鐵路通信傳輸安全問題的思考

任國(guó)良

摘要：鐵路通信技術(shù)的發(fā)展隨著鐵路行業(yè)的發(fā)展以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，取得了很大的提升和突破。當(dāng)前鐵路行業(yè)中運(yùn)用的車站、列車控制、區(qū)間的一體化融合技術(shù)，調(diào)度指揮的自動(dòng)化，都在一定程度上突破了原有的通信技術(shù)的發(fā)展，和信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的局限。本文首先介紹了鐵路通信傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，其次介紹了鐵路通信傳輸系統(tǒng)安全強(qiáng)化設(shè)計(jì)的方法及途徑。

關(guān)鍵詞：鐵路通信；通信傳輸；通信安全

隨著我國(guó)現(xiàn)代鐵路系統(tǒng)的快速發(fā)展，通信與信號(hào)傳輸作為鐵路運(yùn)輸組織人員所必須的信息也不斷的滲透、不斷結(jié)合，逐步發(fā)展成為包含通信、控制、指揮及信息處理在內(nèi)的自動(dòng)化的智能通信傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鐵路通信傳輸?shù)囊惑w化發(fā)展。但同時(shí)，這種鐵路通信傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用，使鐵路通信傳輸?shù)陌踩艿揭欢ǖ挠绊懪c威脅。因此，加強(qiáng)對(duì)鐵路通信傳輸安全問題的深入研究則成為鐵路通信發(fā)展所面臨的重要問題。以下首先對(duì)現(xiàn)有鐵路通信傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，依此為基礎(chǔ)探討強(qiáng)化鐵路通信傳輸安全設(shè)計(jì)的基本方法與途徑。

1 現(xiàn)行鐵路通信傳輸系統(tǒng)特點(diǎn)分析

相比于傳統(tǒng)軌道電路的鐵路通信傳輸而言，現(xiàn)行的鐵路通信傳輸系統(tǒng)具備較為突出的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，概括來看，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.1 信息傳輸?shù)目煽啃暂^高

在傳統(tǒng)軌道電路的鐵路通信傳輸模式當(dāng)中，信號(hào)以開環(huán)的方式進(jìn)行傳輸，也就是說信號(hào)的發(fā)送方只負(fù)責(zé)發(fā)送，對(duì)于接收方是否真正收到相應(yīng)信息則無法進(jìn)行確認(rèn)；同時(shí)，軌道電路信號(hào)系統(tǒng)所采用的傳輸媒介是軌道，抗干擾能力相對(duì)較弱，很容易因外界因素的存在而影響信息的可靠性，無法滿足高速列車控制對(duì)于信息的通訊傳輸?shù)幕拘枨?。而在現(xiàn)代數(shù)字化的通信系統(tǒng)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)及信息的雙向通信，同時(shí)還可以借助冗余技術(shù)以及反饋糾錯(cuò)技術(shù)等多種保證性技術(shù)來提升通信傳輸?shù)目煽啃裕瓜嚓P(guān)的信息及數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過安全且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸。

1.2 信息傳輸效率相對(duì)較高

在現(xiàn)有的通信傳輸系統(tǒng)中，采用數(shù)字化通信的方式進(jìn)行鐵路信息及數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)囊苿?dòng)自動(dòng)閉塞。這種移動(dòng)的自動(dòng)閉塞的分區(qū)長(zhǎng)度可以變化，且可以隨著列車的運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)。與此同時(shí)，閉塞的分區(qū)不需要應(yīng)用地面的信號(hào)，而是通過無線的車載設(shè)備與系統(tǒng)來進(jìn)行信息的接收。如此以來，鐵路通訊傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性得到了進(jìn)一步的提升，即便是列車處于高速運(yùn)行的狀態(tài)下，依然能夠形成較短的移動(dòng)閉塞區(qū)段。也正因如此，我國(guó)鐵路運(yùn)輸可以在高效的通信傳輸條件下維持列車運(yùn)行的安全，并適當(dāng)提升列車的形成密度。這不僅僅是通信傳輸效率的一種提升，同時(shí)也是鐵路系統(tǒng)中列車運(yùn)行效率提高的重要保障。

1.3 信息的傳輸量相對(duì)較大

以上已經(jīng)提及，傳統(tǒng)鐵路通信傳輸是以鐵軌為主要傳輸介質(zhì)，信息及數(shù)據(jù)的信號(hào)傳送速度因此而變得相對(duì)較慢，數(shù)據(jù)的傳送量也相對(duì)較小。但在列車形成速度與行車密度不斷提升的條件下，列控信號(hào)也不斷增多，而隨著數(shù)字化通信傳輸模式的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所提供的信息數(shù)據(jù)的大量傳輸則充分滿足了列車控制對(duì)于信號(hào)通信傳輸?shù)幕拘枨?。除此以外，?shù)字化的通信傳輸系統(tǒng)還能夠提供除鐵路信號(hào)之外的如媒體信息之類的其他信息，實(shí)現(xiàn)列車與地面之間信息的雙向通信。總之，數(shù)字化通信傳輸系統(tǒng)的運(yùn)用相比于傳統(tǒng)通信模式存在較為明顯的優(yōu)勢(shì)。

