保障鐵路通信信號(hào)安全傳輸?shù)耐緩?/h1>

2023-01-19 02:15:37高潤(rùn)澤

科學(xué)與信息化訂閱 2022年1期 收藏

關(guān)鍵詞：光纖穩(wěn)定性鐵路

高潤(rùn)澤

中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司呼和浩特電務(wù)段 內(nèi)蒙古 呼和浩特 015000

引言

鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)是進(jìn)一步增強(qiáng)鐵路運(yùn)輸穩(wěn)定性和安全性的基礎(chǔ)，保障，也是建立在科學(xué)技術(shù)高效發(fā)展的基礎(chǔ)上打造的現(xiàn)代化通信體系，隨著當(dāng)前鐵路運(yùn)行壓力的逐步加大，通信系統(tǒng)也逐步向數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化以及智能化方向發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中受到區(qū)域多種因素以及外界環(huán)境的影響，鐵路通信的信號(hào)傳輸還存在著不穩(wěn)定情況，因此建立在通信信號(hào)技術(shù)以及特征的角度，結(jié)合存在的問(wèn)題提出優(yōu)化解決策略，不僅是文章論述的重點(diǎn)，也是建立在增強(qiáng)鐵路運(yùn)行穩(wěn)定性目的基礎(chǔ)上落實(shí)的課題研究。

1 基礎(chǔ)理論概述

1.1 鐵路通信信號(hào)傳輸技術(shù)分析

從本質(zhì)角度上來(lái)講，鐵路通信信號(hào)技術(shù)是建立在不同通信方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路運(yùn)輸期間產(chǎn)生的大量信息以及相關(guān)需求構(gòu)建的具有交互性的通信網(wǎng)絡(luò)，具有較強(qiáng)的及時(shí)性以及準(zhǔn)確性特點(diǎn)，是鐵路運(yùn)行以及發(fā)展過(guò)程中的核心體系[1]。和其他的行業(yè)相比，當(dāng)前鐵路運(yùn)輸具有較強(qiáng)的特殊性，它與人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全有直接的聯(lián)系，同時(shí)鐵路系統(tǒng)自身的復(fù)雜性較強(qiáng)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息基數(shù)較大，為了進(jìn)一步提升鐵路運(yùn)行穩(wěn)定性的管控力度，就必須要結(jié)合通信體系進(jìn)行全方位的更新和研發(fā)。因此鐵路通信信號(hào)技術(shù)與鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃杂兄o密的聯(lián)系，同時(shí)能夠?yàn)殍F路運(yùn)行提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

1.2 鐵路通信信號(hào)技術(shù)的特征

從特點(diǎn)角度來(lái)看，當(dāng)前鐵路通信信號(hào)技術(shù)具備高效率以及可靠性等特點(diǎn)。

首先從高效率特征的角度來(lái)講，社會(huì)的快速發(fā)展為當(dāng)前鐵路運(yùn)輸?shù)囊?guī)模擴(kuò)大以及效率提升提供了平臺(tái)和前提保障。近些年，鐵路建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，代表了我國(guó)交通領(lǐng)域的繁榮景象，而為了進(jìn)一步增強(qiáng)鐵路建設(shè)的有效性，落實(shí)好數(shù)據(jù)的高效率傳輸，利用通信信號(hào)技術(shù)進(jìn)行通信系統(tǒng)的輔助，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)列車整體運(yùn)行體系的指揮和管理，具有極高的效率，較強(qiáng)的及時(shí)性以及便捷性。

另外，從可靠性角度來(lái)講，和其他領(lǐng)域的通信體系相比，鐵路運(yùn)輸本身具有較強(qiáng)的特殊性質(zhì)，穩(wěn)定性、安全性、可靠性是最終目標(biāo)，而想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須要提升通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，落實(shí)好通信保障建設(shè)，這樣才可以避免其他因素對(duì)通信體系產(chǎn)生干擾。

2 鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

隨著當(dāng)前鐵路運(yùn)行壓力的不斷加大，為了進(jìn)一步增強(qiáng)通信系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，落實(shí)階段性的創(chuàng)新已經(jīng)成為領(lǐng)域發(fā)展的主要任務(wù)，而結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看鐵路通信信號(hào)體系的運(yùn)行和改革還存在著一系列的問(wèn)題亟待解決。

