鐵路信號管理系統的優缺點及發展趨勢簡述

謝生智/神華準能大準鐵路公司信號段

鐵路信號管理系統的優缺點及發展趨勢簡述

謝生智/神華準能大準鐵路公司信號段

隨著信息技術的快速發展而逐漸完善高速鐵路網絡，并且進一步對鐵路信號管理系統提出較高的要求。從目前鐵路信號管理系統的特征出發，其雖然具備高科技化、高效率化及高信息化的特點，但在具體應用的過程中還需要對鐵路信號管理系統的優缺點找準，從而在科技不斷進步中，對鐵路信號管理系統的發展趨勢加以探索。

鐵路信號優缺點；網絡管理；信息化

引 文

鐵路信號管理系統主要是對鐵路的具體運行加以協調，鐵路信號管理系統所能夠發揮出的管理效果直接決定著鐵路運輸安全。將傳統鐵路信號管理系統的不足克服，并且找出當前鐵路信號管理系統的不足之處，探索其發展趨勢，為鐵路網絡全面發展提供保障。

一、我國鐵路信號系統的現狀分析

我國鐵路因為歷史的原因，在誕生初期由不同的外國資本控制，所以缺乏統一規劃，導致信號不統一，設備簡陋，制式混亂，器材規格各異。我國鐵路信號系統在建國以后，經過50多年的建設，己基本達到體系完整、產品配套、信號統一的成熟階段，使由機械信號向以繼電技術為主、逐步向電子信號系統過渡的轉變得以實現。但當前的鐵路信號系統隨著我國經濟的快速增長而表現出如下不足之處。

（一）尚須進一步提高自動化程度

即便繼電技術成熟，但因為設備體積較大，智能控制和聯網集中監測難以實現。在工業控制領域中，隨著微電子技術的發展而逐漸淘汰繼電控制技術，PLC、微機控制等智能控制技術對其取而代之。我國鐵路信號系統與工業控制領域相比，還對繼電控制設備大量采用，雖然也對一些計算機智能控制設備逐漸釆用，但發展步伐較慢，大規模的綜合控制體系難以形成，在整體效率及優化資源配置提高方面的效果不夠明顯。

（二）安全性不夠高

行車調度指揮工作受到自動化程度的限制而對人力過多依賴，列車的控制也主要依賴司機觀察與判斷地面信號。行車調度指揮工作隨著列車速度的提高以及密度的增加而越來越繁忙，在長時間的工作中調度員容易出現疏忽，不僅會使工作效率降低，也會對列車的安全運行造成直接的影響。而當列車速度超過160km/h后，僅僅依靠司機的視力己經對列車安全運行無法保證。

（三）管理分散

由于鐵路系統是一個整體，所以，不同時間、不同地區的情況差異很大。現有的鐵路信號系統中的通信手段較為落后，而且信息傳遞速度慢，從整體上無法合理配置資源，盡管已經對微機監測系統所安裝，但還沒有真正地發揮作用。

二、新技術在鐵路信號管理系統的應用

（一）實時操作系統開發平臺

實時操作系統平臺是目前被廣泛使用的平臺之一，其實質上是一種較為流行的嵌入式系統軟件開發平臺。該平臺最為關鍵的部分則是能夠實現實時多任務內核，其所涵蓋的基本功能主要包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理及消息管理等多種管理功能，滿足交互要求。伴隨著嵌入式系統及軟件的應用程序逐漸增加，容錯性與安全性成為一個亟需解決的問題，但依舊不可否認該操作平臺的優勢與價值。

（二）數字信號處理技術

數字信號處理技術隨著鐵路運輸的發展而已經在鐵路信號管理系統當中出現，從而成為信息處理過程中一個很好的解決辦法。數字信號處理技術的應用與模擬信號處理技術相比較而言則更具可靠性與實時性要求。數字信號處理技術在應用方面又被劃分為時域分析與頻域分析兩種，各自都有其發展優劣勢，需要依據情況做好數字信號處理技術的選擇。

（三）通信及控制技術

計算機技術、通信技術和控制技術的飛速發展，傳統的鐵路網絡與軌道電路作為信息傳輸媒介的列車運行控制系統已經無法滿足要求。利用3C技術替代傳統的軌道電路技術，構成一個新型的列車控制系統十分必要。通信及控制技術在鐵路信號管理方面的運用，為保持管理系統的高效性提供了堅實保障。

三、鐵路信號管理系統的優缺點

從以上的研究當中可以發現，新技術已經不斷地出現在鐵路信號管理系統當中，且得到廣泛應用，為鐵路信號管理系統帶來新的特點。但伴隨著鐵路交通出行的需求量增加，安全第一已經成為鐵路工作奉行的第一使命。傳統鐵路信號管理系統已經無法滿足信號傳輸的基本要求，存在一定的發展缺陷。而新型鐵路信號管理系統具有一定的優勢。

（一）傳統鐵路信號管理系統的缺點

傳統的鐵路信號管理系統受制于技術條件方面的限制與影響，其缺陷主要表現在三個方面：其一，在鐵路信息的傳遞過程中發送的頻率較低，并且只能夠實現信息單一方向的傳遞。這種信息傳遞的不及時性，主要是由鐵路鋼軌效應決定的。其二，信息的傳送不夠精準。在高速鐵路出現之前，傳統鐵路的鐵軌有相關的標準與要求，且運行速度受到限制。這種情況下，信息的傳遞準確性與即時性則顯得不那么重要，并不會影響列車運行安全。而高速鐵路對信息的精準性要求較高，也需要全新的鐵路運行系統支撐其運行信息要求。

