鐵路通信信號(hào)傳輸安全問(wèn)題的有效解決措施

【 摘 要 】 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路事業(yè)也發(fā)生著翻天覆地的變化，這對(duì)鐵路信號(hào)的傳輸提出了更高的要求，將我國(guó)鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)建設(shè)成為網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化和一體化是發(fā)展的大趨勢(shì)。本文就對(duì)鐵路信號(hào)傳輸安全問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)探討、分析。

【 關(guān)鍵詞 】 鐵路；通信信號(hào)；信號(hào)傳輸；安全問(wèn)題

1 引言

由于列車(chē)在以往的傳統(tǒng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的運(yùn)行速度較低，所以通信信號(hào)系統(tǒng)并不能與信息系統(tǒng)相互連接，二者是相互獨(dú)立的。而基于現(xiàn)在飛速發(fā)展的鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，大部分電子化信號(hào)系統(tǒng)的信息，包括列車(chē)調(diào)度、監(jiān)督、控制等，這些信息都需要借助鐵路信號(hào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的快速傳送，二者如果相互獨(dú)立則不能滿足現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)這一需求，這就促使了CBTC系統(tǒng)的形成。

所謂的CBTC系統(tǒng)，就是將鐵路運(yùn)輸組織必需的通信和信號(hào)兩大系統(tǒng)逐漸的融合在一起，使二者相互滲透結(jié)合，最終形成一個(gè)涵蓋了通信、控制、指揮和處理信息等多個(gè)方面的智能自動(dòng)化系統(tǒng)，事實(shí)上也就是將鐵路信號(hào)利用通信的方式傳送出去。因而也就真正意義上實(shí)現(xiàn)了鐵路的通信信號(hào)一體化，而這種新型的傳輸信號(hào)的方式，將比傳統(tǒng)的利用軌道電路傳送信號(hào)的方式具有很多優(yōu)勢(shì)，大致包括幾點(diǎn)。

1.1 信號(hào)傳輸?shù)目煽啃愿?/p>

在傳統(tǒng)的軌道電路中，信號(hào)的傳輸是單向的，也就是發(fā)送者只負(fù)責(zé)發(fā)送信號(hào)，根本無(wú)法確定遠(yuǎn)處的接收者是不是真正的收到了信息，而且鐵軌是軌道電路信號(hào)系統(tǒng)唯一的傳輸媒介，極其容易受到外界的影響而影響信號(hào)的傳輸，造成信號(hào)傳輸十分沒(méi)有可靠性，也就滿足不了控制高速列車(chē)的需求。而在新型的CBTC系統(tǒng)中，雙方的信號(hào)是互通的，可以做到雙向通信，還能通過(guò)非常多的保證技術(shù)來(lái)提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，這就能夠保證工作人員可以實(shí)時(shí)并且安全地通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)的傳輸。

1.2 鐵路信息信號(hào)傳輸效率相對(duì)較高

在目前鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，主要依靠數(shù)字化的通信方式來(lái)完成鐵路信息和數(shù)據(jù)信號(hào)的大量傳輸，還能夠在過(guò)程中做到移動(dòng)自動(dòng)閉塞信號(hào)傳輸，隨著列車(chē)的運(yùn)行，這種移動(dòng)的自動(dòng)閉塞也會(huì)自然移動(dòng)，還能自動(dòng)變化其分期的長(zhǎng)度，因此我國(guó)的鐵路運(yùn)輸在運(yùn)行中既能做到安全高效的傳輸列車(chē)信息信號(hào)，同時(shí)也可以保證列車(chē)在行駛過(guò)程中的安全問(wèn)題，在提高鐵路信號(hào)傳輸效率的同時(shí)，還能保證列車(chē)運(yùn)行的效率。

1.3 信息信號(hào)傳輸量大

在以往傳統(tǒng)的軌道電路系統(tǒng)中，信號(hào)的傳輸是在鐵軌上進(jìn)行的，這樣就造成了鐵路信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小，且速度偏慢。而隨著社會(huì)各方面的發(fā)展，列車(chē)呈現(xiàn)越來(lái)越高的速度和密度，列控信號(hào)也就隨之增加，這就要求大量的信號(hào)傳輸能在短時(shí)間內(nèi)安全快速的完成，而通信網(wǎng)絡(luò)恰好就滿足了列車(chē)控制對(duì)信號(hào)傳輸嚴(yán)格的需求，此外通信網(wǎng)絡(luò)還能提供包括媒體信息在內(nèi)的許多其他信息，還能完成列車(chē)與地面的雙向通信。