2.1 電路制式呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)

結(jié)合當(dāng)前的軌道通信技術(shù)體系發(fā)展情況來(lái)看，通信系統(tǒng)存在較多制式，這導(dǎo)致整體的通信方式類型多樣，在選擇通信技術(shù)的過(guò)程中，需要結(jié)合不同的系統(tǒng)需求進(jìn)行針對(duì)性分析，無(wú)意中為通信電路以及系統(tǒng)的規(guī)劃帶來(lái)了較多的困難。信息移頻以及交流技術(shù)等多種制式的存在，導(dǎo)致整體的信號(hào)傳輸體系較為混亂，若選擇不當(dāng)則有可能導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)存在缺陷。另外，在列車信號(hào)體系發(fā)展的過(guò)程中，現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)與原有的技術(shù)體系之間存在著一定的斷層關(guān)系，原有的軌道電路制式出現(xiàn)了較強(qiáng)的滯后性問(wèn)題。

2.2 軌道通信電路電碼化較為困難

軌道交通體系站內(nèi)的電碼化進(jìn)程隨著整體需求的不斷提升，在逐步完善，但是依舊沒(méi)有達(dá)到最高質(zhì)量，產(chǎn)生該種現(xiàn)象的主要因素在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在較多的弊端，例如兼容性較差或者協(xié)調(diào)性較差。另外，隨著軌道運(yùn)行速度的全面提升，當(dāng)前也產(chǎn)生了較多的新鮮問(wèn)題，例如站內(nèi)軌道區(qū)段無(wú)法接收整體系統(tǒng)的全部信息，信息傳輸不暢，類型分化不夠明確。

2.3 信號(hào)干擾的因素較為復(fù)雜

在軌道通信信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，干擾因素往往來(lái)源于外界環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致軌道信號(hào)失真，甚至?xí)霈F(xiàn)信號(hào)損失的情況，這種情況的主要因素在于站內(nèi)的干擾源較多，形式較為復(fù)雜，尤其是牽引回流干擾以及鄰線干擾問(wèn)題，將會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響[2]。

2.4 信息傳輸量較小

由于軌道本身具有較大的局限性，模擬信息傳輸?shù)姆绞酵⒃跀?shù)據(jù)信息傳輸?shù)幕A(chǔ)上，傳輸效率不高，同時(shí)不夠穩(wěn)定，這是當(dāng)前信息傳輸規(guī)模較小的主要表現(xiàn)。另外，傳輸電路本身的性質(zhì)也將影響軌道線路的運(yùn)行狀態(tài)，若電路存在故障或者出現(xiàn)了電路中斷等情況，會(huì)直接導(dǎo)致軌道通信體系無(wú)法正常運(yùn)行。

3 鐵路通信信號(hào)安全傳輸?shù)谋Ｕ霞夹g(shù)

建立在OTN技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路通信系統(tǒng)打造OTN保障體系，能夠有效增強(qiáng)通信信號(hào)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

3.1 基礎(chǔ)體系分析

OTN通信保障體系是當(dāng)前大部分鐵路項(xiàng)目通信系統(tǒng)中的主要技術(shù)形式，例如在當(dāng)前的京廣線、京滬線、京九線等重要線路中均有應(yīng)用。OTN架構(gòu)是建立在40波10g ota系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行配置的，在正常運(yùn)行的過(guò)程中能夠提供集中電交叉功能，同時(shí)設(shè)置了分離式之線路，能夠有效實(shí)現(xiàn)多用戶的在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以為信息的安全傳輸提供良好的技術(shù)保障。

3.2 支撐系統(tǒng)保護(hù)

