鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點及發(fā)展趨勢簡述

謝生智/神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司信號段

鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點及發(fā)展趨勢簡述

謝生智/神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司信號段

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展而逐漸完善高速鐵路網(wǎng)絡(luò)，并且進一步對鐵路信號管理系統(tǒng)提出較高的要求。從目前鐵路信號管理系統(tǒng)的特征出發(fā)，其雖然具備高科技化、高效率化及高信息化的特點，但在具體應(yīng)用的過程中還需要對鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點找準(zhǔn)，從而在科技不斷進步中，對鐵路信號管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢加以探索。

鐵路信號優(yōu)缺點；網(wǎng)絡(luò)管理；信息化

引 文

鐵路信號管理系統(tǒng)主要是對鐵路的具體運行加以協(xié)調(diào)，鐵路信號管理系統(tǒng)所能夠發(fā)揮出的管理效果直接決定著鐵路運輸安全。將傳統(tǒng)鐵路信號管理系統(tǒng)的不足克服，并且找出當(dāng)前鐵路信號管理系統(tǒng)的不足之處，探索其發(fā)展趨勢，為鐵路網(wǎng)絡(luò)全面發(fā)展提供保障。

一、我國鐵路信號系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

我國鐵路因為歷史的原因，在誕生初期由不同的外國資本控制，所以缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致信號不統(tǒng)一，設(shè)備簡陋，制式混亂，器材規(guī)格各異。我國鐵路信號系統(tǒng)在建國以后，經(jīng)過50多年的建設(shè)，己基本達到體系完整、產(chǎn)品配套、信號統(tǒng)一的成熟階段，使由機械信號向以繼電技術(shù)為主、逐步向電子信號系統(tǒng)過渡的轉(zhuǎn)變得以實現(xiàn)。但當(dāng)前的鐵路信號系統(tǒng)隨著我國經(jīng)濟的快速增長而表現(xiàn)出如下不足之處。

（一）尚須進一步提高自動化程度

即便繼電技術(shù)成熟，但因為設(shè)備體積較大，智能控制和聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)測難以實現(xiàn)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展而逐漸淘汰繼電控制技術(shù)，PLC、微機控制等智能控制技術(shù)對其取而代之。我國鐵路信號系統(tǒng)與工業(yè)控制領(lǐng)域相比，還對繼電控制設(shè)備大量采用，雖然也對一些計算機智能控制設(shè)備逐漸釆用，但發(fā)展步伐較慢，大規(guī)模的綜合控制體系難以形成，在整體效率及優(yōu)化資源配置提高方面的效果不夠明顯。

（二）安全性不夠高

行車調(diào)度指揮工作受到自動化程度的限制而對人力過多依賴，列車的控制也主要依賴司機觀察與判斷地面信號。行車調(diào)度指揮工作隨著列車速度的提高以及密度的增加而越來越繁忙，在長時間的工作中調(diào)度員容易出現(xiàn)疏忽，不僅會使工作效率降低，也會對列車的安全運行造成直接的影響。而當(dāng)列車速度超過160km/h后，僅僅依靠司機的視力己經(jīng)對列車安全運行無法保證。

（三）管理分散

由于鐵路系統(tǒng)是一個整體，所以，不同時間、不同地區(qū)的情況差異很大?，F(xiàn)有的鐵路信號系統(tǒng)中的通信手段較為落后，而且信息傳遞速度慢，從整體上無法合理配置資源，盡管已經(jīng)對微機監(jiān)測系統(tǒng)所安裝，但還沒有真正地發(fā)揮作用。

二、新技術(shù)在鐵路信號管理系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）實時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺

實時操作系統(tǒng)平臺是目前被廣泛使用的平臺之一，其實質(zhì)上是一種較為流行的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺。該平臺最為關(guān)鍵的部分則是能夠?qū)崿F(xiàn)實時多任務(wù)內(nèi)核，其所涵蓋的基本功能主要包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理及消息管理等多種管理功能，滿足交互要求。伴隨著嵌入式系統(tǒng)及軟件的應(yīng)用程序逐漸增加，容錯性與安全性成為一個亟需解決的問題，但依舊不可否認該操作平臺的優(yōu)勢與價值。

（二）數(shù)字信號處理技術(shù)

數(shù)字信號處理技術(shù)隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展而已經(jīng)在鐵路信號管理系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)，從而成為信息處理過程中一個很好的解決辦法。數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與模擬信號處理技術(shù)相比較而言則更具可靠性與實時性要求。數(shù)字信號處理技術(shù)在應(yīng)用方面又被劃分為時域分析與頻域分析兩種，各自都有其發(fā)展優(yōu)劣勢，需要依據(jù)情況做好數(shù)字信號處理技術(shù)的選擇。

