試析通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合對(duì)鐵路信號(hào)技術(shù)的促進(jìn)

王峰

摘 要：該文主要論述了通信設(shè)備、數(shù)字技術(shù)以及鐵路信號(hào)的概念，分析了我國(guó)鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展歷程，并且簡(jiǎn)要闡釋了通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合對(duì)鐵路信號(hào)技術(shù)的促進(jìn)意義。簡(jiǎn)而言之，通信設(shè)備同數(shù)字技術(shù)科學(xué)合理的結(jié)合能夠充分加強(qiáng)鐵路信號(hào)技術(shù)的安全保障性，提升技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：通信設(shè)備 數(shù)字技術(shù) 鐵路信號(hào)技術(shù) 促進(jìn)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（c）-0020-02

我國(guó)自開展現(xiàn)代化建設(shè)以來，社會(huì)不斷向前邁進(jìn)，科學(xué)技術(shù)水平也愈見增長(zhǎng)。我國(guó)鐵路運(yùn)輸已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了提速、重載以及車站、區(qū)間和列車聯(lián)合控制的一體化運(yùn)行等各種目標(biāo)，然而仍存在長(zhǎng)足的發(fā)展空間，其現(xiàn)代化、智能化、自動(dòng)化還需要通過新興的通信設(shè)備以及數(shù)字技術(shù)的科學(xué)結(jié)合來達(dá)成。

1 鐵路信號(hào)技術(shù)以及通信設(shè)備、數(shù)字技術(shù)的概念

1.1 鐵路信號(hào)技術(shù)的定義

鐵路信號(hào)具體來講是指利用一些指定的物體和設(shè)備等等使鐵路的行車人員了解相關(guān)車輛的運(yùn)行條件、行車設(shè)備的狀態(tài)以及接收行車指令信息，通常采用燈等易識(shí)別的物品，通過改變其顏色、數(shù)量、形態(tài)或位置來傳達(dá)信息，或是直接用儀表、音響設(shè)備等器械來傳達(dá)。鐵路信號(hào)技術(shù)的良好發(fā)展能夠提高鐵路的車站、區(qū)間通過能力，并且提高鐵路員工工作效率，從而達(dá)到增加鐵路經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

1.2 通信設(shè)備的定義及分類

通信設(shè)備，即Industrial Commun ication Device，包括有線通訊設(shè)備和無線通訊設(shè)備，主要用于工控環(huán)境。有線通訊設(shè)備包括路由器、光端機(jī)、交換機(jī)、modem、PCM等設(shè)備，主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的串口通訊、專業(yè)總線型的通訊、工業(yè)以太網(wǎng)的通訊以及各種通訊協(xié)議之間相互的轉(zhuǎn)換；而無線通訊設(shè)備則包括無線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)橋、無線AP、天線、無線避雷器等等設(shè)備。

1.3 數(shù)字技術(shù)的定義

數(shù)字技術(shù)，即Digital Technology，是指利用相關(guān)設(shè)備將圖、文、聲、像等各種信息轉(zhuǎn)化成電子計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字0與1之后，再進(jìn)行加工、儲(chǔ)存、發(fā)送、傳遞、還原的一種現(xiàn)代技術(shù)，是同電子計(jì)算機(jī)相輔相成的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)。

2 我國(guó)鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程和通信數(shù)字化

2.1 我國(guó)鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展歷程

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸不斷提速，鐵路信號(hào)技術(shù)也有相應(yīng)的變化、進(jìn)步。

鐵路運(yùn)輸?shù)淖畛蹼A段主要采用人工閉塞的形式，通信設(shè)備制式雜亂無章，信號(hào)顯示無法統(tǒng)一，通信裝備少、技術(shù)水平也比較低下。

