自考論文：論中國鐵路通信信號技術(shù)的發(fā)展方向

自考論文：論中國鐵路通信信號技術(shù)的發(fā)展方向

鐵路由于先天的綜合優(yōu)勢，全天候、占地少、運(yùn)量大、能耗低、速度快、安全性好、性價比高，必然成為國家綜合交通運(yùn)輸體系中的骨干。在一個相當(dāng)長的時期內(nèi)，不斷擴(kuò)大路網(wǎng)規(guī)模、優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高路網(wǎng)質(zhì)量，逐步建成四通八達(dá)、安全可靠、方便快捷的現(xiàn)代化鐵路網(wǎng)是中國一項基本政策。隨著國家能源與環(huán)境保護(hù)政策的完善，鐵路作為國家基礎(chǔ)設(shè)施必將以新的現(xiàn)代化面貌，獲得更加迅速的發(fā)展。在中國經(jīng)濟(jì)自然環(huán)境下，尤其如此。

　　鐵路通信信號，自中國鐵路1825年誕生以來，就與鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)密不可分，并逐步從以人（車務(wù)人）保安全迅速發(fā)展成以設(shè)備保安全、以系統(tǒng)保安全的專業(yè)部門。并隨著社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展和鐵路提速、高速、重載和密度的加大而不斷發(fā)展完善，為鐵路現(xiàn)代化提供了重要支撐，是客運(yùn)高速和貨運(yùn)重載的重要保證。

　　傳統(tǒng)鐵路通信信號的主要作用

　　傳統(tǒng)的鐵路通信主要是兩大業(yè)務(wù)，一是鐵路電報，包括預(yù)確報；二是鐵路電話，包括調(diào)度指揮。其面向鐵路運(yùn)輸一是通信聯(lián)系、溝通情況、電話指揮，二是提供列車編組信息，以便沿線和編組站調(diào)車作業(yè)。

　　傳統(tǒng)的鐵路信號主要是“信聯(lián)閉”三大功能，均是從車務(wù)行車作業(yè)中分離出來的業(yè)務(wù)。主要是通過信號設(shè)備為行車提供正確的信號顯示，確保進(jìn)路聯(lián)鎖正確，實(shí)現(xiàn)兩站之間的半自動或自動閉塞。

　　鐵路通信信號開始只是提供安全保證，隨著電氣設(shè)備的引入，逐步實(shí)現(xiàn)了電氣集中與自動閉塞。電氣集中使得進(jìn)路辦理自動化，自動閉塞使得一個站間可以同時運(yùn)行多列列車（初期鐵路列車要站站停車辦理閉塞），調(diào)度集中可以使得調(diào)度員遠(yuǎn)程遙控指揮列車運(yùn)行，逐步向行車指揮自動化、提高接發(fā)車作業(yè)效率和通過能力、減輕人員勞動強(qiáng)度等方面發(fā)展。也就是說，鐵路通信信號不僅僅是提供安全保證，而是在保證安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)慕影l(fā)車作業(yè)和區(qū)間運(yùn)行自動化，大大提高了通過速度與列車密度。

　　現(xiàn)代化鐵路鐵路通信信號的發(fā)展方向

　　現(xiàn)代化鐵路的實(shí)現(xiàn),一是要有足夠發(fā)達(dá)的鐵路網(wǎng)，消除鐵路對國民經(jīng)濟(jì)的瓶頸制約；二是大力發(fā)展和建設(shè)電氣化鐵路，提高電氣化鐵路的比重；三是建設(shè)高速鐵路網(wǎng)并在繁忙線路實(shí)現(xiàn)客貨分運(yùn)；四是貨運(yùn)鐵路重載通道化；五是探索城市軌道交通的發(fā)展途徑。目標(biāo)就是旅客運(yùn)輸高速化、舒適化、快捷化；貨物運(yùn)輸重載化、專業(yè)化、便捷化；全面滿足國民經(jīng)濟(jì)對鐵路運(yùn)輸?shù)男枨?。?008年起中國鐵路將進(jìn)入高速鐵路時代，通信信號是高速鐵路四大核心技術(shù)的重要組成部分，直接關(guān)系到高速鐵路的建設(shè)和安全運(yùn)行，正是電務(wù)發(fā)展的黃金機(jī)遇期。我們一定要珍惜這來之不易的大好機(jī)遇，關(guān)心客運(yùn)專線建設(shè)，為中國高速鐵路電務(wù)技術(shù)裝備建設(shè)與發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

　　鐵路的發(fā)展需求決定了鐵路通信信號的發(fā)展方向。鐵路的大發(fā)展給鐵路通信信號提出了挑戰(zhàn)，同時也為鐵路通信信號提供了非常良好的發(fā)展機(jī)遇。隨著高速鐵路的興起，對鐵路通信信號在安全上和功能上提出了新的更高的要求。要求鐵路信號要廣泛運(yùn)用3C（計算機(jī)、通信、控制）技術(shù)，迅速實(shí)現(xiàn)5個轉(zhuǎn)變，即由地面固定信號控制到列車車載設(shè)備控制的轉(zhuǎn)變；由開環(huán)控制到閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)變；由分散孤立的控制到成區(qū)段集中控制的轉(zhuǎn)變；由信聯(lián)閉簡單控制到速度綜合控制的轉(zhuǎn)變；由廣播式簡單通信到點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的多功能移動通信轉(zhuǎn)變。

