張俊楠 張佳敏

摘 要：在鐵路通行系統(tǒng)中，鐵路信號信息對于保障鐵路暢通，安全、高效運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在摒棄傳統(tǒng)的機(jī)械線路連鎖、繼電器連鎖檢測模式后，如今主流的鐵路信號檢測系統(tǒng)將容錯技術(shù)與電子信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一融合，逐漸演變成網(wǎng)絡(luò)端口加持下的遠(yuǎn)程通信技術(shù)系統(tǒng)，并在鐵路系統(tǒng)中充當(dāng)起愈發(fā)重要的角色。而且，其應(yīng)用的領(lǐng)域與范圍也愈發(fā)廣泛。文章圍繞遠(yuǎn)程無線通信技術(shù)展開討論，分析了其在鐵路系統(tǒng)中的使用情況，以為相關(guān)部門提供啟發(fā)與參考。

關(guān)鍵詞：鐵路信號系統(tǒng);無線通信

中圖分類號：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）11-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.11.019

1 無線通信技術(shù)的主要特點(diǎn)

據(jù)調(diào)查得知，現(xiàn)今鐵路系統(tǒng)中使用較多的無線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙、無線寬帶、Zig—Bee以及移動NFC等，而以上無線技術(shù)的使用前提是設(shè)備距離較小。若使用距離較遠(yuǎn)，就需要無線通信技術(shù)發(fā)揮其作用，減少其他設(shè)備的使用，繼而減少鐵路信號系統(tǒng)的成本開支。從根本上講，鐵路信號系統(tǒng)的運(yùn)行，發(fā)揮著指揮列車運(yùn)行的作用，且由于全球定位系統(tǒng)（GPS）及鐵路位置、時速等信息的電子標(biāo)識接收設(shè)備的運(yùn)用，在站臺收到設(shè)備信號，就能立即將信息傳輸?shù)街饔嬎銠C(jī)將實(shí)時情況呈現(xiàn)給地鐵相關(guān)監(jiān)管人員[1]。

無線通信技術(shù)具有諸多值得關(guān)注的優(yōu)勢。首先，無線技術(shù)能在短時間內(nèi)更穩(wěn)定高效地控制監(jiān)管鐵路列車的運(yùn)行，在節(jié)省不必要的人力物力資源的同時，大大降低傳統(tǒng)模式的電力損耗。其次，在相比更為重要的鐵路路段，鐵路系統(tǒng)需要結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況維護(hù)調(diào)節(jié)列車，如果借助計算機(jī)遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔導(dǎo)維護(hù)，能夠更有效地提高鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與維護(hù)監(jiān)管效率。再次，無線通信技術(shù)的應(yīng)用，可以大大減少不必要的設(shè)備使用，比如常見的地面信號檢測設(shè)備。由此可以得出，無線技術(shù)的使用，在大大提高監(jiān)測質(zhì)量的同時，還可以避免多余資源的使用和浪費(fèi)，進(jìn)而減少不必要的維護(hù)、養(yǎng)護(hù)、檢修力量。此外，無線通信技術(shù)擁有極其強(qiáng)大的適應(yīng)能力，可以使得鐵路列車的運(yùn)行效率與性能得到實(shí)質(zhì)性改善與提升。對于出現(xiàn)的一些問題，也可以在運(yùn)行情況下遠(yuǎn)程開展調(diào)節(jié)工作。

與此同時，遠(yuǎn)程通信技術(shù)也存在一定的問題，如技術(shù)所需的部分設(shè)備配置費(fèi)用較高、電路數(shù)據(jù)的傳輸速率與列車運(yùn)行的時速不相匹配等。因此，在信息技術(shù)不斷革新進(jìn)化的今天，這些問題需要得到行之有效的解決措施。

2 無線通信技術(shù)的使用要求

2.1 通信技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鐵路信號系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程控制技術(shù)在維持系統(tǒng)安全與列車安全運(yùn)行上起著重要作用。相比傳統(tǒng)的繼電器連鎖設(shè)備，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下的遠(yuǎn)程操作技術(shù)的全面性能更為良好。在幾十年的發(fā)展期間，車站連鎖系統(tǒng)從繼電器連鎖設(shè)備逐漸向計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作技術(shù)演化。而就實(shí)質(zhì)上講，遠(yuǎn)程操控通信系統(tǒng)的開發(fā)，是為了滿足鐵路線路安全、排除故障信號的連鎖運(yùn)行程序網(wǎng)的要求，可以將運(yùn)算程序系統(tǒng)分為監(jiān)控系統(tǒng)、控制設(shè)備系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)三大類[2]。