2 強(qiáng)化鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)的安全

對(duì)通信信號(hào)傳輸系統(tǒng)關(guān)于安全方面的整體情況的充分了解，能夠?yàn)槲覀兪煜ふ莆諒?qiáng)化鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)的安全性的方法打下良好的基礎(chǔ)。

2.1 鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)信號(hào)安全構(gòu)建分析

數(shù)字化的鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)安全技術(shù)與通信技術(shù)的深層次的結(jié)合，達(dá)到了通信信號(hào)一體化的巨大成就，為鐵路的發(fā)展起到十分重要的作用。我們可以通過(guò)各種方式在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中提高其信息傳輸效率、信號(hào)傳輸?shù)目煽砍潭群蛡鬏斶^(guò)程中所能承受的容量，即使在信號(hào)的傳輸過(guò)程中，偶爾會(huì)發(fā)生故障，但是在最后的輸出端所輸出的數(shù)據(jù)一定是安全并具有準(zhǔn)確性的。在發(fā)生故障時(shí)，可以運(yùn)用不同的解決方式，可以通過(guò)信號(hào)信息傳輸故障——容錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)建和信號(hào)信息傳輸故障——安全分析這兩種方式來(lái)解決橫式進(jìn)行。

2.1.1信號(hào)信息傳輸故障——容錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)建

我國(guó)以前的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全保障只要是依靠安全型繼電器來(lái)保障的，這是我國(guó)傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)最基本的安全要求措施，安全型繼電器的主要工作原理為，當(dāng)安全型繼電器的線圈沒(méi)有磁性時(shí)，節(jié)點(diǎn)就主要考慮在斷開(kāi)狀態(tài)下的概率，這種處理的方式主要運(yùn)用在一些不是邏輯對(duì)稱(chēng)故障方面。因此，為了能夠在鐵路信號(hào)安全信息傳輸系統(tǒng)中建立通信系統(tǒng)，就必須以大量的電腦作為最核心的控制系統(tǒng)來(lái)運(yùn)用。我們可以通過(guò)對(duì)鐵路信號(hào)安全信息傳輸系統(tǒng)中來(lái)設(shè)計(jì)其容錯(cuò)系統(tǒng)來(lái)保障安全，也就是我們常說(shuō)的通過(guò)利用冗余技術(shù)的方法，來(lái)解決鐵路信號(hào)信息傳輸過(guò)程中的安全要求。這是因?yàn)槿蒎e(cuò)技術(shù)能夠在很大程度上提高計(jì)算機(jī)的安全、可操作性，能夠在發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障的時(shí)候，就能在第一時(shí)間將其故障解決掉，從而能夠在很大程度上確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是在對(duì)容錯(cuò)的鐵路信號(hào)安全信息傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能只是依靠硬件的容錯(cuò)或者是軟件的容錯(cuò)，這些都是不能滿足的，這是由于真正的容錯(cuò)系統(tǒng)不僅僅是硬件的系統(tǒng)和軟件的系統(tǒng)，還要求各個(gè)應(yīng)用軟件的各個(gè)層次的容錯(cuò)，并且不同層次的容錯(cuò)的功能是各不相同的。因此，構(gòu)建信號(hào)信息傳輸故障——容錯(cuò)系統(tǒng)，能在很大程度上保證應(yīng)用進(jìn)程的持續(xù)安全運(yùn)行下去，并且還能在很大程度上確保其不受到硬件故障的影響。

2.1.2信號(hào)信息傳輸故障——安全分析

在鐵路正常運(yùn)輸過(guò)程中，如果發(fā)生法信號(hào)故障——安全情況，這時(shí)候不要出現(xiàn)過(guò)度的緊張，可以將該情況看做是正常運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)非常普遍的故障現(xiàn)象即安全的系統(tǒng)，在解決過(guò)程中不要受到傳統(tǒng)思維的影響，將故障沒(méi)有構(gòu)成危險(xiǎn)的想法一定要摒棄，在鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，要考慮不同的可靠性與安全性的技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣才能在最大程度上降低在整個(gè)系統(tǒng)中故障發(fā)生的概率。

2.2 新型鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)研究

2.2.1傳輸方式的選擇

在我國(guó)鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)中主要分為兩種信號(hào)傳輸系統(tǒng)：一是采用有線傳輸?shù)姆绞降姆忾]式信號(hào)系統(tǒng)；另一種是采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞降拈_(kāi)放式信號(hào)系統(tǒng)。不同的傳輸方式對(duì)改變傳統(tǒng)鐵路信號(hào)的傳輸模式起著不同的作用，因此，必須認(rèn)真選擇這兩種模式，從而使鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)變得更加安全、可靠，并且這兩種傳輸方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。無(wú)線傳輸線路主要是利用無(wú)線中繼來(lái)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式能夠具有非常大的傳輸容量，這對(duì)滿足較長(zhǎng)距離的傳輸起著非常重要的作用。另外，該傳輸方式的建設(shè)速度是非常快的，并且維護(hù)起來(lái)非常方便、簡(jiǎn)單，具有非常高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是該傳輸方式的缺點(diǎn)是非常容易受到外間的干擾，主要是非常容易受到氣候、環(huán)境的干擾，這就致使其在使用過(guò)程中具有非常低的穩(wěn)定性和安全保密性。endprint

