淺論中國鐵路通信信號技術(shù)發(fā)展方向

　　鐵路由于先天的綜合優(yōu)勢，全天候、占地少、運量大、能耗低、速度快、安全性好、性?xún)r(jià)比高，必然成為國家綜合交通運輸體系中的骨干。在一個(gè)相當長(cháng)的時(shí)期內，不斷擴大路網(wǎng)規模、優(yōu)化路網(wǎng)結構和提高路網(wǎng)質(zhì)量，逐步建成四通八達、安全可靠、方便快捷的現代化鐵路網(wǎng)是中國一項基本政策。隨著(zhù)國家能源與環(huán)境保護政策的完善，鐵路作為國家基礎設施必將以新的現代化面貌，獲得更加迅速的發(fā)展。在中國經(jīng)濟自然環(huán)境下，尤其如此。

　　鐵路通信信號，自中國鐵路1825年誕生以來(lái)，就與鐵路運輸安全生產(chǎn)密不可分，并逐步從以人（車(chē)務(wù)人）保安全迅速發(fā)展成以設備保安全、以系統保安全的專(zhuān)業(yè)部門(mén)。并隨著(zhù)社會(huì )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，為鐵路現代化提供了重要支撐，是客運高速和貨運重載的重要保證。

　　傳統鐵路通信信號的主要作用

　　傳統的鐵路通信主要是兩大業(yè)務(wù)，一是鐵路電報，包括預確報；二是鐵路電話(huà)，包括調度指揮。其面向鐵路運輸一是通信聯(lián)系、溝通情況、電話(huà)指揮，二是提供列車(chē)編組信息，以便沿線(xiàn)和編組站調車(chē)作業(yè)。

　　傳統的鐵路信號主要是“信聯(lián)閉”三大功能，均是從車(chē)務(wù)行車(chē)作業(yè)中分離 出來(lái)的業(yè)務(wù)。主要是通過(guò)信號設備為行車(chē)提供正確的信號顯示，確保進(jìn)路聯(lián)鎖正確，實(shí)現兩站之間的半自動(dòng)或自動(dòng)閉塞。

　　鐵路通信信號開(kāi)始只是提供安全保證，隨著(zhù)電氣設備的引入，逐步實(shí)現了電氣集中與自動(dòng)閉塞。電氣集中使得進(jìn)路辦理自動(dòng)化，自動(dòng)閉塞使得一個(gè)站間可以同時(shí)運行多列列車(chē)（初期鐵路列車(chē)要站站停車(chē)辦理閉塞），調度集中可以使得調度員遠程遙控指揮列車(chē)運行，逐步向行車(chē)指揮自動(dòng)化、提高接發(fā)車(chē)作業(yè)效率和通過(guò)能力、減輕人員勞動(dòng)強度等方面發(fā)展。也就是說(shuō)，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上實(shí)現鐵路運輸的接發(fā)車(chē)作業(yè)和區間運行自動(dòng)化，大大提高了通過(guò)速度與列車(chē)密度。

　　現代化鐵路鐵路通信信號的發(fā)展方向

　　現代化鐵路的實(shí)現,一是要有足夠發(fā)達的鐵路網(wǎng)，消除鐵路對國民經(jīng)濟的瓶頸制約；二是大力發(fā)展和建設電氣化鐵路，提高電氣化鐵路的比重；三是建設高速鐵路網(wǎng)并在繁忙線(xiàn)路實(shí)現客貨分運；四是貨運鐵路重載通道化；五是探索城市軌道交通的發(fā)展途徑。目標就是旅客運輸高速化、舒適化、快捷化；貨物運輸重載化、專(zhuān)業(yè)化、便捷化；全面滿(mǎn)足國民經(jīng)濟對鐵路運輸的需求。從2008年起中國鐵路將進(jìn)入高速鐵路時(shí)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和安全運行，正是電務(wù)發(fā)展的黃金機遇期。我們一定要珍惜這來(lái)之不易的大好機遇，關(guān)心客運專(zhuān)線(xiàn)建設，為中國高速鐵路電務(wù)技術(shù)裝備建設與發(fā)展作出貢獻。