（三）通信及控制技術(shù)

計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的鐵路網(wǎng)絡(luò)與軌道電路作為信息傳輸媒介的列車運行控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足要求。利用3C技術(shù)替代傳統(tǒng)的軌道電路技術(shù)，構(gòu)成一個新型的列車控制系統(tǒng)十分必要。通信及控制技術(shù)在鐵路信號管理方面的運用，為保持管理系統(tǒng)的高效性提供了堅實保障。

三、鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點

從以上的研究當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，新技術(shù)已經(jīng)不斷地出現(xiàn)在鐵路信號管理系統(tǒng)當(dāng)中，且得到廣泛應(yīng)用，為鐵路信號管理系統(tǒng)帶來新的特點。但伴隨著鐵路交通出行的需求量增加，安全第一已經(jīng)成為鐵路工作奉行的第一使命。傳統(tǒng)鐵路信號管理系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足信號傳輸?shù)幕疽螅嬖谝欢ǖ陌l(fā)展缺陷。而新型鐵路信號管理系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。

（一）傳統(tǒng)鐵路信號管理系統(tǒng)的缺點

傳統(tǒng)的鐵路信號管理系統(tǒng)受制于技術(shù)條件方面的限制與影響，其缺陷主要表現(xiàn)在三個方面：其一，在鐵路信息的傳遞過程中發(fā)送的頻率較低，并且只能夠?qū)崿F(xiàn)信息單一方向的傳遞。這種信息傳遞的不及時性，主要是由鐵路鋼軌效應(yīng)決定的。其二，信息的傳送不夠精準(zhǔn)。在高速鐵路出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)鐵路的鐵軌有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與要求，且運行速度受到限制。這種情況下，信息的傳遞準(zhǔn)確性與即時性則顯得不那么重要，并不會影響列車運行安全。而高速鐵路對信息的精準(zhǔn)性要求較高，也需要全新的鐵路運行系統(tǒng)支撐其運行信息要求。

（二）新型鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)點

從傳統(tǒng)的鐵路線路管理系統(tǒng)的缺點分析可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時的歷史時期，鐵路信號管理系統(tǒng)受制于技術(shù)手段的限制，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代鐵路網(wǎng)絡(luò)對于鐵路信息管理的基本要求。相比較而言，新型鐵路信號管理系統(tǒng)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是在信息傳遞的過程中，信息的精準(zhǔn)度較高。新型鐵路信號管理系統(tǒng)基本實現(xiàn)了信息的流通與交換，屬于一種雙向的信息交流模式，使得列車與地面之間能夠建立一種信息交換關(guān)系。即便列車處于一種行駛的狀態(tài)下，也能夠通過精準(zhǔn)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)很好地判斷與定位列車的精準(zhǔn)位置及移動速度，做好實時追蹤。二是效率有很大的提升。高速鐵路已經(jīng)成為現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)格局中不可或缺的組成部分，高速鐵路的發(fā)展對信息有較高的要求，不允許出現(xiàn)絲毫的誤差，否則不僅會導(dǎo)致事故的產(chǎn)生，還會造成人民財產(chǎn)的損失與國家大宗貨物運送安全威協(xié)。在無線信號維護與網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)控制下，新型鐵路信號管理系統(tǒng)正在逐漸與新型鐵路的發(fā)展走向融合。

（三）鐵路信號管理系統(tǒng)的特點

鐵路信號管理系統(tǒng)作為高速鐵路發(fā)展的核心，其發(fā)展特點主要表現(xiàn)為高科技化。鐵路信號管理系統(tǒng)信號傳輸過程主要是借助無線信號與精準(zhǔn)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在各項技術(shù)的支撐作用下建立一個信息傳輸平臺，將高速列車在快速運行中的各項突發(fā)狀況與基本參數(shù)傳回地面控制中，維護鐵路安全，讓現(xiàn)代鐵路在高科技化的影響下走向新的發(fā)展空間。

四、鐵路信號管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

鐵路信號管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢探索，主要是從當(dāng)前鐵路網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀入手，提出其未來發(fā)展中需要不斷完善的內(nèi)容，從而有針對性地做出推測與趨勢分析。

（一）進一步強化系統(tǒng)安全性

在計算機的控制作用下，鐵路信號管理系統(tǒng)要保證安全、可靠、不間斷的持續(xù)性運行，滿足高速列車在全天全時段的安全運行。鐵路信號管理系統(tǒng)應(yīng)該進一步強化系統(tǒng)的安全性，在系統(tǒng)的運行當(dāng)中，需要做好監(jiān)控措施，以便于第一時間發(fā)現(xiàn)問題。信息的傳遞方面，近距離上做好機車與人員之間的信息交互，為運行提供條件。鐵路信號管理系統(tǒng)的安全性直接關(guān)系到列車的安全性，對列車安全性、可靠性以及可用性提出較高的要求。

