信息化在鐵路通信中的分析研究

冷海峰

（中鐵建電氣化局集團南方工程有限公司，湖北 武漢 430073）

0 引 言

隨著鐵路交通在我國交通體系中起著越來越重要的作用，國家對鐵路通信也提出了越來越高的標準，各個鐵路項目的實施過程中，都應該結合當下的通信技術發展現狀，積極推進鐵路通信的變革。由于鐵路通信在調度和安全方面都有著不可或缺的作用，再加上無線通信、有線通信以及光纖通信等技術的發展，鐵路通信信息化已然成為了當前和未來發展的主要趨勢。鐵路交通中的傳輸數據量龐大，只有積極將各種先進的信息技術應用于通信領域，才能夠保障鐵路通信水平的總體提升。

1 鐵路通信信息化的優越性

1.1 傳輸速度快

信息化下的鐵路通信傳輸效率顯著提升，是常規技術下難以實現。例如，通過無線方式所構建的一體化通信系統，使得信號可以實現移動閉塞，經由通信系統就可以有效對該區域的通信加以全面管理和控制。信息化系統下的控制，可以將列車安全和高效運行作為依據，將列車的各個參數都控制在合理的范圍內，這種控制模式下，不僅可以使得列車的行駛速度得以提升，而且有效發揮了通信系統在列車通行中的系統穩定性與可靠性優勢。因此，信息化下的鐵路通信更具靈活性與便捷性，整體的傳輸速率高，相應的參數得以優化，整體的通信成本顯著降低[1]。

1.2 傳輸穩定性高

在傳統的鐵路通信中，端口發出相應的信息以后，在通信系統的信息收發過程中，接收端是否收到了相應的信息，發送端無法及時掌握這一情況，再加上鐵路軌道的材料特性，使得在通信信號的傳輸過程中，環境因素成為導致傳輸效率低下和可靠性不足的直接原因，通信穩定性不夠。現階段，隨著信息時代的到來，信息技術已然被應用于鐵路通信中，鐵路通信呈現出了明顯的一體化特征，信號更趨向于無線傳輸，同時雙向傳輸得以實現，完全可以滿足多個消息同步發送和連續傳輸的要求[2]。因此，信息化的鐵路通信具有更高的傳輸穩定性。

1.3 傳輸容量大

傳統的鐵路通信系統在進行信號傳輸時的整體傳輸速率偏低，一旦傳輸的是海量信息時，通信系統將承擔著很大的負荷，通信難度較大。而信息化下的鐵路通信系統中，因為通信技術更為先進，整體的傳輸容量較大，即使面臨的是大容量的傳輸任務，同樣可以保持通信的穩定性與安全性。

2 鐵路通信信息化的應用

以某一鐵路為例，在初期的設計中結合各種情況的考慮，將設計運輸量定為2.5×107t，近期實際運輸量和遠期計劃復線運輸量分別為4×107t和（6～10）×107t。該鐵路總長263 km，上行線載重12‰上坡，此線路中分布有31個隧道，其中包含兩個長隧道。根據對該鐵路現場情況的全面調查，因為線路段中存在有一些復雜地形的分布，線路運輸的機車選用的是“2+2”編組形式，具體構成如圖1所示。

圖1 萬噸機車編組及通信方式

根據該鐵路線路所經區域的情況調查，通信應達到以下標準。即機車電臺與列車主設備之間應實現一對一的數據信息通信，編組與車電臺應可以達到互動語音通信的標準，鐵路線路上下行線整個體系的數據通信概率和語音通信概率應分別在93%和98%以上。為達到這一通信需求，將信息化應用在了該通信系統中，具體表現在以下方面。

2.1 通信調度自動化

因為在此鐵路工程中，側重于運輸方面的通信，這一特點使得在通信系統調度時，重點是保障列車和機車車輛運行時的調度、指揮一體化，以通過科學的通信調度設計來提升行車的安全性和高效性。在該鐵路通信系統中，當處于正常的通信條件下時，各級系統應遵循統一的標準，且能夠及時接收和反饋對應的信息。調度中心在通信控制中的作用不可替代，主要負責的是鐵路運行中的計劃與命令制定，是整體系統中的中樞神經。調度中心將命令下放到每個主控站，這些主控站在接收到相應的命令以后，就可以執行該命令并對下級被控制站發出相應的調度指令，被控站接收到指令后同步開始相應的操作。這種命令接收和執行機制下，與通信系統有關的相關列車和設備都能夠得到科學的調度與控制。但這種通信系統調度體系下，一旦上一級或者本級指揮系統出現了異常，則可能需暫停當下作業。鐵路通信調度控制系統如圖2所示，該調度中心中的鐵路列車調度指揮系統建設，使得在鐵路運輸的過程中，調度中心可以對列車運行開展實時調整和監控，符合現代化調度控制的要求。但在未來的發展過程中，同樣需將物聯網、云計算、地理信息以及衛星導航等現代化技術應用于其中，以全面構建數字移動通信系統。