　　鐵路通信信號必須抓住歷史機(jī)遇，明確方向，加快發(fā)展。

　　鐵路通信的發(fā)展方向

　?。?）對傳統(tǒng)的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、電話交換網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。與中長期鐵路規(guī)劃相匹配，根據(jù)鐵路信息化規(guī)劃和新業(yè)務(wù)要求，按照數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化、綜合化原則，積極促進(jìn)鐵路通信網(wǎng)的優(yōu)化和建設(shè)，提高適應(yīng)鐵路信息化的能力，推動新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應(yīng)用，為運(yùn)輸生產(chǎn)提供現(xiàn)代化信息通信手段。一是綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，核心內(nèi)容就是建設(shè)以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)為代表的信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，形成鐵路自己的信息化網(wǎng)絡(luò)平臺。與此同時擴(kuò)大會議電視網(wǎng)，會議終端延伸到基層站段；二是進(jìn)行干線調(diào)度和區(qū)段調(diào)度的聯(lián)網(wǎng)，力爭全面實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信數(shù)字化、業(yè)務(wù)綜合化。將逐步推廣大容量數(shù)字調(diào)度通信交換機(jī)（2000－4000線）和觸摸屏調(diào)度臺，進(jìn)一步提高調(diào)度通信服務(wù)質(zhì)量。三是對無線列調(diào)區(qū)間設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高無線通信系統(tǒng)區(qū)間中繼設(shè)施的可靠性，推廣采用具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的光纖直放技術(shù)，研究綜合使用區(qū)間中繼設(shè)備提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。四是適應(yīng)機(jī)車交路的調(diào)整，逐步統(tǒng)一長大干線的既有無線列調(diào)系統(tǒng)使用頻率，研究地區(qū)的頻率規(guī)劃方案，做到點(diǎn)線結(jié)合，既要減少司機(jī)的頻率轉(zhuǎn)換操作，又要優(yōu)化系統(tǒng)的使用頻率，減少或避免列車運(yùn)行途中的頻率或制式轉(zhuǎn)換。五是適應(yīng)鐵路客貨運(yùn)營銷的需要，建立鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)、公安等部門面向社會綜合使用的統(tǒng)一號碼通信接入平臺。

　?。?）以GSM-R為龍頭，全面推進(jìn)鐵路通信裝備的技術(shù)進(jìn)步。圍繞客專鐵路建設(shè)重點(diǎn)抓好GSM-R移動通信網(wǎng)建設(shè)。這里分為兩大部分，一是GSM-R核心網(wǎng)整體布局與建設(shè)，二是沿線無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。GSM-R初期在應(yīng)用上有兩種情況，一是參與列車運(yùn)行控制，如青藏線格拉段、大秦線以及實(shí)施中的武廣客專；二是不參與列車運(yùn)行控制，如膠濟(jì)線、京津城際，只為車地、人員提供一種移動通信手段，取代并增強(qiáng)以往的無線列調(diào)通信系統(tǒng)。

　?。?）滿足鐵路客運(yùn)服務(wù)和安全監(jiān)控需要，建設(shè)綜合視頻監(jiān)控技術(shù)平臺。應(yīng)用對象主要四個方面，一是重點(diǎn)線路設(shè)備監(jiān)控，如青藏線格拉段綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)；二是客運(yùn)車站重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控，如動車組站臺、候車區(qū)監(jiān)控；三是編組站貨運(yùn)裝載監(jiān)控；四是關(guān)鍵安全設(shè)備監(jiān)控。在具體實(shí)施上，規(guī)劃建設(shè)鐵路局和鐵道部監(jiān)控中心，調(diào)整視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一IP地址，形成鐵路綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基本框架，目標(biāo)是建設(shè)一個鐵路共享一個視頻網(wǎng)絡(luò)平臺，為各類動態(tài)圖像傳送業(yè)務(wù)提供通信平臺。

　?。?）建設(shè)應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)。結(jié)合客運(yùn)專線建設(shè)，建成北京、上海等鐵路局的應(yīng)急救援指揮中心應(yīng)急通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)緊急事件指揮的現(xiàn)場話音、圖像、數(shù)據(jù)的接入和傳送功能，并能與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)平時監(jiān)控與應(yīng)急通信的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源共享最大化。

　　鐵路信號的發(fā)展方向

　?。?）列控系統(tǒng)（CTCS）方面。中國鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)體系的宏觀目標(biāo)要求，一是適應(yīng)中國既有信號裝備現(xiàn)狀；二是實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)之間互連互通；三是滿足最高速度160～350km/h列控要求。

