配備了較為高級的信號管理設備，如光端機、接口設備等。我國的京廣線已經實現了每個站點都配置光端機設備，并且無論是在技術還是服務上，鐵路通信都已能夠滿足任何一種信號連接的要求。

二、鐵路信號通信網絡建設的基本要求

我國的鐵路通信建設已經經歷了較長的時間，從客觀條件上來說已經具備了建立完善的鐵路通信網絡的條件，當前最重要的任務就是盡快建立一個系統的通信網絡構建規劃，既要保障信號傳輸的穩定和安全，還要考慮到組建網絡的成本和經費問題。鐵路的信號網絡建設是一項綜合性并且難度較高的項目工程，在這個過程中涉及到了計算機技術、通信技術、信號技術等多項現代化科學技術。當前，我國鐵路信號系統中已經配備了很多的專業組網設備，例如TIMS系統、電務微機檢測系統、自動化辦公系統等。從組建的方式上通常一個鐵路信號系統就會配備一個專門的網絡。在進行組網時，必須建立一個全面完善的計劃和方案，并根據實際的情況和需要在所有備選方案中進行最佳方案的選擇，做好相應的網絡管理，擴展未來的發展渠道。鐵路對信號網絡的專業性要求較高，且不同的鐵路可能對信號網絡有著不同的要求，在實際的信號傳輸過程中很有可能要在同一個網絡線路中傳輸各種類型的專業信息。但值得注意的是，若是同一部門或同一專業的信號要盡可能采用同網傳輸的方式，這樣能夠最大限度的發揮組網的功能。

有一些鐵路信號系統的建設項目由于建設的順序、投資方式等方面因素的限制，在實際組建的過程中會面臨一些不利的因素，為了避免這些因素對鐵路信號網絡的功能和應用產生不利的影響，在建設起始階段，相關部門就應當充分考慮這些因素，最終實現一網多用、一網多平臺的目標。也可以考慮對原有的信號網絡進行優化與整合，促進鐵路信號網絡的可持續發展。

三、鐵路信號通信網絡的結構類型

當前我國的鐵路信號通信網絡主要采用兩種傳輸方式，即實時傳輸和定時傳輸。在線路的連接方式上則主要采用星型連接和串型連接兩種方式，有時還會采用分層組建的方式形成廣域網。在進行鐵路信號通信網絡的結構選擇時，應當根據信號傳輸的方式和線路連接的方式進行綜合的考慮，重點應當從以下幾個因素進行考慮。

3.1綜合考慮網絡功能、運行成本和建設投資

鐵路信號通信網絡的構建必須符合傳輸帶寬、傳輸速率、網絡安全等方面的要求，并且確保該網絡具有較為理想的發展前景。為此，在傳輸方式的選擇上，如有條件應當盡量選擇光通信方式。在信號傳輸的過程中應當嚴格的遵守國際上的通信協議規則，例如TCP/IP網絡傳輸協議。此外，在線路的設計階段，相關設計部門和人員就需要充分的考慮到信號通信網絡在投入使用后的應用成本。通常，串型連接的方式與星型連接相比在運行過程中所耗費的資金較少，這是由于串型連接方式所需要的通信端口和時隙的數量較少。從當前的通信收費標準來看，一個專用的2Mb/s端口一個月所產生的費用通常在4000元以上，有時甚至可以達到1萬元左右。網絡的使用費用會隨著網絡節點以及端口的數量增加。但串型連接方式也有其自身的缺點，例如串型連接方式所需要的接口轉換設備數量較多，因此在網絡的組建初期所需要的資金和成本較高。但是從整體上來考慮，若信號網絡的組建沒有什么特殊的要求，應當盡量選用串型連接的方式。TDCS和微機監測網絡系統是鐵路信號通信系統中常用的兩種網絡系統。這兩種網絡系統在基層網點的連接方式上都采用了串型連接的方式，在計算機接口和通信傳輸設備的選擇上則選用了功能拓展性較強且符合通信協議要求的轉換器和路由器。

3.2網絡建設應當形成一個獨立的系統工程

在構建鐵路信號通信系統時，不僅需要配備硬件、軟件，還要根據系統的運行和信號傳輸需求，對網絡系統進行整體統一的規劃和設計，并且考慮系統未來的發展方向，從網絡的容量、速率等方面選擇合適的網絡設備。系統在進行信號傳輸的過程中必須符合網絡通道的要求。建立網絡通道是一項難度很大的工程，對資金、人力等方面的要求較高，且工期長，涉及到的部門和單位也很多，在實際的建設過程中很難進行統籌協調。更為不利的一點是，網絡通道一旦形成，在后期是很難進行更改的。因此，在建設網絡通道時必須謹慎，各部門之間也必須進行及時的溝通和協調，還要建立起一個完善的網絡管理體系，便于日常的維護和管理。