在鐵路通信系統(tǒng)設(shè)置的過(guò)程中，通信機(jī)房能夠穩(wěn)定運(yùn)行，主要的前提在于通信系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)都處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，但是整體的通信系統(tǒng)工況存在一定的復(fù)雜性，因此可以利用雙備份策略進(jìn)行安全保障。雙備份體系涉及了供電、通風(fēng)等其他子系統(tǒng)，每一臺(tái)設(shè)備都設(shè)置了基礎(chǔ)公共系統(tǒng)，例如時(shí)鐘模塊以及主控模塊等，在前期配置的過(guò)程中利用1+1的備份方式進(jìn)行備份管理，電源是提供動(dòng)力的核心結(jié)構(gòu)，在模塊設(shè)置的過(guò)程中采取分區(qū)供電的形式，能夠有效增強(qiáng)業(yè)務(wù)區(qū)間的規(guī)范性和秩序性。

3.3 光線路保護(hù)技術(shù)分類

結(jié)合傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際故障進(jìn)行處理，可以進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大部分的光線路斷裂故障發(fā)生概率較高，因此光線路1:1以及1+1的保護(hù)技術(shù)體系成為最主要的保障方式。在日常的光纖線路保護(hù)作業(yè)中，OTN系統(tǒng)能夠結(jié)合不同光纖自身的光衰情況進(jìn)行感知和數(shù)據(jù)獲取，能夠結(jié)合具體的運(yùn)行狀態(tài)做出決斷，例如是否需要切換線路。通常來(lái)講，主光纖和備用光纖的長(zhǎng)度有一定的差異性，如果兩條光纖線路利用相同的光放以及色散器件，在運(yùn)行的過(guò)程中可能會(huì)存在判斷失誤的情況，因此必須要加強(qiáng)對(duì)主光纖以及備用光纖的測(cè)量，明確其光層特點(diǎn)，能夠從根本上解決頻繁切換以及判斷失誤的問(wèn)題[3]。

在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提升兩條光纖的差異性，建立在安全設(shè)置的角度，可以利用光放以及色散單獨(dú)配置的形式進(jìn)行規(guī)劃。

3.4 光通道保護(hù)技術(shù)

由于光纖的走向較為復(fù)雜，坡道沖突的發(fā)生概率較高，因此為了進(jìn)一步提升光通道的運(yùn)行質(zhì)量，必須要落實(shí)故障排查，但是在故障篩查期間，需要結(jié)合額外的帶寬傳遞測(cè)試命令，同時(shí)結(jié)合帶寬本身的占有量進(jìn)行增減監(jiān)測(cè)。需要注意的是，如果OTN光通道中，為提前預(yù)留其他的播放，在故障篩查期間，往往是以縣網(wǎng)報(bào)道為主，容易受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，干擾性較強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定性無(wú)法保障，因此需要打造專線專用的故障檢測(cè)體系，例如采取1:1以及n:1的波導(dǎo)冗余設(shè)計(jì)方案。

3.5 環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前較為常用的環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)主要以SNCP組網(wǎng)為主，其優(yōu)勢(shì)在于靈活性較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的立體化保護(hù)，同時(shí)建立在生產(chǎn)廠商技術(shù)體系逐步成熟的基礎(chǔ)上，SNCP組網(wǎng)的效果逐步提升，例如結(jié)合當(dāng)前的交通以及電力體系，能夠?qū)崿F(xiàn)通信系統(tǒng)的全方位保障，因此，結(jié)合當(dāng)前的大部分鐵路通信信號(hào)傳輸安全性管控來(lái)講，為了進(jìn)一步增強(qiáng)環(huán)網(wǎng)保護(hù)的質(zhì)量，在選擇環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的過(guò)程中，通常以SNCP組網(wǎng)技術(shù)為主。

3.6 ASON保護(hù)體系

在當(dāng)前的OTN網(wǎng)絡(luò)保護(hù)體系中，保護(hù)能力、帶寬利用率是不可或缺的重要組成部分，為了進(jìn)一步提升其保護(hù)作用，建立在wdm以及OTN傳送平面的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行控制平面的疊加，這種結(jié)合模式能夠進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)業(yè)務(wù)顆粒的有效度。例如結(jié)合波分ASON以及雙層智能調(diào)度的技術(shù)體系，能夠增強(qiáng)業(yè)務(wù)保護(hù)效果[4]。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，若某一段的線路出現(xiàn)了中斷情況，OTN系統(tǒng)會(huì)直接進(jìn)行狀態(tài)獲取并且做出判斷，建立在就近原則的基礎(chǔ)上，在周邊組網(wǎng)中挑選可以進(jìn)行利用的鏈路來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.7 強(qiáng)化鐵路機(jī)車信號(hào)穩(wěn)定性監(jiān)控

