现代铁路通信技术研究

王志民

中铁建电气化局集团第四工程有限公司，湖南 长沙 410007

现代铁路通信技术研究

王志民

中铁建电气化局集团第四工程有限公司，湖南 长沙 410007

现代通信技术已经发展到计算机技术、数字技术、微电子技术与光电子技术的有机结合体，它已经具备了“个人化”、“高速化”、 “智能化”、“宽带化”“数字化”等优点。并且，随着现代计算机网络技术的发展，通信技术手段还将彻底克服时间和空间的限制，从而能够使用户在任何时间、任何地点并且与任何人进行包括语音交流、数据交流和视频交流等。在通信技术这种发展趋势下，会逐步满足旅客在列车上如同在办公室中的信息交流的需要，例如和其他人进行图像语音、传真、数据等信息交流。此外，随着铁路列车向高速化与准高速化方向的发展，为了保证行车的安全，进一步实现有效的人机控制和提高运输期间的效率，从而要求建立一个功能更加完善的，技术构成更加先进的铁路通信网络。

铁路通信；通信信号；通信系统

随着铁路通信技术的飞速发展，这就要求现代的科技研究人员必须要打破常规的铁路通信网的接入方式，需采用更加先进的、现代化的有线和无线通讯的传输方式和接入方式，实现铁路通信的快速升级，以适应现代信息社会的急速发展，从而使铁路通信网络在国民经济中创造更大的社会效益和经济效益。

一、现代通信技术在铁路中的运用

通常来说，我们将通信网络分为接入网、局域网和主干网三个部分，所以我们也将铁路通信网络按照上述方法划分。按照铁路的通信网络来看，接入网占有非常大的比例，包括有线和无线接入网两个大的部分[1]。

（1）无线接入网

由于高速运动是铁路列车具有的特点，所以无线（例如移动通信）接入网在铁路通信网络中占有很大的比重。当然，固定位置的单位、车站（场）和各种固定设施之间的通信方式，我们首选方案仍然是采用SDH光同步数字传输设备来进行组建，与此同时应考虑采用数字环路载波设备和远端用户单元，组网更加方便、灵活。组网的过程中要把效益与投资综合统筹来进行考虑，可以使系统不仅满足近几年内铁路通信的需求，而且还能够为出行的旅客和地面用户提供先进的电信业务。另外，采用网络IP通信以及ATM交换等先进技术来构成光纤用户接入网及通信主干网。比如说采用“双纤单向环”的接入方式，其不仅具有传输质量高、安全、高速、价格合理等光纤通信所特有的优点外，而且还具有设备备用、路由迂回等优点，从而具有自愈合的功能，从而使系统的可靠性大大地提高。

铁路通信网络可以为旅客和铁路公务、行车维修、应急抢险等相关人员提供及时可靠的通信，以提高服务等级和运输效率，保证列车的安全运行，从而达到高效运营的模式。所以，这是一套集区间移动作业通信和列车公务通信为一体的列车移动通信系统。但是考虑到铁路自身的特点，就决定了此系统与区域性的专业移动通信网和公用移动通信网的不同，这是一种属于线面结合、以线为主的链状网。

（2）集群通信系统

集群通信系统是通信与微处理机技术、计算机网络技术、程控交换技术紧密结合的产物，是一种功能很强大的专用移动通信系统。它集通信、交换、控制于一体，采用无线拨号的方式把一组信道自动地分配给系统的内部用户，可以最大限度地利用频率资源和系统资源，提高服务质量，降低系统内呼损耗。由于它具有强拆、强插、群呼、组呼等功能，特别适合于指挥调度以及抢险应急等场合，并较好地解决了通信频率如何合理分配的老大难问题，因此备受专业运营管理部门的喜爱，是现代移动铁路通信方式的首选类型[2]。当然这一系统还存在一些不组队缺点，其中主要包括采用动态的频率分配问题，没有考虑到与周围公用网络的有效融合问题，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容易受干扰、信息丢失现象、保密性不强等，虽然此类缺点对于话音通信的影响不是太大，但是会对调度指挥中心与列车之间的实时双向数据通信造成极大的影响，所以对于数据通信要求较高的场合并不适合。