而改革開放為鐵路信號(hào)技術(shù)的迅速發(fā)展提供了一定的機(jī)遇，使鐵路制式的人工閉塞逐漸由半自動(dòng)閉塞、三顯示自動(dòng)閉塞、四顯示、多顯示自動(dòng)閉塞乃至準(zhǔn)移動(dòng)閉塞所取代，ZPW-2000系列軌道電路已經(jīng)成為全路統(tǒng)一的軌道電路制式，與區(qū)間同制式的軌道在站內(nèi)得以應(yīng)用；現(xiàn)在營(yíng)業(yè)線上的機(jī)車信號(hào)已經(jīng)基本上都配置成功了，接近連續(xù)式和連續(xù)式機(jī)車信號(hào)都在迅速發(fā)展中，列車的超速防護(hù)系統(tǒng)也在部分區(qū)間進(jìn)行了科學(xué)的試驗(yàn)；不同速度等級(jí)的ATP設(shè)備相繼安裝至CRH動(dòng)車組，車載設(shè)備向更安全發(fā)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(lián)鎖已逐步實(shí)現(xiàn)繼電集中化，所研發(fā)出的不同型號(hào)的全電子式微機(jī)聯(lián)鎖也已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)逐步推廣應(yīng)用中；高速鐵路上逐漸全面地采用調(diào)度集中系統(tǒng)，綜合調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)也正在推進(jìn)；DMIS一期工程已經(jīng)到了竣工階段，這說明行車指揮現(xiàn)代化已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段；提速道岔分動(dòng)外鎖閉轉(zhuǎn)換設(shè)備已經(jīng)上道應(yīng)用了，這就基本保障了提速列車能夠安全運(yùn)行及提高過岔速度；CTCS-2、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于客運(yùn)專線和高速鐵路建設(shè)中，同系統(tǒng)相應(yīng)的配套設(shè)備也都已經(jīng)成功上道，如列控中心、臨時(shí)限速服務(wù)器、無線閉塞中心RBC等；交流外鎖閉轉(zhuǎn)轍設(shè)備成為主要應(yīng)用產(chǎn)品，如700K、ZDJ9、ZYJ7等；信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正在向集中化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。迄今為止，我國(guó)鐵路信號(hào)技術(shù)已經(jīng)接近工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，而若要超過他們則需要進(jìn)一步的努力，并且尤其需要在通信設(shè)備的數(shù)字化上更加下功夫。

2.2 通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合對(duì)于我國(guó)鐵路運(yùn)輸信號(hào)技術(shù)的促進(jìn)意義

促進(jìn)鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，使其達(dá)到提速、重載的目標(biāo)，通信設(shè)備硬件質(zhì)量和技術(shù)水平在其中起到了舉足輕重的作用，是鐵路信號(hào)技術(shù)的重要支撐。這一點(diǎn)在我國(guó)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(jìn)鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展，我們需要全面引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP，Digital Signal Processing）就在此時(shí)適時(shí)出現(xiàn)了。

以往我國(guó)鐵路運(yùn)輸中的信號(hào)技術(shù)不夠純熟，通信設(shè)備也不夠高端，主要依托軌道電路來傳達(dá)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(jì)起，在鐵路運(yùn)輸?shù)男盘?hào)工作中就開始充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，與早前的簡(jiǎn)單設(shè)備和模擬信號(hào)處理技術(shù)相比較而言，通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的可靠性及實(shí)時(shí)性顯然更高，通信質(zhì)量更高，傳播距離更長(zhǎng)，保密性更強(qiáng)，設(shè)備更加小型化，運(yùn)算精度以及抗干擾性能更加優(yōu)化，功能也更多?，F(xiàn)在鐵路管理中數(shù)字化的通信系統(tǒng)具有集中管理、遠(yuǎn)程維護(hù)、故障自動(dòng)診斷、自動(dòng)切換等功能，還可以自動(dòng)記錄相關(guān)信息；不僅能夠滿足當(dāng)前鐵路調(diào)度、指揮的需求，還可以開展環(huán)境監(jiān)測(cè)、電源檢測(cè)及預(yù)留容量空間等工作；不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信，還可以進(jìn)行有效回波抑制、AGC自動(dòng)增益控制、自行適應(yīng)線路條件等，能夠確保通信系統(tǒng)在強(qiáng)噪音環(huán)境之中正常運(yùn)行；在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之中的數(shù)字通信系統(tǒng)擁有數(shù)字環(huán)自愈保護(hù)功能，當(dāng)采用網(wǎng)型網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)的時(shí)候，能保證數(shù)字環(huán)任意一處的斷開都不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響；數(shù)字通信系統(tǒng)還具有一定的兼容性，同有些區(qū)段仍在運(yùn)行的模擬通信設(shè)備能夠兼容，使數(shù)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(hào)技術(shù)中專用通信設(shè)備的數(shù)字化是鐵路通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。通信設(shè)備數(shù)字化的根本原理即為將通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合起來運(yùn)行，主要形式為把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)用于列車的運(yùn)行控制系統(tǒng)中，以將現(xiàn)代化的鐵路通信設(shè)備與數(shù)字化控制系統(tǒng)科學(xué)地組合起來，從而達(dá)到建立新型信號(hào)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的目的，最終促進(jìn)鐵路信號(hào)技術(shù)的充分發(fā)展。

3 通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)