　　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，同時(shí)也為鐵路通信信號提供了非常良好的發(fā)展機遇。隨著(zhù)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用3C（計算機、通信、控制）技術(shù)，迅速實(shí)現5個(gè)轉變，即由地面固定信號控制到列車(chē)車(chē)載設備控制的轉變；由開(kāi)環(huán)控制到閉環(huán)控制的轉變；由分散孤立的控制到成區段集中控制的轉變；由信聯(lián)閉簡(jiǎn)單控制到速度綜合控制的轉變；由廣播式簡(jiǎn)單通信到點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的多功能移動(dòng)通信轉變。

　　鐵路通信信號必須抓住歷史機遇，明確方向，加快發(fā)展。

　　鐵路通信的發(fā)展方向

　?。?）對傳統的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、電話(huà)交換網(wǎng)、調度通信網(wǎng)進(jìn)行系統優(yōu)化。與中長(cháng)期鐵路規劃相匹配，根據鐵路信息化規劃和新業(yè)務(wù)要求，按照數字化、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，提高適應鐵路信息化的能力，推動(dòng)新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應用，為運輸生產(chǎn)提供現代化信息通信手段。一是綜合數據通信網(wǎng)，核心內容就是建設以IP數據網(wǎng)為代表的信息化基礎網(wǎng)絡(luò )，形成鐵路自己的信息化網(wǎng)絡(luò )平臺。與此同時(shí)擴大會(huì )議電視網(wǎng)，會(huì )議終端延伸到基層站段；二是進(jìn)行干線(xiàn)調度和區段調度的聯(lián)網(wǎng)，力爭全面實(shí)現調度通信數字化、業(yè)務(wù)綜合化。將逐步推廣大容量數字調度通信交換機（2000－4000線(xiàn)）和觸摸屏調度臺，進(jìn)一步提高調度通信服務(wù)質(zhì)量。三是對無(wú)線(xiàn)列調區間設備實(shí)施遠程監控，提高無(wú)線(xiàn)通信系統區間中繼設施的可靠性，推廣采用具有遠程監控能力的光纖直放技術(shù)，研究綜合使用區間中繼設備提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。四是適應機車(chē)交路的調整，逐步統一長(cháng)大干線(xiàn)的既有無(wú)線(xiàn)列調系統使用頻率，研究地區的頻率規劃方案，做到點(diǎn)線(xiàn)結合，既要減少司機的頻率轉換操作，又要優(yōu)化系統的使用頻率，減少或避免列車(chē)運行途中的頻率或制式轉換。五是適應鐵路客貨運營(yíng)銷(xiāo)的需要，建立鐵路客運、貨運、公安等部門(mén)面向社會(huì )綜合使用的統一號碼通信接入平臺。

　　鐵路由于先天的綜合優(yōu)勢，全天候、占地少、運量大、能耗低、速度快、安全性好、性?xún)r(jià)比高，必然成為國家綜合交通運輸體系中的骨干。在一個(gè)相當長(cháng)的時(shí)期內，不斷擴大路網(wǎng)規模、優(yōu)化路網(wǎng)結構和提高路網(wǎng)質(zhì)量，逐步建成四通八達、安全可靠、方便快捷的現代化鐵路網(wǎng)是中國一項基本政策。隨著(zhù)國家能源與環(huán)境保護政策的完善，鐵路作為國家基礎設施必將以新的現代化面貌，獲得更加迅速的發(fā)展。在中國經(jīng)濟自然環(huán)境下，尤其如此。

　　鐵路通信信號，自中國鐵路1825年誕生以來(lái)，就與鐵路運輸安全生產(chǎn)密不可分，并逐步從以人（車(chē)務(wù)人）保安全迅速發(fā)展成以設備保安全、以系統保安全的專(zhuān)業(yè)部門(mén)。并隨著(zhù)社會(huì )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，為鐵路現代化提供了重要支撐，是客運高速和貨運重載的重要保證。

