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1、铁路通信系统中新技术的应用与发展 摘要:随着铁路运输发展,基于分立元器件和模拟信号处理技术的传统铁路信号设备越来越满意不了铁路运输的平安性和实时性。因此,引进计算机技术,利用计算机的高速分析计算功能,来提高信号设备的技术水平已特别紧迫。本文简要介绍了铁路通信系统中几种新型技术的应用及发展,新技术的应用是保证铁路行车平安、提高运输效率的有力工具。 关键词:数字信号处理;计算机网络技术的应用;通信技术与限制技术的结合;通信信号一体化;接入网技术 1 数字信号处理新技术的应用 数字信号处理技术的出现为铁路信号信息处理供应了很好的解决方法。与模拟信号处理技术相比较,数字信号处理技术具有更高的牢靠性和实
2、时性。数字信号处理的频域分析和时域分析的两种传统分析方法有着各自的优缺点。频域分析的优点是运算精度高和抗干扰性能好,而缺点是在强干扰中提取信号时简单造成解码倍频现象,例如将移频的低频11Hz误会成22Hz;时域分析的优点是定型精确,而缺点是定量精确地剔除带内干扰难度大。随着数字信号处理技术的新发展,在铁路信号处理中引入了新的好用技术,如ZFFT(ZOOM-FFT)、小波信号处理技术、现代谱分析技术等。 2 计算机网络技术的发展 随着计算机网络技术的飞速发展,实施企业网络化管理已成为企业实现管理现代化的客观要求和必定趋势。铁路信号系统网络化是铁路运输综合调度指挥的基础。在网络化的基础上实现信息化
3、,从而实现集中、智能管理。 2.1 网络化,现代铁路信号系统不是各种信号设备的简洁组合,而是功能完善、层次分明的限制系统。系统内部各功能单元之间独立工作,同时又相互联系,交换信息,构成困难的网络化结构,使指挥者能够全面了解辖区内的各种状况,敏捷配置系统资源,保证铁路系统的平安、高效运行。 2.2 信息化,以信息化带动铁路产业现代化,是铁路发展的必定趋势。全面、精确获得线路上的信息是高速列车平安运行的保证。因而现代铁路信号系统采纳了很多先进的通信技术,如光纤通信、无线通信、卫星通信与定位技术等。 2.3 智能化,智能化包括系统的智能化与限制设备的智能化。系统智能化是指上层管理部门依据铁路系统的实
4、际状况,借助先进的计算机技术来合理规划列车的运行,使整个铁路系统达到最优化;限制设备的智能化则是指采纳智能化的执行机构,来精确、快速地获得指挥者所需的信息,并依据指令来指挥、限制列车的运行。 3 通信技术与限制技术相结合 随着计算机技术、通信技术和限制技术的飞跃发展,向传统的以轨道电路作为信息传输媒体的列车运行限制系统提出了新的挑战。综合利用3C技术代替轨道电路技术,构成新型列车限制系统已成必定。用3C技术代替轨道电路的核心是通信技术的应用,目前计算机和限制技术已经渗透到列控系统中,称为“基于通信的列车运行限制系统”。其具有以下特点:列车与地面之间有各种类型的无线双向通信。可分为连续式和点式的
5、。其中又可分为短距离传输(指1m以内)和较长距离传输(远至几公里至几十公里)的移动通信。它们仍旧保留闭塞分区,其中最简易方式CBTC仍采纳固定的闭塞分区,但是闭塞分区的分隔点不是用轨道电路的机械绝缘节或电气绝缘节(如无绝缘轨道电路),而是用应答器或计轴器,或其他能传送无线信号的装置构成分隔点,这种简易形式仍旧保留固定长度的闭塞分区,简称为CBTC-MAS。在CBTC中进一步发展的闭塞分区不是固定的,而是移动的,简称CBTC-MAS。 4 通信信号一体化 从铁路信号系统纵向发展看,德国已经形成从LZB、FZB发展到ERTMS的发展趋势。LZB利用轨道电缆环线传输列车运行限制系统行车指令和速度指令
6、机车信号,取消地面闭塞信号机,保留闭塞分区,列车按固定闭塞方式(即FAS)运行。FZB是基于无线的列车运行限制系统,是新一代移动自动闭塞系统(即MAS),其目的是实现低成本、高性能的列车运行限制系统,并已加入ETCS。ERTMS/ETCS(欧洲铁路运输管理系统/欧洲列车限制系统)是欧盟支持的统一的行车限制系统,采纳GSM-R作为传输系统,其胜利应用将进一步推动铁路通信信号的技术进步,加快实现铁路通信信号一体化的进程。从信号系统的横向发展来看,日本新干线在11015年胜利开发和投入运行的COSMOS系统,则是通信信号一体化的又一个胜利案例。该系统包含运输安排、运行管理、维护工作管理、设备管理、集