但同時(shí)，數(shù)字化通信傳輸在運(yùn)用的過程中，基于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及頻段干擾等因素的影響，也對(duì)鐵路通信傳輸?shù)陌踩孕纬闪艘欢ǖ挠绊憽Ｒ虼?，加?qiáng)對(duì)鐵路通信傳輸系統(tǒng)的安全性研究與設(shè)計(jì)則顯得尤為必要。

2 鐵路通信傳輸系統(tǒng)安全強(qiáng)化設(shè)計(jì)的方法及途徑

要對(duì)鐵路通信傳輸系統(tǒng)的安全強(qiáng)化設(shè)計(jì)方法與途徑進(jìn)行探討。首先我們需要對(duì)通信傳輸系統(tǒng)的信號(hào)安全構(gòu)建問題進(jìn)行簡(jiǎn)單了解。

2.1 鐵路通信傳輸系統(tǒng)信號(hào)安全構(gòu)建分析

通過以上的分析我們可以了解，在數(shù)字化的鐵路通信傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用條件下，信息傳輸?shù)目煽啃浴⑿畔⒌膫鬏斝室约靶畔鬏斎萘康榷伎傻玫揭欢ǖ奶嵘?。但這并不意味著信息及數(shù)據(jù)信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中就是完全安全、穩(wěn)定的。實(shí)踐中，基于各種因素的影響，信息及數(shù)據(jù)信號(hào)在傳送的過程中有可能出現(xiàn)一定的故障，而這種故障的發(fā)生有可能造成信息輸出的錯(cuò)誤，進(jìn)而引發(fā)各種鐵路運(yùn)輸故障；但同時(shí)，盡管信號(hào)傳輸故障發(fā)生，最終輸出的信息與數(shù)據(jù)卻是準(zhǔn)確且安全的。針對(duì)兩種不同的情況，我們需要進(jìn)行不同的操作，即信號(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。

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

在數(shù)字化通信傳輸?shù)捏w系下，要避免各種不安全性問題的發(fā)生，則需要建立起基于通信系統(tǒng)的信號(hào)安全傳輸系統(tǒng)，而容錯(cuò)系統(tǒng)的構(gòu)建則是行之有效的途徑之一。具體來看，容錯(cuò)系統(tǒng)的構(gòu)建實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用了冗余的技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障問題的時(shí)候，將各種故障性的影響因素進(jìn)行消除，使系統(tǒng)能夠輸出準(zhǔn)確的通信傳輸結(jié)果，提升數(shù)字化系統(tǒng)的可靠性，以滿足鐵路通信對(duì)于信號(hào)及信息傳送安全性的基本要求。

但需要注意的是，要構(gòu)建通信傳輸故障的容錯(cuò)系統(tǒng)，不能僅僅依靠硬件系統(tǒng)或者是軟件系統(tǒng)的容錯(cuò)，真正具備實(shí)用性的容錯(cuò)系統(tǒng)需要由硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)多方面入手進(jìn)行錯(cuò)層次的綜合容錯(cuò)，并對(duì)不同層次容錯(cuò)作用的偏重進(jìn)行妥帖把握。

2. 信號(hào)信息傳輸故障—安全分析

在鐵路通信信號(hào)故障—安全的情況下，輸出的信息與數(shù)據(jù)依然是準(zhǔn)確且安全的，不會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)輸形成重大性的經(jīng)濟(jì)損失或者是人員傷亡。這種信號(hào)故障—安全的情況我們可視作是一個(gè)故障—安全的系統(tǒng)，而該系統(tǒng)則具備能夠進(jìn)行錯(cuò)誤自檢的功能，當(dāng)通信傳輸錯(cuò)誤發(fā)生的時(shí)候，系統(tǒng)能夠進(jìn)入到一種更為限制的狀態(tài)當(dāng)中，不會(huì)引發(fā)任何危險(xiǎn)性狀況的發(fā)生。因此，在實(shí)踐中，為避免數(shù)字化通信傳輸下各種信息安全問題的發(fā)生，我們可以利用故障—安全的概念來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建。但基于數(shù)字化通信傳輸系統(tǒng)在硬件故障方面的復(fù)雜性與軟件故障方面的潛在性，要保證系統(tǒng)在任何故障條件下都能夠輸出安全的信息其實(shí)是很困難的。所以要解決數(shù)字化系統(tǒng)故障及安全的問題，則需要從觀念上進(jìn)行突破，在承認(rèn)危險(xiǎn)及故障存在的前提下，利用不同的可靠性和安全性技術(shù)，降低整個(gè)系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，以期將危險(xiǎn)和故障發(fā)生的概率降到最低。而從具體方法和途徑的角度上來看，我們應(yīng)如何完成對(duì)鐵路通信傳輸系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)。

