謝生智/神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司信號(hào)段

鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)述

謝生智/神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司信號(hào)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(jìn)一步對(duì)鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)提出較高的要求。從目前鐵路信號(hào)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(diǎn)，但在具體應(yīng)用的過(guò)程中還需要對(duì)鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)找準(zhǔn)，從而在科技不斷進(jìn)步中，對(duì)鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)加以探索。

鐵路信號(hào)優(yōu)缺點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)管理；信息化

引 文

鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)主要是對(duì)鐵路的具體運(yùn)行加以協(xié)調(diào)，鐵路信號(hào)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(yùn)輸安全。將傳統(tǒng)鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的不足克服，并且找出當(dāng)前鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的不足之處，探索其發(fā)展趨勢(shì)，為鐵路網(wǎng)絡(luò)全面發(fā)展提供保障。

一、我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

我國(guó)鐵路因?yàn)闅v史的原因，在誕生初期由不同的外國(guó)資本控制，所以缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致信號(hào)不統(tǒng)一，設(shè)備簡(jiǎn)陋，制式混亂，器材規(guī)格各異。我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)在建國(guó)以后，經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)，己基本達(dá)到體系完整、產(chǎn)品配套、信號(hào)統(tǒng)一的成熟階段，使由機(jī)械信號(hào)向以繼電技術(shù)為主、逐步向電子信號(hào)系統(tǒng)過(guò)渡的轉(zhuǎn)變得以實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)前的鐵路信號(hào)系統(tǒng)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)而表現(xiàn)出如下不足之處。

（一）尚須進(jìn)一步提高自動(dòng)化程度

即便繼電技術(shù)成熟，但因?yàn)樵O(shè)備體積較大，智能控制和聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)測(cè)難以實(shí)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(jī)控制等智能控制技術(shù)對(duì)其取而代之。我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)與工業(yè)控制領(lǐng)域相比，還對(duì)繼電控制設(shè)備大量采用，雖然也對(duì)一些計(jì)算機(jī)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(chē)調(diào)度指揮工作受到自動(dòng)化程度的限制而對(duì)人力過(guò)多依賴(lài)，列車(chē)的控制也主要依賴(lài)司機(jī)觀察與判斷地面信號(hào)。行車(chē)調(diào)度指揮工作隨著列車(chē)速度的提高以及密度的增加而越來(lái)越繁忙，在長(zhǎng)時(shí)間的工作中調(diào)度員容易出現(xiàn)疏忽，不僅會(huì)使工作效率降低，也會(huì)對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行造成直接的影響。而當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)160km/h后，僅僅依靠司機(jī)的視力己經(jīng)對(duì)列車(chē)安全運(yùn)行無(wú)法保證。

（三）管理分散

由于鐵路系統(tǒng)是一個(gè)整體，所以，不同時(shí)間、不同地區(qū)的情況差異很大?，F(xiàn)有的鐵路信號(hào)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(wú)法合理配置資源，盡管已經(jīng)對(duì)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所安裝，但還沒(méi)有真正地發(fā)揮作用。

二、新技術(shù)在鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)是目前被廣泛使用的平臺(tái)之一，其實(shí)質(zhì)上是一種較為流行的嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)最為關(guān)鍵的部分則是能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)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(shí)器管理、存儲(chǔ)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(mǎn)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(cuò)性與安全性成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題，但依舊不可否認(rèn)該操作平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。

（二）數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

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

（三）通信及控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)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(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)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(gè)新型的列車(chē)控制系統(tǒng)十分必要。通信及控制技術(shù)在鐵路信號(hào)管理方面的運(yùn)用，為保持管理系統(tǒng)的高效性提供了堅(jiān)實(shí)保障。

三、鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

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(hào)管理系統(tǒng)當(dāng)中，且得到廣泛應(yīng)用，為鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)帶來(lái)新的特點(diǎn)。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(hào)管理系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足信號(hào)傳輸?shù)幕疽?，存在一定的發(fā)展缺陷。而新型鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)。

（一）傳統(tǒng)鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)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(gè)方面：其一，在鐵路信息的傳遞過(guò)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(shí)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(yùn)行速度受到限制。這種情況下，信息的傳遞準(zhǔn)確性與即時(shí)性則顯得不那么重要，并不會(huì)影響列車(chē)運(yùn)行安全。而高速鐵路對(duì)信息的精準(zhǔn)性要求較高，也需要全新的鐵路運(yùn)行系統(tǒng)支撐其運(yùn)行信息要求。

