信號技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

胡偉

摘要：鐵路信號被稱為“火車之眼”。這是因為它以特定的方式實時傳遞列車機組人員的列車狀態(tài)和道路狀況，并為整個列車編組建立了一套完整、全面的設(shè)備。信息系統(tǒng)，大大提高了列車運行過程的安全性和有效性。隨著人類高科技技術(shù)的不斷變化，鐵路信號技術(shù)也有了長足的進步，值得進一步的研究和探索。

關(guān)鍵詞：鐵路信號技術(shù)；發(fā)展歷史；城軌交通信號；數(shù)字信號；前景

在我國，鐵路是國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是大眾化的重要交通工具。截止2013年，我國已經(jīng)擁有僅于次美國的全球第二大的鐵路網(wǎng)，以及全球最大規(guī)模的高速路網(wǎng)。面對快速發(fā)展的現(xiàn)代鐵路事業(yè)，不斷提高鐵路通信信號技術(shù)，是確保鐵路運輸安全、穩(wěn)定的有力保障。在十余年的發(fā)展中，我國鐵路通信信號技術(shù)有了長足發(fā)展，尤其是在通信信號技術(shù)一體化方向，逐步的優(yōu)化與調(diào)整，與世界發(fā)達國家接軌。

1鐵路通信信號技術(shù)

鐵路通信信號技術(shù)就是運用通信方式對鐵路運輸進行相應(yīng)的信息傳遞及處理的技術(shù)。隨著鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)也隨之發(fā)生變化。鐵路運輸具有特殊性，而作為鐵路運輸核心的鐵路通信信號技術(shù)，控制著其運輸生產(chǎn)的安全性與可靠性。

2鐵路信號技術(shù)在我國的發(fā)展歷史及前景探索

鐵路信號技術(shù)在我國發(fā)展迅速，它在相當(dāng)程度上也決定了我國鐵路現(xiàn)代化發(fā)展轉(zhuǎn)化的重要前進步伐，越來越成為鐵路機組設(shè)備不可或缺的重要組成部分。在早期，我國鐵路信號技術(shù)主要圍繞聯(lián)鎖系統(tǒng)展開技術(shù)研究及運用，秉承閉塞、列控系統(tǒng)技術(shù)理念，并經(jīng)歷了包括機械聯(lián)鎖、電機聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖和計算機聯(lián)鎖4個重要時期。這其中電氣聯(lián)鎖時期還衍生了繼電聯(lián)鎖和電鎖器聯(lián)鎖兩種設(shè)備，雖然技術(shù)類型豐富但依然還存在技術(shù)缺陷，例如在設(shè)備中嚴重缺乏人機對話交流環(huán)節(jié)，難以實現(xiàn)有效操作，且其聯(lián)鎖功能也不夠完善，這導(dǎo)致許多操作無法有效實現(xiàn)。再一點就是它的造價極高，且占用了大量的人力物力，而所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益回報卻相對較低，無法滿足行業(yè)發(fā)展需求。而后，為了迎合時代發(fā)展，實現(xiàn)技術(shù)革新，計算機聯(lián)鎖技術(shù)出現(xiàn)，它能夠通過計算機網(wǎng)絡(luò)來滿足鐵路車站之間的有效溝通聯(lián)系，當(dāng)前計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)都通過控制微機作為技術(shù)內(nèi)核，它是一種可靠性較高且功能性相當(dāng)豐富的電子設(shè)備，能夠為鐵路網(wǎng)絡(luò)提供全電子化、全信息化技術(shù)支持，對我國鐵路信號閉塞系統(tǒng)的進化完善也有推力作用。就圍繞我國鐵路信號的閉塞系統(tǒng)建立過程來看，它就經(jīng)歷了電話閉塞、路簽閉塞、半自動閉塞和自動閉塞4個重要階段。目前還出現(xiàn)了固定、準移動和移動閉塞3個新階段。從最早的電話閉塞說起，它就通過各個車站之間工作人員的電話溝通來實現(xiàn)鐵路信號傳遞。隨后路簽閉塞系統(tǒng)出現(xiàn)，它將路簽作為主要依據(jù)來明確列車在單個車站區(qū)間內(nèi)的行駛過程，依然還屬于人工操作為主的階段。再后來所出現(xiàn)的半自動閉塞和自動閉塞則趨向于智能自動化，它不再過分依賴人力，而是通過計算機來規(guī)劃發(fā)車車站和所有經(jīng)傳車站的鐵路信號聯(lián)通，并為列車生成行駛路線，當(dāng)列車在區(qū)間內(nèi)運行過程中每到一個車站，車站生成閉塞就會自動解除。這兩階段的閉塞技術(shù)目前正隨著列車的提速和列車類型的不斷豐富而發(fā)生改變。在未來，我國鐵路提速、重載是必然發(fā)展趨勢，而鐵路信號也必須隨之發(fā)展，滿足鐵路行業(yè)技術(shù)要求，從傳統(tǒng)的模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)變，所以鐵路信號技術(shù)體系中需要進一步大量引入計算機技術(shù)。通過數(shù)字信號處理來劃分鐵路信號時域分析和頻域分析。這兩種技術(shù)都不易受到外界因素干擾，特別是頻域分析技術(shù)在運算精度上表現(xiàn)更好，能夠為當(dāng)前高鐵路軌信號提供高質(zhì)量的信號內(nèi)容與傳輸速度。另一方面，鐵路信號機的功能也在不斷完善，它的可用性與故障自檢能力越來越強，已經(jīng)實現(xiàn)了與微處理機的相互結(jié)合，廣泛運用到了各種聯(lián)鎖設(shè)備配合工業(yè)控制計算機，進一步優(yōu)化了閉塞技術(shù)，保證固定閉塞逐漸朝準移動和移動閉塞方向發(fā)展進步。特別是當(dāng)前許多車站都采用了移動閉塞技術(shù)，它有效擺脫了閉塞區(qū)間的信號傳輸限制，配合衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)就實現(xiàn)了信號傳輸控制，提高了高鐵路軌運輸?shù)乃俣群蛯嵭浴?0001年初，我國借鑒歐盟立法的ETCS強制性技術(shù)規(guī)范，建設(shè)了符合我國鐵路行業(yè)發(fā)展技術(shù)形勢的CTCS系統(tǒng)，它的主要功能目標就是保證鐵路信號在各個車站之間互通互用，確保高速列車能夠在鐵路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)跨線通信，擁有安全高效、低成本等特色。且該系統(tǒng)全程采用了車載自動閉塞和全程移動閉塞技術(shù)，配合線路優(yōu)勢來提高通信安全可靠性。在系統(tǒng)中，雙向連續(xù)無線通信技術(shù)被采用，它以列車車載信號作為主要信號，配合微信定位與導(dǎo)航系統(tǒng)來實現(xiàn)對列車位置的實時有效監(jiān)控，為列車運行提供了極為有效的速度控制與超速保護功能，對列車整體的安全性與時效性提高作用顯著。