2.2 鐵路通信傳輸系統(tǒng)安全強(qiáng)化設(shè)計(jì)的方法及途徑

目前，鐵路通信傳輸系統(tǒng)組要包含封閉通信系統(tǒng)與開放通信系統(tǒng)兩種模式，兩者對(duì)應(yīng)的則分別是有線傳輸和無線傳輸。而要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)鐵路通信傳輸模式，則需要從傳輸?shù)姆绞竭x擇方面著手，做好合理選擇選擇，進(jìn)而針對(duì)開放性系統(tǒng)在應(yīng)用方面的不足來對(duì)其安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探討。

1. 對(duì)通信傳輸方式進(jìn)行合理選擇

從現(xiàn)代通信傳輸技術(shù)的角度上來看，鐵路通信傳輸可以選用無線傳輸?shù)姆绞?，同時(shí)也可以利用有線傳輸?shù)姆绞絹磉M(jìn)行通信傳輸。結(jié)合實(shí)踐來看，兩種傳輸方式可謂各有優(yōu)劣。首先，從無線傳輸?shù)慕嵌壬蟻砜矗瑹o線傳輸線路主要通過無線中繼進(jìn)行傳輸，可以提供較大的信息傳輸容量，并能夠滿足信息及數(shù)據(jù)信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸需求；與此同時(shí)，無線傳輸系統(tǒng)的建設(shè)也相對(duì)較快，維護(hù)工作相對(duì)簡(jiǎn)便，從經(jīng)濟(jì)性的角度上看具備一定的優(yōu)勢(shì)。但從另一個(gè)角度上來看，無線傳輸?shù)目垢蓴_性相對(duì)不足，容易受到氣候及頻率等因素的影響，實(shí)際應(yīng)用的穩(wěn)定性與保密性相對(duì)較差。

其次，從有線傳輸?shù)慕嵌壬蟻砜矗湓陂L(zhǎng)距離的傳輸中具備較高的穩(wěn)定性、可靠性與保密性，同時(shí)還能夠獲取較大的信息傳輸容量。但美中不足是有線傳輸?shù)脑O(shè)備建設(shè)費(fèi)用相對(duì)較大，且系統(tǒng)建設(shè)所需的時(shí)間也比較長(zhǎng)。與此同時(shí)，有線傳輸系統(tǒng)建設(shè)還面臨著傳輸介質(zhì)選擇的問題：其中，以電纜為傳輸介質(zhì)的傳統(tǒng)傳輸方式相對(duì)成熟，但抗干擾能力不足；以光纖為傳輸介質(zhì)的新型有線傳輸方式則具備不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，其中繼距離相對(duì)較長(zhǎng)、帶寬大、傳輸損耗相對(duì)較低、抗電磁的干擾能力較強(qiáng)、信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量也相對(duì)較好。

因此，基于鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性來考慮，在無線通信技術(shù)尚未成熟的基礎(chǔ)上，鐵路通信傳輸系統(tǒng)盡量選擇安全性好穩(wěn)定性相對(duì)較好的有線傳輸方式。當(dāng)然，若選擇開放性傳輸系統(tǒng)，則應(yīng)針對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行整體性的安全規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

2. 開放性傳輸方式的安全性設(shè)計(jì)

對(duì)于開放性的無線傳輸系統(tǒng)而言，在運(yùn)營(yíng)的過程中，遭受黑客、病毒等外部信息入侵的可能性相對(duì)較大；同時(shí)，系統(tǒng)也有可能因個(gè)別元件的受損或失效、硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或者是環(huán)境因素的影響等，而出現(xiàn)內(nèi)部故障。因此在設(shè)計(jì)的過程中，技術(shù)人員可以通過相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)置，在上層傳輸過程對(duì)各種非安全性的信息或者是進(jìn)行攔截，使其無法與鐵路系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接性通信，以便于在保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行獨(dú)立性的基礎(chǔ)上，保證網(wǎng)絡(luò)及通信活動(dòng)的安全。

與此同時(shí)，基于開放性傳輸系統(tǒng)中存在的各種可測(cè)及不可測(cè)傳輸故障的影響，技術(shù)人員需要對(duì)系統(tǒng)故障排除技術(shù)及故障安全技術(shù)進(jìn)行有效賬務(wù)，并運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)組成中存在的一些故障模式及干擾因素進(jìn)行列舉，并對(duì)影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，有針對(duì)性地進(jìn)行故障檢測(cè)及故障排除方式，使系統(tǒng)可以始終維持在相對(duì)穩(wěn)定的安全狀態(tài)當(dāng)中，進(jìn)而促使系統(tǒng)向著安全的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

結(jié)論

總之，隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，基于列車運(yùn)行速度的不斷提升，鐵路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性對(duì)鐵路通信傳輸?shù)姆€(wěn)定與安全提出了更高的要求。實(shí)踐中，技術(shù)人員必須結(jié)合實(shí)際，在對(duì)現(xiàn)行通信傳輸系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和全面了解的基礎(chǔ)上，理清通信傳輸系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)及構(gòu)建的基本思路，在此基礎(chǔ)上以有效的方法和措施降低各種通信故障發(fā)生的可能性，以期為通信傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定及安全運(yùn)行提供保障。

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