關(guān)于通信信號一體化技術(shù)研究

王院波

（1.中移建設(shè)有限公司陜西分公司，西安710000；2.中移鐵通陜西分公司工程公司，西安710000）

通信技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了突破性發(fā)展，尤其在目前計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及自動化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，通信技術(shù)與其實(shí)現(xiàn)了融合與發(fā)展，使得其通信效率更高及更安全，對現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)及人們生活帶來的深遠(yuǎn)影響。從鐵路運(yùn)行而言，數(shù)字化鐵路是現(xiàn)有鐵路行業(yè)的發(fā)展防線，而通信技術(shù)的高效應(yīng)用是關(guān)鍵?；诂F(xiàn)有情況，傳統(tǒng)的線路通信與機(jī)車控制已不能滿足列車高速化運(yùn)行的要求，在該種情況下，通信信號一體化技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用將很好解決以上所述的問題，可為鐵路行車安全及高速運(yùn)行提供基本保障。以下將對通信信號一體化技術(shù)在鐵路運(yùn)行及安全保障中的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，具體如下。

1 鐵路信號運(yùn)行現(xiàn)狀及分析

結(jié)合現(xiàn)有鐵路信號運(yùn)行實(shí)際情況，其信號的安全傳輸對保證行車安全及實(shí)現(xiàn)對機(jī)車運(yùn)行的控制等方面發(fā)揮了積極作用?，F(xiàn)代化通信技術(shù)在鐵路領(lǐng)域己得到較好的應(yīng)用目前，全路己建成集語音、數(shù)據(jù)、數(shù)字通信信息網(wǎng)絡(luò)，具體如圖1所示。

圖1 中國鐵路通信網(wǎng)絡(luò)劃分框架圖

圖2 機(jī)房一體化示意圖

該種系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在一定程度上滿足了現(xiàn)有鐵路發(fā)展的需要，但隨著技術(shù)的更新及市場需求的變化，鐵路信號運(yùn)行中也出現(xiàn)了一些問題，具體來講，現(xiàn)有鐵路信號運(yùn)行情況主要集中在以下幾點(diǎn)：

（1）機(jī)車信號與超速防護(hù)問題；如結(jié)合現(xiàn)有情況，機(jī)車運(yùn)行控制存在軌道電路制式多的問題，該種情況造成了信號傳輸?shù)幕靵y局勢；再如，電碼化困難問題，由于兼容性差及協(xié)調(diào)性弱等特點(diǎn)，使得電碼設(shè)計(jì)中存在較多問題。另，站內(nèi)干擾問題也是關(guān)鍵，如軌道電路運(yùn)行中容易受到同頻干擾的情況，導(dǎo)致電路經(jīng)常出現(xiàn)故障而危及機(jī)車運(yùn)行。

（2）調(diào)度問題；如現(xiàn)有鐵路調(diào)度均采取集中調(diào)度的方式，該種傳統(tǒng)調(diào)度方式由于受到多種因素影響而使得其收效不理想。而隨著現(xiàn)有鐵路現(xiàn)代化的發(fā)生需求，集中調(diào)度已不能滿足鐵路高速發(fā)展的需求，采取何種方式對鐵路實(shí)施調(diào)度已成為目前迫切需要考慮的重點(diǎn)問題。

（3）無線列調(diào)；如該種技術(shù)較為落后，利用模擬單信道必然面臨著通信質(zhì)量差及容易受干擾的弊端。再如，該種控制已達(dá)到了額飽和，基本無能力實(shí)現(xiàn)對各列車控制、移動通信業(yè)務(wù)，且效率極低，不利于現(xiàn)有高速、集成化的發(fā)展需求。

2 通信信號一體化技術(shù)在鐵路機(jī)車運(yùn)行中的應(yīng)用優(yōu)勢及討論

結(jié)合前面所提到的關(guān)于鐵路信號傳輸及應(yīng)用中所存在的問題，采用現(xiàn)有通信信號一體化技術(shù)在鐵路信號傳輸及控制中的應(yīng)用將可為解決以上所存在的不足提供必要的基礎(chǔ)保障。具體來講，通信信號一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）傳輸可靠性強(qiáng)；通信信號一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于有效避免了傳統(tǒng)電路信號被動發(fā)出及無接收反饋的實(shí)際情況，而現(xiàn)有應(yīng)用通信信號一體化技術(shù)所開發(fā)的CBTC 系統(tǒng)能使發(fā)送者與接受者實(shí)現(xiàn)互通成為了可能；與此同時(shí)，該技術(shù)還結(jié)合了反饋糾錯(cuò)技術(shù)及冗余技術(shù)，使得信號傳輸?shù)目煽啃愿?，防止了由于信號傳輸遺漏或其他因素造成的信號失真，而引起機(jī)車運(yùn)行及調(diào)度事故發(fā)生。