其中，相關(guān)系統(tǒng)操作主要是通過集中調(diào)度，連鎖機(jī)械，模擬屏幕并調(diào)取監(jiān)控進(jìn)行實(shí)地勘測等。監(jiān)控系統(tǒng)主要是指，根據(jù)計算機(jī)遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)對調(diào)度列車信號與站臺狀態(tài)情況進(jìn)行監(jiān)管與控制的設(shè)備。控制設(shè)備運(yùn)行，主要是由控制電源屏幕無線通信、I/O通信等技術(shù)支持。

2.2 通信設(shè)計

2.2.1 控制設(shè)備與無線通信技術(shù)的結(jié)合

控制設(shè)備主要是管控運(yùn)行場地的I/O設(shè)施，常規(guī)上通常將多路布置在鐵路運(yùn)行環(huán)境，再將模塊進(jìn)行輸入輸出操作，在工程現(xiàn)場安置I/O技術(shù)模塊。所有在運(yùn)行環(huán)境中的小基站，都可以與主電纜連接，以便信號能更好地傳輸?shù)娇刂剖业谋O(jiān)控設(shè)備，進(jìn)而更高效地開展工作。

2.2.2 控制系統(tǒng)的運(yùn)行

監(jiān)控基站的主要作用是傳遞列車運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，利用連鎖設(shè)備之間的對接窗口與監(jiān)控數(shù)據(jù)基站相串聯(lián)，以實(shí)施信息間實(shí)時傳遞的措施。因此，PLC技術(shù)與連鎖系統(tǒng)之間的傳輸協(xié)議需要使用CCM協(xié)議。為屏蔽外界信息與錯誤信號的干擾，使得數(shù)據(jù)真實(shí)有效，通常會使用PLC信息作為使用數(shù)據(jù)，以向連鎖運(yùn)行的程序傳輸。同時，由于每次傳輸通信過程中，聯(lián)鎖系統(tǒng)都會對PLC的運(yùn)行進(jìn)行常規(guī)檢查維護(hù)，因此，寄存器必須通過連鎖設(shè)備位置的PLC進(jìn)行位置返回操作。再檢查過程中，如果PLC系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備的位置不正確，便可以認(rèn)為聯(lián)鎖設(shè)備已經(jīng)無法正常工作[3]。由此，PLC會立即向總工作站發(fā)出警告信息，相關(guān)人員或系統(tǒng)便會展開維修、檢修工作。

2.3 關(guān)聯(lián)系統(tǒng)信息傳輸

關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)行，主要是通過互聯(lián)網(wǎng)端口展開的信息傳輸，常規(guī)上利用RS—485和RS—232端口進(jìn)行信息傳輸往來。而局域網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸操作可以使用Socket端口實(shí)時對接，使得局域網(wǎng)絡(luò)中的電子計算機(jī)可以根據(jù)實(shí)時撥號、聯(lián)機(jī)信息傳輸及連接到局域網(wǎng)，對外進(jìn)行信息傳輸。

3 無線通信技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 中繼器中的無線通信技術(shù)

在鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行模式下，每一條鐵路都需要配設(shè)信息傳輸基站，而執(zhí)行這種操作的難度則很高。為建設(shè)全方位通信基站，會大大增加鐵路部門的成本預(yù)算、人力物力流失及技術(shù)核心的分配比例等。這種配置會使得無線通信技術(shù)發(fā)展與配備的意義和價值不復(fù)存在。在中繼器中應(yīng)用建設(shè)無線通信技術(shù)，可以在鐵路系統(tǒng)的基站中借由中繼器傳輸并接收電子信號，獲得列車、線路及基站環(huán)境等實(shí)時信息，并展開管理工作。

3.2 無線通信技術(shù)在集中調(diào)度中的應(yīng)用

調(diào)度相關(guān)從業(yè)人員可以在集中調(diào)度系統(tǒng)中依據(jù)列車站臺的實(shí)時監(jiān)控錄像獲取實(shí)時情況，對車站法線占用情況、區(qū)域閉塞等不良情況及時給予重視并提出舉措，進(jìn)而根據(jù)收集到的信息進(jìn)行處理工作。

在集中調(diào)度程序中結(jié)合無線通信技術(shù)，能根據(jù)控制系統(tǒng)，更為高效快捷地了解到鐵路的實(shí)時信息參數(shù)，以列車的鐵路沿線信號情況作為指標(biāo)，向列車傳輸相關(guān)的管控信息，進(jìn)而保證列車的安全運(yùn)行。

