信號技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

胡偉

摘要：鐵路信號被稱為“火車之眼”。這是因為它以特定的方式實時傳遞列車機組人員的列車狀態(tài)和道路狀況，并為整個列車編組建立了一套完整、全面的設備。信息系統(tǒng)，大大提高了列車運行過程的安全性和有效性。隨著人類高科技技術的不斷變化，鐵路信號技術也有了長足的進步，值得進一步的研究和探索。

關鍵詞：鐵路信號技術；發(fā)展歷史；城軌交通信號；數(shù)字信號；前景

在我國，鐵路是國家的重要基礎設施，也是大眾化的重要交通工具。截止2013年，我國已經擁有僅于次美國的全球第二大的鐵路網，以及全球最大規(guī)模的高速路網。面對快速發(fā)展的現(xiàn)代鐵路事業(yè)，不斷提高鐵路通信信號技術，是確保鐵路運輸安全、穩(wěn)定的有力保障。在十余年的發(fā)展中，我國鐵路通信信號技術有了長足發(fā)展，尤其是在通信信號技術一體化方向，逐步的優(yōu)化與調整，與世界發(fā)達國家接軌。

1鐵路通信信號技術

鐵路通信信號技術就是運用通信方式對鐵路運輸進行相應的信息傳遞及處理的技術。隨著鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路通信信號技術也隨之發(fā)生變化。鐵路運輸具有特殊性，而作為鐵路運輸核心的鐵路通信信號技術，控制著其運輸生產的安全性與可靠性。

2鐵路信號技術在我國的發(fā)展歷史及前景探索

鐵路信號技術在我國發(fā)展迅速，它在相當程度上也決定了我國鐵路現(xiàn)代化發(fā)展轉化的重要前進步伐，越來越成為鐵路機組設備不可或缺的重要組成部分。在早期，我國鐵路信號技術主要圍繞聯(lián)鎖系統(tǒng)展開技術研究及運用，秉承閉塞、列控系統(tǒng)技術理念，并經歷了包括機械聯(lián)鎖、電機聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖和計算機聯(lián)鎖4個重要時期。這其中電氣聯(lián)鎖時期還衍生了繼電聯(lián)鎖和電鎖器聯(lián)鎖兩種設備，雖然技術類型豐富但依然還存在技術缺陷，例如在設備中嚴重缺乏人機對話交流環(huán)節(jié)，難以實現(xiàn)有效操作，且其聯(lián)鎖功能也不夠完善，這導致許多操作無法有效實現(xiàn)。再一點就是它的造價極高，且占用了大量的人力物力，而所產生的經濟效益回報卻相對較低，無法滿足行業(yè)發(fā)展需求。而后，為了迎合時代發(fā)展，實現(xiàn)技術革新，計算機聯(lián)鎖技術出現(xiàn)，它能夠通過計算機網絡來滿足鐵路車站之間的有效溝通聯(lián)系，當前計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)都通過控制微機作為技術內核，它是一種可靠性較高且功能性相當豐富的電子設備，能夠為鐵路網絡提供全電子化、全信息化技術支持，對我國鐵路信號閉塞系統(tǒng)的進化完善也有推力作用。就圍繞我國鐵路信號的閉塞系統(tǒng)建立過程來看，它就經歷了電話閉塞、路簽閉塞、半自動閉塞和自動閉塞4個重要階段。目前還出現(xiàn)了固定、準移動和移動閉塞3個新階段。從最早的電話閉塞說起，它就通過各個車站之間工作人員的電話溝通來實現(xiàn)鐵路信號傳遞。隨后路簽閉塞系統(tǒng)出現(xiàn)，它將路簽作為主要依據(jù)來明確列車在單個車站區(qū)間內的行駛過程，依然還屬于人工操作為主的階段。再后來所出現(xiàn)的半自動閉塞和自動閉塞則趨向于智能自動化，它不再過分依賴人力，而是通過計算機來規(guī)劃發(fā)車車站和所有經傳車站的鐵路信號聯(lián)通，并為列車生成行駛路線，當列車在區(qū)間內運行過程中每到一個車站，車站生成閉塞就會自動解除。這兩階段的閉塞技術目前正隨著列車的提速和列車類型的不斷豐富而發(fā)生改變。在未來，我國鐵路提速、重載是必然發(fā)展趨勢，而鐵路信號也必須隨之發(fā)展，滿足鐵路行業(yè)技術要求，從傳統(tǒng)的模擬信號向數(shù)字信號轉變，所以鐵路信號技術體系中需要進一步大量引入計算機技術。通過數(shù)字信號處理來劃分鐵路信號時域分析和頻域分析。這兩種技術都不易受到外界因素干擾，特別是頻域分析技術在運算精度上表現(xiàn)更好，能夠為當前高鐵路軌信號提供高質量的信號內容與傳輸速度。另一方面，鐵路信號機的功能也在不斷完善，它的可用性與故障自檢能力越來越強，已經實現(xiàn)了與微處理機的相互結合，廣泛運用到了各種聯(lián)鎖設備配合工業(yè)控制計算機，進一步優(yōu)化了閉塞技術，保證固定閉塞逐漸朝準移動和移動閉塞方向發(fā)展進步。特別是當前許多車站都采用了移動閉塞技術，它有效擺脫了閉塞區(qū)間的信號傳輸限制，配合衛(wèi)星導航技術就實現(xiàn)了信號傳輸控制，提高了高鐵路軌運輸?shù)乃俣群蛯嵭浴?0001年初，我國借鑒歐盟立法的ETCS強制性技術規(guī)范，建設了符合我國鐵路行業(yè)發(fā)展技術形勢的CTCS系統(tǒng)，它的主要功能目標就是保證鐵路信號在各個車站之間互通互用，確保高速列車能夠在鐵路網絡內跨線通信，擁有安全高效、低成本等特色。且該系統(tǒng)全程采用了車載自動閉塞和全程移動閉塞技術，配合線路優(yōu)勢來提高通信安全可靠性。在系統(tǒng)中，雙向連續(xù)無線通信技術被采用，它以列車車載信號作為主要信號，配合微信定位與導航系統(tǒng)來實現(xiàn)對列車位置的實時有效監(jiān)控，為列車運行提供了極為有效的速度控制與超速保護功能，對列車整體的安全性與時效性提高作用顯著。