　　CTCS分為5級，面向ATP技術(shù)層次分為三級：面向既有線提速即160～200km/h和客貨共線新建鐵路即200～250km/h的CTCS-2級，面向高速鐵路即300～350km/h的CTCS-3級，面向移動閉塞的CTCS-4級。

　　其主要設(shè)備分為地面、車載設(shè)備兩大部分：地面在ZPW-2000自閉的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)車站列控中心、RBC以及點(diǎn)式應(yīng)答器（含LEU），滿足車載設(shè)備所需要的移動授權(quán)和線路數(shù)據(jù)信息，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離控制模式；車載設(shè)備由安全計算機(jī)、軌道信息接收單元（STM/TCR）、應(yīng)答器信息接收單元（BTM）、人機(jī)界面（DMI）、速度傳感器、信息接收天線等組成，通過接收軌道電路和應(yīng)答器信息，生成速度和目標(biāo)距離模式曲線，控制列車安全運(yùn)行；臨時限速是CTCS的重要內(nèi)容，規(guī)定了限制速度的速度檔和長度檔，可在調(diào)度中心由調(diào)度員設(shè)置；為實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)互聯(lián)互通，在不同CTCS級別轉(zhuǎn)換處設(shè)置具有預(yù)告、執(zhí)行功能的級間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器，實(shí)現(xiàn)級間自動轉(zhuǎn)換。CTCS列控技術(shù)體系，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、功能需求、技術(shù)平臺基本統(tǒng)一，滿足動車組在任何交路的跨線運(yùn)行。

　　（2）調(diào)度指揮方面。TDCS要實(shí)現(xiàn)全路全覆蓋；到2020年，繁忙干線、煤運(yùn)通道基本實(shí)現(xiàn)CTC；全路行車調(diào)度指揮基本實(shí)現(xiàn)自動化。TDCS方面，已初步形成了覆蓋全路70條干線的調(diào)度指揮網(wǎng)，為調(diào)度指揮的現(xiàn)代化奠定了重要基礎(chǔ)。今后主要是解決70條干線以外的172條支線的TDCS建設(shè)任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)全路全覆蓋。

　?。?）閉塞與機(jī)車信號方面。一是伴隨中東部電氣化、提速與擴(kuò)能改造、設(shè)備大修等工程，逐步淘汰落后制式自閉設(shè)備；二是對ZPW-2000進(jìn)行高可靠性和可維護(hù)性再設(shè)計，并以其為基本制式，逐步統(tǒng)一我國鐵路自動閉塞制式，新上自動閉塞，干線通過能力不得低于6分鐘；三是實(shí)現(xiàn)中國機(jī)車信號車載設(shè)備JT-C（2000）型的全部升級換代，機(jī)車信號實(shí)現(xiàn)全路通用；四是半自動閉塞在加裝區(qū)間檢查的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動站間閉塞。

　?。?）聯(lián)鎖設(shè)備方面。一是計算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)操控界面，互聯(lián)接口協(xié)議，機(jī)柜尺寸，外觀形式的全路統(tǒng)一；二是進(jìn)一步開發(fā)計算機(jī)聯(lián)鎖在故障容錯、安全保證、系統(tǒng)維護(hù)方面的智能化功能，在可用度上達(dá)到國際水平；三是今后新上計算機(jī)聯(lián)鎖，120km/h以上主要干線以2?2取2或3取2等為主，限制雙機(jī)熱備型計算機(jī)聯(lián)鎖和6502繼電聯(lián)鎖的發(fā)展；四是結(jié)合運(yùn)輸情況，逐點(diǎn)試驗推廣區(qū)域聯(lián)鎖和全電子聯(lián)鎖。

　　（5）駝峰編解控制方面。一是路網(wǎng)和區(qū)域性編組站，以發(fā)展信息化駝峰綜合自動化設(shè)備為主；二是地區(qū)和中小能力駝峰，有條件時也應(yīng)發(fā)展信息化駝峰自動化設(shè)備；三是研究制造高精度的測速、測長、測重設(shè)備。

　?。?）基礎(chǔ)設(shè)備方面。一是新開發(fā)電子設(shè)備和器材必須具備智能診斷、運(yùn)行日志功能，具備信息聯(lián)網(wǎng)功能，配置實(shí)現(xiàn)冗余化；二是室外通用器材在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上具備防盜防破壞功能，高質(zhì)量高可靠，壽命期內(nèi)做到少維修或無維修；三是新建、改造工程統(tǒng)籌考慮雷電和電磁兼容綜合防護(hù)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)分級綜合防護(hù)；四是電纜徑路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化設(shè)計；五是信號電源統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高可靠性和可用度，試驗和推廣遠(yuǎn)動技術(shù)。

　　鐵道部《鐵路主要技術(shù)政策》明確指出：鐵路信號與通信的技術(shù)發(fā)展方向是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化。所以鐵路通信信號技術(shù)的發(fā)展必然是和計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)緊密相關(guān)，相互交