結(jié)合當(dāng)前的鐵路機(jī)車信號(hào)傳輸故障，部分信號(hào)尚未進(jìn)行主體化，“運(yùn)器”獲得信息不全，將直接影響控制效率。針對(duì)這樣的常見(jiàn)問(wèn)題，首先必須要落實(shí)主體化方案優(yōu)化，當(dāng)前無(wú)線機(jī)車信號(hào)主要分化成了連續(xù)式以及接近連續(xù)式兩種類型，地面設(shè)備以及車載設(shè)備是重要的組成部分，其中無(wú)線傳輸通信渠道可以利用數(shù)傳電臺(tái)或者GSM2r網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。該種模式針對(duì)半自動(dòng)閉塞區(qū)段有著較好的信息傳出效果。

另外針對(duì)自動(dòng)閉塞的區(qū)段，在車站可以采用接近連續(xù)式的無(wú)線機(jī)車信號(hào)傳輸方法，利用通用式機(jī)車信號(hào)進(jìn)行信息傳輸，而針對(duì)自動(dòng)閉塞區(qū)段可以建立在車站以及區(qū)間統(tǒng)一的角度，利用連續(xù)式無(wú)線機(jī)車信號(hào)作為傳輸方式。

4 提升鐵路通信信號(hào)傳輸質(zhì)量的優(yōu)化策略

首先，建立在OTN保護(hù)體系的基礎(chǔ)上，還需要構(gòu)建完善的鐵路信號(hào)傳輸系統(tǒng)，要打破原有的技術(shù)壁壘，落實(shí)好獨(dú)立研發(fā)，結(jié)合具體項(xiàng)目的實(shí)際通信需求以及當(dāng)前存在的困難，制定具有針對(duì)性的技術(shù)體系，在提升信號(hào)傳輸質(zhì)量的同時(shí)能夠打造高質(zhì)量的數(shù)字技術(shù)，為后續(xù)的通信系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新提供技術(shù)依據(jù)。

其次，在常規(guī)的技術(shù)管控方案中，為了進(jìn)一步強(qiáng)化傳輸?shù)姆€(wěn)定性，還需要結(jié)合安全技術(shù)以及容錯(cuò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，可以識(shí)別故障代碼，制定自動(dòng)化修復(fù)體系，在信號(hào)傳輸以及獲取的過(guò)程中，結(jié)合不同的故障問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)定位和分析[5]，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

最后，需要構(gòu)建危險(xiǎn)安全防控網(wǎng)絡(luò)，主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)黑客以及計(jì)算機(jī)病毒等安全隱患進(jìn)行針對(duì)性防控，例如可以在設(shè)備的開(kāi)放入口設(shè)置網(wǎng)關(guān)，進(jìn)一步提升通信系統(tǒng)本身的獨(dú)立性，相關(guān)人員需要建立在授權(quán)許可的基礎(chǔ)上，才可以進(jìn)行通信系統(tǒng)內(nèi)部管理，這在提升信號(hào)傳輸穩(wěn)定性的同時(shí)，也可以有效降低傳輸故障的產(chǎn)生，同時(shí)能夠避免通信系統(tǒng)遭受外界攻擊，提升鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的鐵路系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，為了進(jìn)一步強(qiáng)化通信信號(hào)的傳輸可靠性，必須要建立在技術(shù)體系創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前存在的問(wèn)題落實(shí)針對(duì)性分析，通過(guò)OTN保障網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸體系的管控，進(jìn)一步增強(qiáng)安全技術(shù)的創(chuàng)新力度，打造智能化自動(dòng)化的通信傳輸體系，這不僅是我國(guó)運(yùn)輸行業(yè)全面發(fā)展的重要見(jiàn)證，也是增強(qiáng)鐵路領(lǐng)域數(shù)字化建設(shè)質(zhì)量的根本保障。

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