圖2 鐵路通信調度控制系統

2.2 通信安全建設

在鐵路事業發展的很長一段時間內，由于技術的局限性，鐵路通信系統更多地以專用封閉網絡為主，封閉的通信網絡環境使得鐵路通信系統運行時基本上不存在任何的外部入侵和網絡病毒傳播等風險，安全方面的風險相對較小但各個子系統之間的信息共享目標卻未能實現[3]。現階段在鐵路事業現代化的發展過程中，鐵路通信信息化逐步實現，網絡環境的開放性使得鐵路通信中遇到了一定的外部入侵和網絡病毒攻擊威脅，對鐵路通信安全帶來了新的技術難題。鐵路通信要實現信息安全要求，各級鐵路部門都應該針對自身所遭遇的通信安全風險，加大通信安全建設，具體從以下方面來開展。

一是對各個通信子系統加以全面監控。因為鐵路通信系統的構成復雜，其中包含了多個子系統，為提升鐵路通信安全性，應從根本上對各個子系統加以全面的安全監控，采用橫向和縱向分別控制的模式，從多維化角度來預防和應對通信中的各種安全風險。二是定期開展大規模的系統測試。經由測試來識別出鐵路通信系統的安全風險，通過軟件移植、改造和維護等來保持通信系統中各個要素的相互配合性，經由系統軟件的改造與升級來應對各種風險。三是深入進行技術標準和體系結構的研究，使得這些標準和體系可以作為鐵路通信系統的設計依據，在保持系統結構的科學性與合理性。

3 鐵路通信信息化的發展和應用趨勢

3.1 機房一體化

鐵路通信信息化的發展趨勢明顯，在信息化時代逐步到來且各種信息技術快速發展的過程中，通信系統信息化在未來必將呈現出機房一體化的特征[4]。機房一體化條件下的通信設備和信號設備連接相對特殊，因為這些設備都為電子設備，在相互之間的連接處理方面，主要是利用光電纜來保障連接效果的。具體的連接處理中，不同設備安裝于同一個機房中，經由對光電纜位置和長度等的調整，也就提升了連接處理效果，整體的建設成本有所降低，且設備可靠性也得以增強。機房一體化的這種趨勢下，機房內的相關資源得到了科學的利用，整體的通信水平較高。

3.2 電源一體化

電源一體化同樣是鐵路通信信息化的一大表現，在通信系統和設備的運行過程中，為使得鐵路通信能夠正常使用，一般應進行獨立電源的設置，根據通信系統中的設備級別和種類來選擇最為恰當的電源。現階段，隨著通信領域信息化技術的日漸進步，電源一體化已然成為了鐵路通信領域人們關注的重點問題[5]。近年來，伴隨著電源一體化概念的提出，市場上陸續出現了一些新型的智能電源系統，該種類型的電源中采用的是高頻開關調控和直流總線技術，供電能力較強，完全符合通信系統中的電力需求[6]。

3.3 維護管理一體化

鐵路通信系統中包含的子系統和設備等非常多，為保障通信系統在鐵路運行中的可靠運轉，在信息化的技術條件下，維護管理的一體化也尤為重要[7]。在鐵路通信系統運行時，該系統不是單獨存在的，而是與其他系統連接起來的，經由通信系統輔助，就可以在鐵路工程中構建一個實時通信平臺，由該平臺來加強鐵路通信中的信號傳輸。為使得傳輸工作可以順利進行，應統一對通信設備的維護和管理加以配置，由實時通信平臺來負責對通信系統加以監督，一旦發現了通信異常情況，立即根據系統所接收到的異常信息和反饋來進行通信故障的分析與處理[8-10]。

3.4 監測一體化

監測一體化在鐵路通信信息化發展中處于關鍵性的地位，因為監測一體化目標的實現應該有對應的信息系統和設備、技術保障，所以只有全面構建了一體化信息平臺，才能夠對鐵路通信系統中的全部要素加以全過程的實時監測，兼具遠程監控、故障處理以及系統服務等功能。

4 結 論

近年來，我國鐵路事業的發展迅猛，各種鐵路工程項目實施中，人們也對鐵路通信提出了越來越高的標準，各級鐵路部門在鐵路通信系統建設時都應該積極加大通信技術和信息技術的有效融合，全面保障鐵路通信信息化目標的實現，帶動鐵路通信的變革，提升通信的安全性、穩定性以及可靠性。