3.3實現特定范圍內的信息共享

這是組網過程中的基本思路和指導原則，該原則就是在一個網絡通道中實現多個數據的傳輸，并在一臺或多臺計算機設備上對這些數據信息進行接收和處理。這種組網方式的優點在于能夠有效的降低建設、運行及維修的成本。當前，微機監測、TDCS、智能電源屏等設備都能夠共用一個信號網絡，這樣就能實現對設備整體運行狀況的監管，并便于日常的維修。

3.4加強網絡管理，建設網絡安全性較高的防護體系

在組建鐵路信號通信網絡時，安全性是十分關鍵的一個考慮因素，這直接關系到信號傳輸的可靠性。為了提高鐵路信號通信的安全性，應當從以下幾個方面進行考慮。首先，可以組建一個封閉的信號通信網絡。鐵路的信號通信網絡與一般的互聯網、辦公網在性質和功能上都有較大的差異，具體體現在其專業性較強，對鐵路運行的安全性也有較大的影響，因而對網絡信號傳輸的安全性、準確性、穩定性、實效性等都有較高的要求，應當盡量減少與外界的聯結，以減少網絡病毒對信號通信系統的侵襲和影響。其次，對安全要求較高的設備必須增設一定的隔離設備，也就是設置專門的通信方式。鐵路信號通信網絡中傳輸的信號主要有三種類型，分別是管理信息、監測信息和診斷信息。其中，診斷信息是直接來自于鐵路運行的控制設備，因此對安全級別的要求也是最高的，在組網時應當考慮增設隔離設備，通過通信前置機與網絡連接的方式達到通信協議的要求。除此之外，還可以將專業的通信方式與專用的通信協議進行連接，以此來提高行車的安全性。其他類型的信息在組網時可以采用分級分層設置防火墻的方式來提高通信網絡的安全性。

四、鐵路信號通信網絡結構的選擇和應用

當前，我國現有的鐵路信號系統中，主要采用的網絡結構有三類。第一類是以微機監測為主的電纜網絡。這種網絡結構以電務段為中心，在各個站點中形成一個串聯環網。站點之間通過電纜回線進行連接，鏈狀長度可以根據實際的需要進行調整，有時可以同時連接20個以上的站點，并通過逐站接力的方式進行信號的傳輸。這種傳輸方式的優勢在于內部的結構簡單，因此維修成本較低。但由于采用了信號逐站傳輸的方式，容易形成通道的瓶頸，后面的通道越來越狹窄，導致信號的傳輸速率不斷的降低，信號傳輸的時效性低，錯誤率高，特別是在電氣化區段中，信號在傳輸時會受到較大的干擾。這種網絡比較適合一些對信號強度和穩定性要求不高的系統。

第二類是以DMIS為代表的電纜網絡。這種電纜網絡以公司為中心點，各個車站是分節點，形成一個串聯網絡。每個鏈長之間通常會包含7至10個站點，通過電纜進行連接。這種電纜網絡與監測網絡較為類似，但其特點在于采用專用的通信機，其鏈長較短，一次性能夠傳輸的信號較少，但是信號的強度較好，傳輸的性能較高。

最后一種是以TDCS為代表的光傳輸網絡。這種網絡的特點在于應用的靈活性、拓展性以及傳輸效率都較高，信息的錯誤率低，網絡功能較為全面，但是其缺陷在于維修的費用較高。綜合以上幾種通信網絡特點，可以看出在這幾種網絡類型中，微機監測系統的信息傳輸數量較高，但網絡的穩定性較差。在選擇信號通信網絡的結構選擇時，可以選用公司、車站為節點的分層連接方式。

五、結語

計算機技術的發展為鐵路信號通信網絡的建設提供了新的思路和方法，為了確保鐵路信號通信的安全性和可靠性，相關部門應當加強對信號通路網絡的規劃建設和運行管理。隨著新的技術設備的不斷研發和應用，未來鐵路信號通信網絡的建設將更加的完善，鐵路的運行也將有更好的安全保障。