（2）傳輸效率問題；傳統(tǒng)鐵路信號傳輸中的效率低問題一直是迫切解決的文圖，而該技術(shù)應(yīng)用無線傳輸可使列車移動閉塞得以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對了列車運(yùn)行的精準(zhǔn)控制，如可以實(shí)時(shí)掌控列車與車站或相鄰列車的距離，以便更好的保證列車行車安全。

（3）信號傳輸容量問題；基于傳統(tǒng)鐵路電路系統(tǒng)傳輸型號數(shù)量量小的問題，其主要是由于在有線傳輸條件下，應(yīng)對列車數(shù)量多的問題，使得信號越來越多及影響其輸出問題。在該種情況下，無線通信網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)量巨大，可以有效緩解以上所述的信號傳輸容量不足等問題，可在后續(xù)應(yīng)用中發(fā)揮積極價(jià)值。

（4）投資及運(yùn)行成本問題；由于該種傳輸技術(shù)采用安裝在列車內(nèi)及車站內(nèi)的設(shè)備所發(fā)揮作用。在該種情況下，減少了軌道沿線的線路及設(shè)備布置，在降低投資成本的同時(shí)也減少了后期的維護(hù)運(yùn)行成本。即采用通信信號一體化技術(shù)使得其機(jī)車信號跨越了軌道電路，并擺脫了車站電路電碼化的制約，其也使得控制更加方便及智能化。

3 關(guān)于鐵路信號及通信技術(shù)一體化設(shè)計(jì)的思考及分析

前面對目前鐵路信號傳輸現(xiàn)狀及主要問題進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對通信信號一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行了分析，指出了研究價(jià)值。但如何將鐵路信號與通信技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以解決現(xiàn)有鐵路運(yùn)行中所存在的信號傳輸問題應(yīng)進(jìn)行分析與討論，筆者認(rèn)為可從以下方面進(jìn)行實(shí)施，具體如下：

（1）機(jī)房一體化；從設(shè)備的布置原則上不再區(qū)分通信設(shè)備和信號設(shè)備，如圖2所示。該種情況下需要在鐵路信號系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間架設(shè)大量通信電纜或者光纜進(jìn)行連接、將通信設(shè)備與信號設(shè)備都放置在同一房間內(nèi)即將上述系統(tǒng)設(shè)于同一機(jī)房，具有節(jié)省建筑投資的特點(diǎn)，同時(shí)該種方式將兩系統(tǒng)合到同一機(jī)房可以極大縮短光電纜的長度，同時(shí)減少因光電纜本身容易發(fā)生的故障，從而整體上提高設(shè)備的性能。此外，該種模式提升了機(jī)房對需電或者牽引電流造成的電磁脈沖干擾與靜電影響的防護(hù)功能，極大改善了信號設(shè)備機(jī)房內(nèi)電磁兼容環(huán)境，也為通信電子設(shè)備提供了優(yōu)良的接地平臺。

（2）電源一體化；該種模式采用高頻開關(guān)調(diào)控技術(shù)與直流總線技術(shù)，大大提高了信號設(shè)備電源的供電質(zhì)量；與此同時(shí)，該設(shè)計(jì)有兩條不同的電源路供電，其供電安全等級為最高安全等級；信號電子設(shè)備的智能電源系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為單元模塊，這為增加用電設(shè)備而需要的電源系統(tǒng)擴(kuò)容提供了極其便利的條件。

（3）監(jiān)測一體化；將監(jiān)測信息在系統(tǒng)中集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享、按照當(dāng)前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，信號系統(tǒng)與通信系統(tǒng)分別有著獨(dú)立的遠(yuǎn)程監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，并各自對各自的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。該系統(tǒng)擁有獨(dú)特的微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，除了監(jiān)測各種信號系統(tǒng)的開關(guān)量以外，還具有對包括空氣溫濕度、煙霧、氣壓、水浸和明火等環(huán)境狀態(tài)信息量的監(jiān)測報(bào)警、按照維護(hù)電務(wù)的規(guī)則，微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)對其獲取的信息如開關(guān)量和模擬量等進(jìn)行分析，在獲取信息準(zhǔn)確無誤的情況卜將維護(hù)人員的處理經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成信息處理程序，可為運(yùn)行維護(hù)提供根本保證及參考。

4 結(jié)束語

綜上所述，鐵路作為現(xiàn)有輸送旅客最大的交通工具對人們生活具有直接的影響。而對于鐵路車輛運(yùn)行中由于信號傳輸問題而導(dǎo)致的故障對人們生活帶來了不便。結(jié)合現(xiàn)有通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的今天，鐵路信號、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效融合與發(fā)展是必然趨勢。本文結(jié)合實(shí)際情況，對現(xiàn)有鐵路信號運(yùn)行現(xiàn)狀及問題進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對通信信號一體化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行了分析，提出了該技術(shù)在鐵路運(yùn)行及控制中的應(yīng)用方式及價(jià)值，以供后續(xù)該技術(shù)的應(yīng)用提供參考及借鑒。