　　傳統鐵路通信信號的主要作用

　　傳統的鐵路通信主要是兩大業(yè)務(wù)，一是鐵路電報，包括預確報；二是鐵路電話(huà)，包括調度指揮。其面向鐵路運輸一是通信聯(lián)系、溝通情況、電話(huà)指揮，二是提供列車(chē)編組信息，以便沿線(xiàn)和編組站調車(chē)作業(yè)。

　　傳統的鐵路信號主要是“信聯(lián)閉”三大功能，均是從車(chē)務(wù)行車(chē)作業(yè)中分離 出來(lái)的業(yè)務(wù)。主要是通過(guò)信號設備為行車(chē)提供正確的信號顯示，確保進(jìn)路聯(lián)鎖正確，實(shí)現兩站之間的半自動(dòng)或自動(dòng)閉塞。

　　鐵路通信信號開(kāi)始只是提供安全保證，隨著(zhù)電氣設備的引入，逐步實(shí)現了電氣集中與自動(dòng)閉塞。電氣集中使得進(jìn)路辦理自動(dòng)化，自動(dòng)閉塞使得一個(gè)站間可以同時(shí)運行多列列車(chē)（初期鐵路列車(chē)要站站停車(chē)辦理閉塞），調度集中可以使得調度員遠程遙控指揮列車(chē)運行，逐步向行車(chē)指揮自動(dòng)化、提高接發(fā)車(chē)作業(yè)效率和通過(guò)能力、減輕人員勞動(dòng)強度等方面發(fā)展。也就是說(shuō)，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上實(shí)現鐵路運輸的接發(fā)車(chē)作業(yè)和區間運行自動(dòng)化，大大提高了通過(guò)速度與列車(chē)密度。

　　現代化鐵路鐵路通信信號的發(fā)展方向

　　現代化鐵路的實(shí)現,一是要有足夠發(fā)達的鐵路網(wǎng)，消除鐵路對國民經(jīng)濟的瓶頸制約；二是大力發(fā)展和建設電氣化鐵路，提高電氣化鐵路的比重；三是建設高速鐵路網(wǎng)并在繁忙線(xiàn)路實(shí)現客貨分運；四是貨運鐵路重載通道化；五是探索城市軌道交通的發(fā)展途徑。目標就是旅客運輸高速化、舒適化、快捷化；貨物運輸重載化、專(zhuān)業(yè)化、便捷化；全面滿(mǎn)足國民經(jīng)濟對鐵路運輸的需求。從2008年起中國鐵路將進(jìn)入高速鐵路時(shí)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和安全運行，正是電務(wù)發(fā)展的黃金機遇期。我們一定要珍惜這來(lái)之不易的大好機遇，關(guān)心客運專(zhuān)線(xiàn)建設，為中國高速鐵路電務(wù)技術(shù)裝備建設與發(fā)展作出貢獻。

　　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，同時(shí)也為鐵路通信信號提供了非常良好的發(fā)展機遇。隨著(zhù)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用3C（計算機、通信、控制）技術(shù)，迅速實(shí)現5個(gè)轉變，即由地面固定信號控制到列車(chē)車(chē)載設備控制的轉變；由開(kāi)環(huán)控制到閉環(huán)控制的轉變；由分散孤立的控制到成區段集中控制的轉變；由信聯(lián)閉簡(jiǎn)單控制到速度綜合控制的轉變；由廣播式簡(jiǎn)單通信到點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的多功能移動(dòng)通信轉變。