（二）新型鐵路信號管理系統的優點

從傳統的鐵路線路管理系統的缺點分析可以發現，在當時的歷史時期，鐵路信號管理系統受制于技術手段的限制，已經無法滿足現代鐵路網絡對于鐵路信息管理的基本要求。相比較而言，新型鐵路信號管理系統的優點主要表現在以下幾個方面：一是在信息傳遞的過程中，信息的精準度較高。新型鐵路信號管理系統基本實現了信息的流通與交換，屬于一種雙向的信息交流模式，使得列車與地面之間能夠建立一種信息交換關系。即便列車處于一種行駛的狀態下，也能夠通過精準的衛星定位系統很好地判斷與定位列車的精準位置及移動速度，做好實時追蹤。二是效率有很大的提升。高速鐵路已經成為現代交通網絡格局中不可或缺的組成部分，高速鐵路的發展對信息有較高的要求，不允許出現絲毫的誤差，否則不僅會導致事故的產生，還會造成人民財產的損失與國家大宗貨物運送安全威協。在無線信號維護與網絡信息管理系統控制下，新型鐵路信號管理系統正在逐漸與新型鐵路的發展走向融合。

（三）鐵路信號管理系統的特點

鐵路信號管理系統作為高速鐵路發展的核心，其發展特點主要表現為高科技化。鐵路信號管理系統信號傳輸過程主要是借助無線信號與精準的全球衛星定位系統，在各項技術的支撐作用下建立一個信息傳輸平臺，將高速列車在快速運行中的各項突發狀況與基本參數傳回地面控制中，維護鐵路安全，讓現代鐵路在高科技化的影響下走向新的發展空間。

四、鐵路信號管理系統的發展趨勢

鐵路信號管理系統的發展趨勢探索，主要是從當前鐵路網絡的發展現狀入手，提出其未來發展中需要不斷完善的內容，從而有針對性地做出推測與趨勢分析。

（一）進一步強化系統安全性

在計算機的控制作用下，鐵路信號管理系統要保證安全、可靠、不間斷的持續性運行，滿足高速列車在全天全時段的安全運行。鐵路信號管理系統應該進一步強化系統的安全性，在系統的運行當中，需要做好監控措施，以便于第一時間發現問題。信息的傳遞方面，近距離上做好機車與人員之間的信息交互，為運行提供條件。鐵路信號管理系統的安全性直接關系到列車的安全性，對列車安全性、可靠性以及可用性提出較高的要求。

（二）不斷應用新技術改善系統運行效率

在以上研究中已經提到當前鐵路信號管理系統中新技術的應用，將鐵路信號管理系統推向一個新的發展高度。但在未來的高速鐵路網絡不斷優化與發展中，對鐵路信號管理系統必將提出全新的要求，要求信息的快速交互與及時交互。因此，為保持信號的傳輸要求，新型技術的應用十分必要。

（三）鐵路信號管理系統網絡化探索

未來的發展方向就是鐵路信號管理系統的網絡化，網絡化的探索主要是為了使運輸綜合調度指揮的基本要求實現，鐵路信號系統不是各種信號設備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統，系統內部的各單元之間處于一種相互聯系的狀態，將信息的交流工作做好，使一個復雜的網絡化結構最終形成。在網絡化的結構當中，信息的流通便捷性與鐵路運行的各區域數據都有所展現，滿足鐵路信號管理系統資源靈活配置的基本要求，保持鐵路系統安全性、高效性。

（四）提高了信號傳輸的可靠性

軌道電路中的信號傳輸是開環的，即發送者只管發送，并不能對接收者是否真正接收到信息確切知道。另外鐵軌是軌道電路信號系統的傳輸媒質，很容易受到外界的影響，因此信號傳輸可靠性非常差，對高速列車控制需求不能滿足。而在CBTC系統中能對雙向通信做到，通過整個系統提供可靠的檢查與平衡手段，通過車、地間雙向信息傳輸，使對列車的閉環控制實現，從而將人為錯誤的影響大大降低，系統的可靠性更高。使鐵路信號通過通信網絡安全和實時地傳輸。

（五）通信技術與控制技術相結合，使通信信號一體化實現

隨著計算機技術、通信技術和控制技術的飛速發展，傳統的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運行控制系統面臨著挑戰。基于通信的的列車運行控制系統（CBTC）在地鐵項目中比較廣泛的應用，在地鐵上對傳統的列車控制系統替代也將成為必然。CBTC系統具有以下特點：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內）和較長距離傳輸的移動通信。它們的閉塞分區仍然保留，其中最簡易方式CBTC仍對固定的閉塞分區采用，但是閉塞分區的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節或電氣絕緣節（如無絕緣軌道電路），而是用應答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構成分隔點，這種簡易形式仍然對長度的閉塞分區保留固定。在CBTC中進一步發展的閉塞分區不是固定的,而是移動的。日本新干線在1995年成功開發和投入運行的COSMOS系統，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統以通信信號一體化技術，實現中心到車站各子系統的信息共享，并使系統達到很高的自動化水平。另外成功地應用了安全光纖局域網，使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸通道，達到通信技術與信號安全技術的深度結合，實現了通信信號一體化。

五、結論

因為國民經濟的大動脈就是鐵路，所以對國家的發展起著重要作用。由于鐵路運輸的成本低、效率高、安全、并且節約能源，目前世界各國都在對鐵路運輸技術加快研究，現代鐵路的發展方向為高速、重載、高密度方向。不僅鐵路信號系統是列車安全運行的保障，而且也是提高鐵路效率的重要設備，是現代化鐵路系統中不可缺少的部分，綜上所述，鐵路信號管理系統是一個動態化的系統，其發展水平需要與高速鐵路的發展保持較高的一致性。這對傳統系統發展中存在的一定缺陷，展現出鐵路信號管理系統的相應優勢，并對其未來的發展趨勢做好分析，在技術手段的不斷優化下保證鐵路安全、高效運行。

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