3鐵路通信信號技術的新發(fā)展

3.1數(shù)字信號處理技術

計算機信息技術的不斷發(fā)展，為鐵路通信信號技術的革新，創(chuàng)造了有力的外部條件。傳統(tǒng)的鐵路信號設備，在很大程度上無法滿足現(xiàn)代鐵路運輸對安全的要求。所以，依托計算機信息技術，尤其是計算機高速分析計算功能，有助于提升鐵路通信信號設備的性能。數(shù)字信號處理技術的出現(xiàn)并應用，為鐵路信號信息處理技術的革新提供了支撐。相比與傳統(tǒng)的模擬信號處理技術，數(shù)字信號處理技術的優(yōu)越性比較突出。一方面，數(shù)字信號處理技術的可靠性更強，提高了鐵路通信信號的可靠性；另一方面，數(shù)字信號處理技術實現(xiàn)了信號的實時性，這在很大程度上滿足了現(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展需求。當然，數(shù)字信號處理技術在頻域與時域分析領域各有優(yōu)劣。頻域分析的優(yōu)點在于實現(xiàn)了高運算精度與抗干擾能力。但是，隨著數(shù)字信號處理技術的不斷發(fā)展與革新，諸如小波信號處理技術、ZFFT等技術的應用，實現(xiàn)了數(shù)字信號處理技術的新發(fā)展。例如，在我國鐵路通信系統(tǒng)中，區(qū)間所采用的ZPW2000-A信號發(fā)送、接受等，均使用了數(shù)字信號處理技術。

3.2普通鐵路與高速鐵路通信兼容技術

高速鐵路的快速發(fā)展，是基于現(xiàn)代社會發(fā)展需求的必然選擇。2014年施行通車的滬昆高鐵，標志著我國高速鐵路發(fā)展的新階段。但是，相比于普通鐵路，高速鐵路低信號的需求更多。一方面，高速鐵路為確保運行的安全與穩(wěn)定，其所需的信息數(shù)量明顯增。另一方面，高速鐵路的運行，對信號質量有了更高安全，高質的信號是高速鐵路發(fā)展的重要基礎。當前，我國普通鐵路與高速鐵路共同運用，這就強調兩者兼容技術發(fā)展的必要性，以確保高速鐵路與普通鐵路的有效運行。

4結語

伴隨著經濟的發(fā)展和社會改革的深化，科技對于國民經濟增長的貢獻將日漸增大，數(shù)字信號處理技術應用領域也將越來越廣泛，技術性能和功能性也會得到大幅度的提升。數(shù)字信號處理技術未來會向著高速度、大容量、低功耗的方向發(fā)展，數(shù)字處理技術的應用將推動社會生產和人們生活方式的變革。

參考文獻：

[1]安森.數(shù)字信號處理技術在電子測量儀器領域上的應用[J].中國新技術新產品，2017（07）.

[2]蔡馥韓.關于數(shù)字信號處理技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].中國新通信，2017（19）.

（作者單位：成都地鐵運營有限公司）