雖然由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度越來越快以及鐵路運(yùn)輸?shù)男枨髩毫υ絹碓酱?，使?duì)列車運(yùn)營(yíng)的速度和安全性的要求也越來越高，然而因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，使我國(guó)鐵路信號(hào)技術(shù)也足以保障鐵路運(yùn)輸?shù)母咝?、安全性。鐵路信號(hào)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化能夠保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)營(yíng)及集中調(diào)度，依托高端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過將現(xiàn)代化通訊設(shè)備與數(shù)字控制技術(shù)有效結(jié)合，促進(jìn)鐵路信號(hào)技術(shù)系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化。隨著通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的新發(fā)展，鐵路信號(hào)技術(shù)中將陸續(xù)引入各種高新技術(shù)，包括ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等等。

3.1 通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的智能化

智能化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是系統(tǒng)智能化，二是控制設(shè)備智能化。系統(tǒng)智能化是指鐵路高層管理部門依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，依據(jù)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的自身實(shí)況來科學(xué)合理地控制列車的運(yùn)行，優(yōu)化鐵路的整體通信技術(shù)系統(tǒng)，從而使鐵路運(yùn)輸?shù)玫秸w控制、科學(xué)管理；而控制設(shè)備的智能化則指建立高效能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其精確、迅速地獲取道路指揮者所需信息，并且依據(jù)信息來指揮、控制列車的運(yùn)營(yíng)。

3.2 通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)代化的鐵路通信技術(shù)不再是僅僅把各種通訊設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單組合，信號(hào)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部的各項(xiàng)要素在各自獨(dú)立進(jìn)行工作的基礎(chǔ)上還互相聯(lián)系溝通、交換實(shí)時(shí)信息，共同組建功能完善、層次分明的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)。鐵路通信網(wǎng)絡(luò)化便于運(yùn)輸指揮者迅速地、全面地獲取轄區(qū)內(nèi)的各種實(shí)時(shí)信息，從而下達(dá)正確、及時(shí)的指令，靈活配置系統(tǒng)資源，以保障信號(hào)系統(tǒng)的安全、高效工作，保證鐵路運(yùn)輸和行車安全。

3.3 通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)結(jié)合的信息化

鐵路信號(hào)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)即為以信息化帶動(dòng)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。全面、有效、精準(zhǔn)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(yùn)營(yíng)，現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)正在將各種先進(jìn)的通信設(shè)備和通信技術(shù)投入使用中，比如光纖、無線、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

在鐵路通信技術(shù)未來的發(fā)展中，還需要提高數(shù)字通信設(shè)備的質(zhì)量水平并優(yōu)化其功能；進(jìn)一步完善數(shù)字技術(shù)體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；圍繞優(yōu)化數(shù)字通信系統(tǒng)以及提高信號(hào)設(shè)備的安全完整性等級(jí)（SIL）等方面進(jìn)行相關(guān)的探究；通過創(chuàng)新數(shù)字技術(shù)或是引進(jìn)、消化、國(guó)產(chǎn)化國(guó)際技術(shù)的方式，對(duì)不同等級(jí)的數(shù)字信號(hào)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行改善更新；發(fā)展聯(lián)鎖、閉塞和列車運(yùn)營(yíng)管理一體化技術(shù)；采用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)來促進(jìn)鐵路的信號(hào)技術(shù)數(shù)字化發(fā)展；發(fā)展信號(hào)動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控及智能分析技術(shù)等。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)鐵路的信號(hào)技術(shù)隨著鐵路的發(fā)展進(jìn)程也在不斷發(fā)生變化，并且達(dá)成了將列車、區(qū)間、車站三者共同控制的高效運(yùn)作模式。而通過鐵路通信設(shè)備與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合，也促進(jìn)了行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)領(lǐng)域的革新，讓過去控制分散、功能單調(diào)以及通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的情況不再出現(xiàn)，從而使鐵路信號(hào)技術(shù)逐漸趨向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，鐵路操作系統(tǒng)亦更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱婉婷.高鐵信號(hào)系統(tǒng)中新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（11）.

[2] 王蕊.鐵路信號(hào)問題及對(duì)策研究[J].科技致富向?qū)В?011（6）.

[3] 楊杰.基于安全運(yùn)行的鐵路信號(hào)系統(tǒng)影響因素分析[J].科技資訊，2013（31）.

[4] 孫彬.鐵路通信信號(hào)技術(shù)與應(yīng)用[J].科技資訊，2010（2）.

[5] 馬學(xué)霞.基于RFID技術(shù)的鐵路信號(hào)設(shè)備巡檢系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].蘭州交通大學(xué)，2013.endprint