（二）新型鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

從傳統(tǒng)的鐵路線路管理系統(tǒng)的缺點(diǎn)分析可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)的歷史時(shí)期，鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)受制于技術(shù)手段的限制，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代鐵路網(wǎng)絡(luò)對(duì)于鐵路信息管理的基本要求。相比較而言，新型鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是在信息傳遞的過(guò)程中，信息的精準(zhǔn)度較高。新型鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)基本實(shí)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(chē)與地面之間能夠建立一種信息交換關(guān)系。即便列車(chē)處于一種行駛的狀態(tài)下，也能夠通過(guò)精準(zhǔn)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)很好地判斷與定位列車(chē)的精準(zhǔn)位置及移動(dòng)速度，做好實(shí)時(shí)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(duì)信息有較高的要求，不允許出現(xiàn)絲毫的誤差，否則不僅會(huì)導(dǎo)致事故的產(chǎn)生，還會(huì)造成人民財(cái)產(chǎn)的損失與國(guó)家大宗貨物運(yùn)送安全威協(xié)。在無(wú)線信號(hào)維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)控制下，新型鐵路信號(hào)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(hào)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)作為高速鐵路發(fā)展的核心，其發(fā)展特點(diǎn)主要表現(xiàn)為高科技化。鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)信號(hào)傳輸過(guò)程主要是借助無(wú)線信號(hào)與精準(zhǔn)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在各項(xiàng)技術(shù)的支撐作用下建立一個(gè)信息傳輸平臺(tái)，將高速列車(chē)在快速運(yùn)行中的各項(xiàng)突發(fā)狀況與基本參數(shù)傳回地面控制中，維護(hù)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(hào)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)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(lái)發(fā)展中需要不斷完善的內(nèi)容，從而有針對(duì)性地做出推測(cè)與趨勢(shì)分析。

（一）進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)安全性

在計(jì)算機(jī)的控制作用下，鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)要保證安全、可靠、不間斷的持續(xù)性運(yùn)行，滿(mǎn)足高速列車(chē)在全天全時(shí)段的安全運(yùn)行。鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)應(yīng)該進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)的安全性，在系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，需要做好監(jiān)控措施，以便于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。信息的傳遞方面，近距離上做好機(jī)車(chē)與人員之間的信息交互，為運(yùn)行提供條件。鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)的安全性直接關(guān)系到列車(chē)的安全性，對(duì)列車(chē)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(yùn)行效率

在以上研究中已經(jīng)提到當(dāng)前鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)中新技術(shù)的應(yīng)用，將鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)推向一個(gè)新的發(fā)展高度。但在未來(lái)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化與發(fā)展中，對(duì)鐵路信號(hào)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(shí)交互。因此，為保持信號(hào)的傳輸要求，新型技術(shù)的應(yīng)用十分必要。

（三）鐵路信號(hào)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化探索

未來(lái)的發(fā)展方向就是鐵路信號(hào)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(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基本要求實(shí)現(xiàn)，鐵路信號(hào)系統(tǒng)不是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)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(gè)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(yùn)行的各區(qū)域數(shù)據(jù)都有所展現(xiàn)，滿(mǎn)足鐵路信號(hào)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(hào)傳輸?shù)目煽啃?/h3>

軌道電路中的信號(hào)傳輸是開(kāi)環(huán)的，即發(fā)送者只管發(fā)送，并不能對(duì)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(hào)系統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)，很容易受到外界的影響，因此信號(hào)傳輸可靠性非常差，對(duì)高速列車(chē)控制需求不能滿(mǎn)足。而在CBTC系統(tǒng)中能對(duì)雙向通信做到，通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)提供可靠的檢查與平衡手段，通過(guò)車(chē)、地間雙向信息傳輸，使對(duì)列車(chē)的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)，從而將人為錯(cuò)誤的影響大大降低，系統(tǒng)的可靠性更高。使鐵路信號(hào)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)安全和實(shí)時(shí)地傳輸。

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

隨著計(jì)算機(jī)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(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)面臨著挑戰(zhàn)?；谕ㄐ诺牡牧熊?chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（CBTC）在地鐵項(xiàng)目中比較廣泛的應(yīng)用，在地鐵上對(duì)傳統(tǒng)的列車(chē)控制系統(tǒng)替代也將成為必然。CBTC系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：列車(chē)與地面之間有各種類(lèi)型的無(wú)線雙向通信?？煞譃檫B續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以?xún)?nèi)）和較長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊苿?dòng)通信。它們的閉塞分區(qū)仍然保留，其中最簡(jiǎn)易方式CBTC仍對(duì)固定的閉塞分區(qū)采用，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無(wú)絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無(wú)線信號(hào)的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡(jiǎn)易形式仍然對(duì)長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)保留固定。在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動(dòng)的。日本新干線在1995年成功開(kāi)發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號(hào)一體化的又一個(gè)成功案例。該系統(tǒng)以通信信號(hào)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車(chē)站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動(dòng)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(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號(hào)安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)一體化。

五、結(jié)論

因?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈就是鐵路，所以對(duì)國(guó)家的發(fā)展起著重要作用。由于鐵路運(yùn)輸?shù)某杀镜汀⑿矢?、安全、并且?jié)約能源，目前世界各國(guó)都在對(duì)鐵路運(yùn)輸技術(shù)加快研究，現(xiàn)代鐵路的發(fā)展方向?yàn)楦咚?、重載、高密度方向。不僅鐵路信號(hào)系統(tǒng)是列車(chē)安全運(yùn)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(hào)管理系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)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(duì)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(hào)管理系統(tǒng)的相應(yīng)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)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(yùn)行。

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