（二）不斷應(yīng)用新技術(shù)改善系統(tǒng)運行效率

在以上研究中已經(jīng)提到當(dāng)前鐵路信號管理系統(tǒng)中新技術(shù)的應(yīng)用，將鐵路信號管理系統(tǒng)推向一個新的發(fā)展高度。但在未來的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化與發(fā)展中，對鐵路信號管理系統(tǒng)必將提出全新的要求，要求信息的快速交互與及時交互。因此，為保持信號的傳輸要求，新型技術(shù)的應(yīng)用十分必要。

（三）鐵路信號管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化探索

未來的發(fā)展方向就是鐵路信號管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)化的探索主要是為了使運輸綜合調(diào)度指揮的基本要求實現(xiàn)，鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的各單元之間處于一種相互聯(lián)系的狀態(tài)，將信息的交流工作做好，使一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)最終形成。在網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，信息的流通便捷性與鐵路運行的各區(qū)域數(shù)據(jù)都有所展現(xiàn)，滿足鐵路信號管理系統(tǒng)資源靈活配置的基本要求，保持鐵路系統(tǒng)安全性、高效性。

（四）提高了信號傳輸?shù)目煽啃?/h3>

軌道電路中的信號傳輸是開環(huán)的，即發(fā)送者只管發(fā)送，并不能對接收者是否真正接收到信息確切知道。另外鐵軌是軌道電路信號系統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)，很容易受到外界的影響，因此信號傳輸可靠性非常差，對高速列車控制需求不能滿足。而在CBTC系統(tǒng)中能對雙向通信做到，通過整個系統(tǒng)提供可靠的檢查與平衡手段，通過車、地間雙向信息傳輸，使對列車的閉環(huán)控制實現(xiàn)，從而將人為錯誤的影響大大降低，系統(tǒng)的可靠性更高。使鐵路信號通過通信網(wǎng)絡(luò)安全和實時地傳輸。

（五）通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，使通信信號一體化實現(xiàn)

隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運行控制系統(tǒng)面臨著挑戰(zhàn)?；谕ㄐ诺牡牧熊囘\行控制系統(tǒng)（CBTC）在地鐵項目中比較廣泛的應(yīng)用，在地鐵上對傳統(tǒng)的列車控制系統(tǒng)替代也將成為必然。CBTC系統(tǒng)具有以下特點：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信?？煞譃檫B續(xù)式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸?shù)囊苿油ㄐ?。它們的閉塞分區(qū)仍然保留，其中最簡易方式CBTC仍對固定的閉塞分區(qū)采用，但是閉塞分區(qū)的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構(gòu)成分隔點，這種簡易形式仍然對長度的閉塞分區(qū)保留固定。在CBTC中進一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的。日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統(tǒng)以通信信號一體化技術(shù)，實現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達到很高的自動化水平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實現(xiàn)了通信信號一體化。

五、結(jié)論

因為國民經(jīng)濟的大動脈就是鐵路，所以對國家的發(fā)展起著重要作用。由于鐵路運輸?shù)某杀镜?、效率高、安全、并且?jié)約能源，目前世界各國都在對鐵路運輸技術(shù)加快研究，現(xiàn)代鐵路的發(fā)展方向為高速、重載、高密度方向。不僅鐵路信號系統(tǒng)是列車安全運行的保障，而且也是提高鐵路效率的重要設(shè)備，是現(xiàn)代化鐵路系統(tǒng)中不可缺少的部分，綜上所述，鐵路信號管理系統(tǒng)是一個動態(tài)化的系統(tǒng)，其發(fā)展水平需要與高速鐵路的發(fā)展保持較高的一致性。這對傳統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)展中存在的一定缺陷，展現(xiàn)出鐵路信號管理系統(tǒng)的相應(yīng)優(yōu)勢，并對其未來的發(fā)展趨勢做好分析，在技術(shù)手段的不斷優(yōu)化下保證鐵路安全、高效運行。

；

[1]韋建龍.淺析新技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].今日南國(中旬刊)，2010，11:274-275

[2]劉霄.我國鐵路信號系統(tǒng)存在的問題及對策[J].四川建筑.2016(01)

[3]張立文.鐵路信號系統(tǒng)故障維修工作中存在問題的解決措施[J].中國科技投資.2013(26)

[4]林瑜筠.新型移頻自動閉塞(第三版)[M].中國鐵道出版社,2007（3）.

[5]徐嘯明.列控地面設(shè)備[M].北京：中國鐵道出版社，2007.