3.3 增加鐵路道口的列車通過率

鐵路信號傳輸系統(tǒng)中，無線技術(shù)的合理展開，能夠切實(shí)有效地操控主控中心，依據(jù)時間間隔調(diào)查鐵路道口的列車通過比例，高效快捷地分析已知信息，并反饋給接近鐵路道口的其他列車。在開展數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，主控中心可以同步進(jìn)行列車位置信息定位、列車時速實(shí)時監(jiān)控等措施，控制基站也能根據(jù)模擬系統(tǒng)確定列車距離交叉道口的時間，并因此結(jié)合實(shí)際情況計算允許的最大時速，從而提高列車經(jīng)過道口及通過的安全性[4]。

3.4 無線技術(shù)在微型終端的應(yīng)用

將無線通信技術(shù)與微機(jī)聯(lián)鎖有機(jī)結(jié)合并廣泛運(yùn)用，能夠?qū)?dāng)前路段的不良情況與信號設(shè)備接收的實(shí)時信息，及時傳輸?shù)街骺鼗局行?，根?jù)鐵路系統(tǒng)的單元接收終端向外下達(dá)進(jìn)一步指令與程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對道路問題的及時處理并及時與道路側(cè)旁的數(shù)據(jù)接口實(shí)時連接。再根據(jù)無線信息傳輸系統(tǒng)，將信息處理基站與信息接收設(shè)備連接，并與現(xiàn)場的信息處理設(shè)備、電纜形成一個整體的信息處理傳輸網(wǎng)絡(luò)，以便發(fā)揮出實(shí)時監(jiān)測與控制維修等系統(tǒng)功能。

然而，分析現(xiàn)有鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展情況可知，在微型設(shè)備連鎖系統(tǒng)中，無線通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對于鐵路系統(tǒng)的運(yùn)營成本來說是一個難題。在規(guī)模較大的鐵路系統(tǒng)中，布設(shè)無線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)對于其他車站樞紐會產(chǎn)生一定的影響，如信息屏蔽、信號干擾、數(shù)據(jù)傳輸錯誤等，但也證明了無線通信技術(shù)在鐵路信息系統(tǒng)中的發(fā)展空間仍非常大，這對相關(guān)部門開發(fā)、創(chuàng)新此應(yīng)用技術(shù)提出了新的要求。

3.5 車輛無線通信技術(shù)

顧名思義，車輛無線通信技術(shù)被應(yīng)用在行駛中的車輛上，可幫助此類車輛實(shí)現(xiàn)移動通信。在實(shí)際應(yīng)用方面，車輛移動通信技術(shù)傳輸?shù)男畔⒕邆浼磿r性特征，而其信息傳遞類型則包含以下幾種：

交通路況信息。利用車輛無線通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對智能交通系統(tǒng)信息采集和調(diào)度結(jié)果的直接匯報。比如，以交通廣播形式播報城市交通情況，告知所有行駛車輛的擁堵信息和路面情況等?，F(xiàn)階段，車輛無線通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，為提高交通調(diào)度的有效性提供了極大幫助。

車輛監(jiān)控信息。借助車輛無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對車輛運(yùn)行情況的有效監(jiān)控，而相關(guān)信息也大多被直接傳送至駕駛員終端設(shè)備，可極大提高車輛管理和調(diào)度的效率。

駕駛信息。車輛無線通信技術(shù)能幫助駕駛員之間實(shí)現(xiàn)信息互通，為其深入了解不同區(qū)域的交通情況奠定基礎(chǔ)，而且還可傳遞駕駛文明標(biāo)語等信息，實(shí)現(xiàn)對交通管控的有效輔助。

車輛安全信息。此時，車輛無線通信技術(shù)主要被應(yīng)用在車輛系統(tǒng)控制上，可以提供大量有關(guān)車輛安全的信息。比如，車速、車況和車位等信息，可以為車輛安全提供保障。

3.6 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

無線通信技術(shù)在應(yīng)用的過程中很容易受到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響，進(jìn)而降低信號傳播的速度以及質(zhì)量。對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化主要是針對鐵路信號系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)機(jī)制優(yōu)化，相關(guān)工作人員可以直接通過網(wǎng)絡(luò)端口的訪問技術(shù)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限，提升其安全性。用戶可以綁定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的IP地址，很好地保障網(wǎng)絡(luò)安全。此外，用戶在使用的過程中僅需要輸入自己的賬號和密碼，就可以使用技術(shù)控制界面，通過相關(guān)的認(rèn)證，保證網(wǎng)絡(luò)的使用達(dá)到預(yù)想效果。

眾所周知，網(wǎng)絡(luò)的安全性對于無線通信技術(shù)的應(yīng)用非常重要。為了大幅提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，工作人員可以通過提升技術(shù)等級，提高網(wǎng)絡(luò)的安全系數(shù)，精準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間的有效連接，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.7 優(yōu)化傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性