就目前而言盡管無(wú)線傳輸?shù)陌l(fā)展是非?？焖俚?，但是其跟有線的傳輸方式來(lái)比較，就顯得非常狹小，尤其是在傳輸領(lǐng)域內(nèi)，有線傳輸占據(jù)著主導(dǎo)地位。這是因?yàn)橛芯€傳輸?shù)奶攸c(diǎn)就是在較長(zhǎng)的傳輸距離中還具有非常高的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，并且還能夠具有非常大的傳輸容量，其缺點(diǎn)也是非常明顯的，就是其在建設(shè)初級(jí)階段的投入非常是非常龐大的，并且要求要有很長(zhǎng)的建設(shè)時(shí)間。對(duì)于以通信系統(tǒng)為主的鐵路信號(hào)安全信息的傳輸有線通道介質(zhì)的選擇來(lái)說(shuō)，還是比較傾向于傳統(tǒng)的電纜傳輸系統(tǒng)，但是電纜傳輸系統(tǒng)非常容易受到氣候、環(huán)境的干擾的影響而出現(xiàn)傳輸不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這也正是鐵路心寒傳輸過(guò)程中要求非常高的部分。隨著近幾年我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，光纖傳輸系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，它具有帶寬大、中繼距離長(zhǎng)、傳輸損耗低、抗電磁干擾能力、傳輸質(zhì)量好等各種優(yōu)點(diǎn)，所以，在建立單方向的鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)通道時(shí)，只需要一根光纖就能夠建立起來(lái)。

2.2.2開(kāi)放系統(tǒng)通信的威脅與安全性設(shè)計(jì)原則

鑒于傳輸系統(tǒng)是想對(duì)開(kāi)放的，那么遭受外部信息入侵的可能性就會(huì)很大，有一些網(wǎng)絡(luò)病毒或者黑客就會(huì)趁虛而入。從系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)說(shuō)，有時(shí)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的因素、元器件的失效或者硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤等某些原因而引起故障。就網(wǎng)絡(luò)本身來(lái)說(shuō)，由于網(wǎng)關(guān)的作用，在未經(jīng)許可的情況下，上層傳輸?shù)牟豢煽啃畔⒌木W(wǎng)絡(luò)是不能與本網(wǎng)進(jìn)行通信的，這樣就能維持網(wǎng)絡(luò)能夠獨(dú)立運(yùn)行，從而確保了網(wǎng)絡(luò)本身的安全性。對(duì)于鐵路信號(hào)信息的傳輸，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須能夠滿足其對(duì)安全性的極高的要求，我們把在一定的時(shí)間、環(huán)境條件和使用條件下，保持傳輸系統(tǒng)不會(huì)陷入危險(xiǎn)狀態(tài)的性能，稱(chēng)為傳輸系統(tǒng)安全性，排出人為失誤的因素，造成傳輸系統(tǒng)失敗的唯一原因就系統(tǒng)故障，那么為了提高鐵路信號(hào)傳輸?shù)陌踩?，我們有必要想盡一切辦法降低在系統(tǒng)故障時(shí)傳輸系統(tǒng)陷入危險(xiǎn)的可能性。

3 結(jié)束語(yǔ)

鐵路的安全、穩(wěn)定、快速運(yùn)輸在很大程度上受到鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)的影響，因此，在我國(guó)不斷發(fā)展高速鐵路的時(shí)候，必須要求鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性和安全性，建立全國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)覆蓋，確保鐵路能夠高速、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 王立國(guó).基于通信系統(tǒng)的鐵路信號(hào)信息傳輸?shù)陌踩匝芯縖期刊論文].電腦與電信，2007，（11）.

[2] 邵漢久.基于通信系統(tǒng)的鐵路信號(hào)信息傳輸?shù)陌踩匝芯縖期刊論文].自動(dòng)化與儀器儀表，2010，（02）.

作者簡(jiǎn)介：

孫屹楓（1982-），男，天津人，中國(guó)民用航空大學(xué)，本科， 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電化電信處，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：鐵路信號(hào)安全。endprint