3鐵路通信信號技術(shù)的新發(fā)展

3.1數(shù)字信號處理技術(shù)

計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，為鐵路通信信號技術(shù)的革新，創(chuàng)造了有力的外部條件。傳統(tǒng)的鐵路信號設(shè)備，在很大程度上無法滿足現(xiàn)代鐵路運輸對安全的要求。所以，依托計算機信息技術(shù)，尤其是計算機高速分析計算功能，有助于提升鐵路通信信號設(shè)備的性能。數(shù)字信號處理技術(shù)的出現(xiàn)并應(yīng)用，為鐵路信號信息處理技術(shù)的革新提供了支撐。相比與傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(shù)的優(yōu)越性比較突出。一方面，數(shù)字信號處理技術(shù)的可靠性更強，提高了鐵路通信信號的可靠性；另一方面，數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)了信號的實時性，這在很大程度上滿足了現(xiàn)代鐵路通信系統(tǒng)的發(fā)展需求。當(dāng)然，數(shù)字信號處理技術(shù)在頻域與時域分析領(lǐng)域各有優(yōu)劣。頻域分析的優(yōu)點在于實現(xiàn)了高運算精度與抗干擾能力。但是，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，諸如小波信號處理技術(shù)、ZFFT等技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展。例如，在我國鐵路通信系統(tǒng)中，區(qū)間所采用的ZPW2000-A信號發(fā)送、接受等，均使用了數(shù)字信號處理技術(shù)。

3.2普通鐵路與高速鐵路通信兼容技術(shù)

高速鐵路的快速發(fā)展，是基于現(xiàn)代社會發(fā)展需求的必然選擇。2014年施行通車的滬昆高鐵，標志著我國高速鐵路發(fā)展的新階段。但是，相比于普通鐵路，高速鐵路低信號的需求更多。一方面，高速鐵路為確保運行的安全與穩(wěn)定，其所需的信息數(shù)量明顯增。另一方面，高速鐵路的運行，對信號質(zhì)量有了更高安全，高質(zhì)的信號是高速鐵路發(fā)展的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，我國普通鐵路與高速鐵路共同運用，這就強調(diào)兩者兼容技術(shù)發(fā)展的必要性，以確保高速鐵路與普通鐵路的有效運行。

4結(jié)語

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會改革的深化，科技對于國民經(jīng)濟增長的貢獻將日漸增大，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛，技術(shù)性能和功能性也會得到大幅度的提升。數(shù)字信號處理技術(shù)未來會向著高速度、大容量、低功耗的方向發(fā)展，數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用將推動社會生產(chǎn)和人們生活方式的變革。

參考文獻：

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[2]蔡馥韓.關(guān)于數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].中國新通信，2017（19）.

（作者單位：成都地鐵運營有限公司）