結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況而言，相關(guān)部門要對傳統(tǒng)的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、通信交換網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)性的優(yōu)化。除此以外，要與中長期鐵路規(guī)劃匹配，并根據(jù)鐵路信息化規(guī)劃和新業(yè)務(wù)的相關(guān)要求，在此基礎(chǔ)上，要按照數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化和綜合化原則，促進(jìn)鐵路通信網(wǎng)的優(yōu)化和建設(shè)。如果想最大限度地提高適應(yīng)鐵路信息化的能力，并推動新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應(yīng)用，工作人員可以為運(yùn)輸生產(chǎn)提供以下幾點(diǎn)現(xiàn)代化信息通信手段。

第一，構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。優(yōu)化傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容就是建設(shè)一個以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)為代表的信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，只有這樣，才能形成鐵路的信息化網(wǎng)絡(luò)平臺。與此同時，相關(guān)部門還要盡可能擴(kuò)大會議電視網(wǎng)，將會議終端延伸到基層維修車間。

第二，干線調(diào)度和區(qū)段調(diào)度的聯(lián)網(wǎng)。相關(guān)部門要全面實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信數(shù)字化以及業(yè)務(wù)的綜合化，逐步推廣大容量數(shù)字調(diào)度通信交換機(jī)和觸摸屏調(diào)度臺，提高調(diào)度通信的服務(wù)質(zhì)量。

第三，對無線列調(diào)區(qū)間設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。為提高無線通信系統(tǒng)區(qū)間中繼設(shè)施的可靠性，工作人員可以采用具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的光纖直放技術(shù)，研究區(qū)間中繼設(shè)備，提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。

3.8 提高平交道口的通過率

通過在鐵路信號系統(tǒng)中應(yīng)用無線通信技術(shù)，工作人員可以根據(jù)時間間隔查詢鐵道口的運(yùn)行情況，在查詢完畢后就可以將獲得的信息及時向接近道口的列車反饋，這樣一來，火車就能根據(jù)實(shí)際情況減速或者提速。

工作人員在接收到列車行駛速度信息和列車所處位置信息時，可以計算列車從道口駛過的時間，在計算過程中，工作人員可以參考現(xiàn)場的實(shí)際情況以及道口的最低限速，不僅能夠保證列車行駛的安全性，而且能夠提高平交道口的通過率。

3.9 慣性推演算法

慣性推演算法的應(yīng)用范圍主要是山區(qū)隧道以及其他信號不良的區(qū)段，列車上所具搭載的與敬意和檢測平臺能夠在第一時間獲取這些區(qū)段的具體位置信息，并結(jié)合列車最后出現(xiàn)的位置信息和速度信息，通過相關(guān)的慣性推演法，推算出列車所在的實(shí)際位置，及時向司機(jī)和基站員推送終端預(yù)警信息，避免因網(wǎng)絡(luò)信號中斷導(dǎo)致的報警漏報問題。

4 無線通信系統(tǒng)的未來發(fā)展

4.1 不斷擴(kuò)大無線通信技術(shù)適用范圍

當(dāng)前，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，無線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍也隨之不斷擴(kuò)大，人們在任何地方、任何時間都可以通過相關(guān)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到網(wǎng)上沖浪的目的。就目前實(shí)際情況而言，我國大部分地區(qū)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無線通信技術(shù)的普及，在人們?nèi)粘Ｉ钪械恼急纫苍絹碓酱螅o群眾提供了更多便利，提高群眾的生活質(zhì)量。

4.2 增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性

無線網(wǎng)絡(luò)的使用雖然為群眾的生產(chǎn)生活提供了極大的便利，但是也給一些不法分子提供了可乘之機(jī)。就目前而言，我國網(wǎng)上銀行支付的安全性并不高，如果乘客在列車上利用無線網(wǎng)絡(luò)支付，其基本信息有可能被不法分子盜用，如果相關(guān)部門沒有對這方面問題予以高度重視，就會給群眾造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的融合性

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和群眾的生活質(zhì)量的改善，無線通信網(wǎng)絡(luò)的形式也朝著多元化的方向發(fā)展。相信在不久之后，無線網(wǎng)絡(luò)的融合性會增強(qiáng)，但是在這一過程中，要付出的代價還是非常高的，只有結(jié)合鐵路、通信等企業(yè)，才能更好地完成。

5 結(jié)語

綜上所述，鐵路信號系統(tǒng)作為城市日常生活的一個必要部分，其全面、高效、便捷化地運(yùn)行，離不開遠(yuǎn)程無線信息技術(shù)的加持。無線通信技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中的運(yùn)用，是提升鐵路系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要手段。在未來發(fā)展中，無線通信技術(shù)的應(yīng)用會為鐵路信號系統(tǒng)的優(yōu)化給予幫助，對提高鐵路運(yùn)行與維護(hù)工作給予大量幫助，以保證人民的日常生活更加便捷、安全。

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