二、通信信号一体化

现代我国各地的铁路建设的正在有序的进行中, 信号技术更多地向智能化以及网络化方向发展, 通信技术不断地在信号系统中得到广泛应用, 使信号和通信两个专业结合得比以前更加紧密[3]。从传统的金属线、光通道到现在应用的独立光芯和无线数字通道等,信号系统已经逐渐地依赖通信技术进行控制信息的传输。考虑到这种情况,由于传统方式的以通信、信号这两个相对独立的专业进行设计的模式渐渐地显现出其内部所存在的一些弊端,所以有必要采用一种新的计算和设计模式,也就是将通信、信号作为一个整体系统进行统筹研究和设计,这就是通信信号一体化技术。

通信信号一体化技术具有以下的优点：

(1)具有灵活性及通用性。系统既不需要新增任何其他设备,自然支持双向运行,有利于线路故障或特殊需要时的反向运行控制,而且也不因为列车的反方向运行, 而降低系统的性能和安全。

(2)降低生存期成本和工程投资。因为缩短了列车的编组,以及行驶列车的高密度运行,可以缩短站台的长度和端站尾轨的长度。信息传输由以前主要依赖轨道电路,而现在逐渐转变为设备主要集中在室内和机车上,这样也就减少了投资。无线机车信号在车站跨越了轨道电路, 摆脱了车站轨道电路电码化的约束,系统结构从而变得更加简洁。

(3) 信息传输量大。由于传统的轨道电路是在铁轨上传输信号，因此速度比较慢、数据量相对来说比较小。而实际上，随着现代科技的不断发展，列车速度逐渐加快和密度也变得越来越高,列车的控制信号不仅多而且繁琐。无线通信网有能力提供大量的信息传输, 所以能满足列车控制对信号传输的要求。

(4)运输效率高。无线车载设备系统接收信息具有较高的实时性和准确性。采用无线通信方式传送铁路信号能够实现移动自动闭塞, 移动自动闭塞分区长度可变,而且闭塞分区随列车运行而移动, 闭塞分区已经不需要应用地面信号，它而是通过无线车载设备系统接收与前方列车或车站距离等信息来实现列车控制的。

(5)传输可靠性高。轨道电路中的信号传输是开环的,也就是说发送者只负责发送,并不能确切地知道接收者是否真正接收到信息, 而在CBTC系统中可以做到双向的通信,并且同时还可以使用多种保证技术(如各类冗余技术、反馈纠错技术等)来提高其自身的可靠性,从而实现铁路信号通过无线网络的安全和实时的传输。

可以说铁路通信与铁路信号是两个相关紧密的概念, 两者相互关联而不可分割的, 目前客运专线建设和高速铁路的研究,也为通信信号一体化技术的发展提供了新的发展机遇[4]。通信信号一体化是现代铁路通信信号的重要发展趋势,铁路通信信号技术发展所依托的新技术, 如网络技术,与通信技术的技术标准是一致的,属于技术发展前沿科学, 为通信信号一体化提供了理论和技术基础。

三、铁路通信技术的发展趋势及意义

铁路通信网未来的发展趋势应该是与公用网相融合，最终使铁路通信网相统一于公用网。要实现这一要求，集群移动通信系统已经远远不够，GSM（R）和现行的CDMA技术也不能达到这一要求[5]。从现在的发展情况看，只有继续开发下一代新的CDMA技术，才能实现这一任务。因此，铁路通信网的无线接入部分今后的发展方向也必然是朝着新一代CDMA的方向来发展，形成具有铁路通信所特殊要求的公用无线通讯接入网。从而使得客户无论是在行进中的列车上，还是在铁路网的覆盖区域均能够通过铁路通信网进行如同在办公室一样方便的信息交流。

四、结论

随着铁路建设的不断发展, 铁路通信技术得到了进一步的长远发展,铁路通信技术发展所依托的新技术, 如网络技术,与通信技术的技术标准是相一致的,属于技术发展前沿科学, 为铁路通信技术提供了理论和技术基础。可以说铁路通信技术是21世纪的一项热门科学,会得到进一步的广泛应用, 目前客运专线建设和高速铁路的研究,也为铁路通信技术的发展提供了新的发展机遇。

[1]黄凯林.浅谈现代网络技术在铁路通讯中的应用[J].中国信息界.2011,165(1):52～53

[2]陈家斌.当前铁路通信如何适应高速发展铁路的要求[J].工程管理.2010,89(6):170

[3]王永刚.浅谈铁路通信信号一体化[J].工业技术.2010,125(7):104

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.10.066