7、中信息管理、电力系统限制、车辆管理、站内工作管理等8个子系统,以通信信号一体化技术,实现中心到车站各子系统的信息共享,并使系统达到很高的自动化水平。另外胜利地应用了平安光纤局域网,使之成为联锁系统、列车运行限制系统的平安传输通道,达到通信技术与信号平安技术的深度结合,实现了通信信号一体化。 5 接入网的应用 随着铁路现代化改造进程的快速推动,从前单一的无线列调系统已经远远不能满意铁路无线通信的须要,这样就迫切须要建设一套适合于铁路现代化运营指挥须要的先进的无线通信系统。这一系统应当采纳小区制,并完成大三角功能。也就是说,系统必需可以实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司
8、机与调度中心之间的通话功能,必需可以实现线路管理区间的公务移动通信功能,同时还必需能够实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能。基于这一想法,构成铁路无线通信接入网的方式可以采纳现有的无线通信方式的集群通信方式、GSM(全球移动通信系统)移动通信方式、CDMA移动通信方式。集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、限制、通信于一体,通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态安排给系统内部用户,最大限度地利用系统资源和频率资源,降低系统内呼损,提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能,特殊适合于
9、调度指挥以及应急、抢险等场合,并较好地解决了通信频率合理安排的问题,因而倍受专业运营管理部门的青睐,被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。但是这一系统还具有肯定的缺点,主要包括采纳动态的频率安排,没有考虑与四周公用网的有效融合问题,没有先进的路由合理选择功能,并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象,保密性不强,简单受干扰等,这些缺点对于话音通信的影响不大,但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码,因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。即将动工的秦沈客运专线的移动通信系统主要包括400MHz的无线列调系统和800MHz的集群移动通信系统,考虑到集群移动通信系统
10、在越区切换过程中会存在信息的损伤,因此将数据通信部分交由无线列调系统来完成,集群移动通信系统仅进行区间通信(如大三角功能的话音通信,公务通信以及应急抢险通信等),并留有调度电话进入的余地和接入公用通信网的功能。这一系统也是我国铁路以集群通信的方式为无线接入系统的第一例,是我国铁路通信史上的一个重大变革。 铁路无线接入网将来的发展趋势随着改革的进一步深化和社会信息化的进展,不仅要求铁路通信网具有更强的保障铁路平安运营的通信功能,以适应高速列车通信的需求,而且要以铁道部的全程全网的优势全力发展电信增值服务及经营与中国电信业务范围一样的电信业务,参加同中国电信的竞争,使旅客和网络覆盖区的广阔用户便利
11、地享受信息的服务。比如随时随地的供应铁路客货运输资讯信息、订购火车票等服务,在列车就能享受语音、传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务。 铁路通信网是保证行车平安、提高运输效率的有力工具。 在保证铁路通信要求的前提下,发展多种接入方式,特殊是无线接入方式,逐步达到同公用网的统一,从而参加同其它电信部门的竞争,为出行的旅客以及网络覆盖区域的用户供应高质量、便利、快捷的电信服务。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页