　　鐵路通信信號必須抓住歷史機遇，明確方向，加快發(fā)展。

　　鐵路通信的發(fā)展方向

　?。?）對傳統的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、電話(huà)交換網(wǎng)、調度通信網(wǎng)進(jìn)行系統優(yōu)化。與中長(cháng)期鐵路規劃相匹配，根據鐵路信息化規劃和新業(yè)務(wù)要求，按照數字化、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，提高適應鐵路信息化的能力，推動(dòng)新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應用，為運輸生產(chǎn)提供現代化信息通信手段。一是綜合數據通信網(wǎng)，核心內容就是建設以IP數據網(wǎng)為代表的信息化基礎網(wǎng)絡(luò )，形成鐵路自己的信息化網(wǎng)絡(luò )平臺。與此同時(shí)擴大會(huì )議電視網(wǎng)，會(huì )議終端延伸到基層站段；二是進(jìn)行干線(xiàn)調度和區段調度的聯(lián)網(wǎng)，力爭全面實(shí)現調度通信數字化、業(yè)務(wù)綜合化。將逐步推廣大容量數字調度通信交換機（2000－4000線(xiàn)）和觸摸屏調度臺，進(jìn)一步提高調度通信服務(wù)質(zhì)量。三是對無(wú)線(xiàn)列調區間設備實(shí)施遠程監控，提高無(wú)線(xiàn)通信系統區間中繼設施的可靠性，推廣采用具有遠程監控能力的光纖直放技術(shù)，研究綜合使用區間中繼設備提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。四是適應機車(chē)交路的調整，逐步統一長(cháng)大干線(xiàn)的既有無(wú)線(xiàn)列調系統使用頻率，研究地區的頻率規劃方案，做到點(diǎn)線(xiàn)結合，既要減少司機的頻率轉換操作，又要優(yōu)化系統的使用頻率，減少或避免列車(chē)運行途中的頻率或制式轉換。五是適應鐵路客貨運營(yíng)銷(xiāo)的需要，建立鐵路客運、貨運、公安等部門(mén)面向社會(huì )綜合使用的統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(zhuān)鐵路建設重點(diǎn)抓好GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)建設。這里分為兩大部分，一是GSM-R核心網(wǎng)整體布局與建設，二是沿線(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設。GSM-R初期在應用上有兩種情況，一是參與列車(chē)運行控制，如青藏線(xiàn)格拉段、大秦線(xiàn)以及實(shí)施中的武廣客專(zhuān)；二是不參與列車(chē)運行控制，如膠濟線(xiàn)、京津城際，只為車(chē)地、人員提供一種移動(dòng)通信手段，取代并增強以往的無(wú)線(xiàn)列調通信系統。

　?。?）滿(mǎn)足鐵路客運服務(wù)和安全監控需要，建設綜合視頻監控技術(shù)平臺。應用對象主要四個(gè)方面，一是重點(diǎn)線(xiàn)路設備監控，如青藏線(xiàn)格拉段綜合視頻監控系統；二是客運車(chē)站重點(diǎn)區域監控，如動(dòng)車(chē)組站臺、候車(chē)區監控；三是編組站貨運裝載監控；四是關(guān)鍵安全設備監控。在具體實(shí)施上，規劃建設鐵路局和鐵道部監控中心，調整視頻監控網(wǎng)絡(luò )結構，統一IP地址，形成鐵路綜合視頻監控網(wǎng)絡(luò )的基本框架，目標是建設一個(gè)鐵路共享一個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò )平臺，為各類(lèi)動(dòng)態(tài)圖像傳送業(yè)務(wù)提供通信平臺。

　?。?）建設應急救援指揮通信系統。結合客運專(zhuān)線(xiàn)建設，建成北京、上海等鐵路局的應急救援指揮中心應急通信系統，實(shí)現緊急事件指揮的現場(chǎng)話(huà)音、圖像、數據的接入和傳送功能，并能與綜合視頻監控系統、防災安全監控系統互聯(lián)，實(shí)現平時(shí)監控與應急通信的結合，實(shí)現資源共享最大化。

　　鐵路信號的發(fā)展方向

　?。?）列控系統（CTCS）方面。中國鐵路列控系統技術(shù)體系的宏觀(guān)目標要求，一是適應中國既有信號裝備現狀；二是實(shí)現路網(wǎng)之間互連互通；三是滿(mǎn)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(xiàn)提速即160～200km/h和客貨共線(xiàn)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(dòng)閉塞的CTCS-4級。

　　其主要設備分為地面、車(chē)載設備兩大部分：地面在ZPW-2000自閉的基礎上，通過(guò)增設車(chē)站列控中心、RBC以及點(diǎn)式應答器（含LEU），滿(mǎn)足車(chē)載設備所需要的移動(dòng)授權和線(xiàn)路數據信息，以實(shí)現目標距離控制模式；車(chē)載設備由安全計算機、軌道信息接收單元（STM/TCR）、應答器信息接收單元（BTM）、人機界面（DMI）、速度傳感器、信息接收天線(xiàn)等組成，通過(guò)接收軌道電路和應答器信息，生成速度和目標距離模式曲線(xiàn)，控制列車(chē)安全運行；臨時(shí)限速是CTCS的重要內容，規定了限制速度的速度檔和長(cháng)度檔，可在調度中心由調度員設置；為實(shí)現路網(wǎng)互聯(lián)互通，在不同CTCS級別轉換處設置具有預告、執行功能的級間轉換應答器，實(shí)現級間自動(dòng)轉換。CTCS列控技術(shù)體系，技術(shù)標準、功能需求、技術(shù)平臺基本統一，滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組在任何交路的跨線(xiàn)運行。

　?。?）調度指揮方面。TDCS要實(shí)現全路全覆蓋；到2020年，繁忙干線(xiàn)、煤運通道基本實(shí)現CTC；全路行車(chē)調度指揮基本實(shí)現自動(dòng)化。TDCS方面，已初步形成了覆蓋全路70條干線(xiàn)的調度指揮網(wǎng)，為調度指揮的現代化奠定了重要基礎。今后主要是解決70條干線(xiàn)以外的172 條支線(xiàn)的TDCS建設任務(wù)，以實(shí)現全路全覆蓋。

　?。?）閉塞與機車(chē)信號方面。一是伴隨中東部電氣化、提速與擴能改造、設備大修等工程，逐步淘汰落后制式自閉設備；二是對ZPW-2000進(jìn)行高可靠性和可維護性再設計，并以其為基本制式，逐步統一我國鐵路自動(dòng)閉塞制式，新上自動(dòng)閉塞，干線(xiàn)通過(guò)能力不得低于6分鐘；三是實(shí)現中國機車(chē)信號車(chē)載設備JT-C（2000）型的全部升級換代，機車(chē)信號實(shí)現全路通用；四是半自動(dòng)閉塞在加裝區間檢查的基礎上實(shí)現自動(dòng)站間閉塞。

　?。?）聯(lián)鎖設備方面。一是計算機聯(lián)鎖實(shí)現操控界面，互聯(lián)接口協(xié)議，機柜尺寸，外觀(guān)形式的全路統一；二是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)計算機聯(lián)鎖在故障容錯、安全保證、系統維護方面的智能化功能，在可用度上達到國際水平；三是今后新上計算機聯(lián)鎖，120km/h以上主要干線(xiàn)以2×2取2或3取2等為主，限制雙機熱備型計算機聯(lián)鎖和6502繼電聯(lián)鎖的發(fā)展；四是結合運輸情況，逐點(diǎn)試驗推廣區域聯(lián)鎖和全電子聯(lián)鎖。

　?。?）駝峰編解控制方面。一是路網(wǎng)和區域性編組站，以發(fā)展信息化駝峰綜合自動(dòng)化設備為主；二是地區和中小能力駝峰，有條件時(shí)也應發(fā)展信息化駝峰自動(dòng)化設備；三是研究制造高精度的測速、測長(cháng)、測重設備。

　?。?）基礎設備方面。一是新開(kāi)發(fā)電子設備和器材必須具備智能診斷、運行日志功能，具備信息聯(lián)網(wǎng)功能，配置實(shí)現冗余化；二是室外通用器材在標準化的基礎上具備防盜防破壞功能，高質(zhì)量高可靠，壽命期內做到少維修或無(wú)維修；三是新建、改造工程統籌考慮雷電和電磁兼容綜合防護，實(shí)現分區分級綜合防護；四是電纜徑路實(shí)現結構化設計；五是信號電源統一標準，進(jìn)一步提高可靠性和可用度，試驗和推廣遠動(dòng)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)，相互交融， GPS衛星定位技術(shù)、GIS電子地圖技術(shù)等也必將引入現代鐵路通信信號。