中国铁路通信信号的现状及发展

1、中国铁路通信信号的现状及开展 中国铁路通信信号的现状及开展 摘要：本文主要针对我国高速铁路开展中通信、信号的技术现状、相关应用进行了阐述，并结合我国高铁开展的实际需求，对今后铁路通信、信号的开展方向进行了探讨与分析。其中，主要对GSM-R技术、列车运行控制系统、行车调度指挥系统、车站联锁系统的技术现状及在我国高铁工程中的应用情况进行了说明。对传统铁路通信网的系统优化、加大GSM-R技术的开展、建设综合视频监控技术平台和应急救援指挥系统、完善列控系统和调度指挥系统等相关问题提出了一些建议和想法。 Abstract: The article elaborates on the technical

2、status and relative application of signal and communication of Chinas high-speed railway development, probes into the future development trend of signal and communication. Hereinto the technical status of GSM-R, train control system, train dispatching command system (TDCS) and station interlocking s

3、ystem, and their application in Chinas high-speed railway projects are analyzed. Besides, some suggestion and ideas are offered about system optimization of traditional railway communication net, further development of GSM-R technology, establishment of integrated video surveillance technical platfo

4、rm and emergency command system,and perfection of train control system and TDCS. 关键词Key Words： 通信技术Communication Technology 中国列控系统Chinese Train Control System 微机联锁Computer Interlocking 控制技术Control Technology 中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号： 自1999年中国第一条真正意义上的高速铁路秦沈客运专线建设伊始，我国的高速铁路建设已经进入了第14个年头。通过对既有铁路的提速改造和新

5、线建设，我国目前已建成了世界上最大规模、最高运速的高速铁路网。截止目前，包括客运专线、城际铁路、提速改造铁路等时速超过200公里的高速铁路网总里程已达13,000公里。根据我国中长期铁路网规划方案，至2021年底，将会建成42条高速铁路客运专线，根本上建成以“四纵四横为骨架的全国快速客运网，总里程将超过16,000公里，预计2021年将超过30,000公里。伴随着我国高速铁路跨越式大开展，以计算机科学为核心的信息技术也发生着根本性的变革，对铁路传统的通信信号技术产生了深刻的影响。随着网络移动通讯的开展，新的通信技术和网络技术得以实现，运用到铁路通信上将开发出低本钱、大容量的铁路通信系统；计算机

6、技术的开展也使得微机联锁逐步取代电气联锁，并通过计算机网络与通信技术相结合，将铁路信号系统中的各个子系统连接成一个有机整体。 一、我国铁路通信、信号系统的开展现状 1、铁路通信系统现状 铁路通信网络是高速铁路的神经系统，主要效劳于高速铁路行车设备间，以及设备和人员、系统间的通信。铁路通信分为有线通信和无线通信，其中有线通信包含铁路 、通信通道、数据效劳。有线通信的作用主要是作为信道，利用电线或光缆来传输信号和数据，并利用通信线路把分散的通信设备连成完整、可靠的通信网，目前我国高速铁路干线主要采用光缆进行数据传输。 铁路无线通信目前在我国高速铁路中应用较多的是GSM-R技术,是基于成熟、通用的公

7、共移动无线通信系统GSM平台之上，专用于铁路而开发的数字式移动无线通信技术。 GSM-R技术概述 GSM-R通信网络是国际铁路联盟为满足欧洲21世纪铁路网络一体化进程向欧委会推荐的欧洲铁路综合调度移动通信系统。为实现我国铁路信息化建设跨越式开展，铁道部经过综合分析，决定采用GSM-R作为我国铁路信息化建设的主流通信系统，该系统针对铁路列车控制、调度、高速移动等特点，将移动通信的组呼、群呼、优先级等功能运用到列车通信控制中，可为铁路通信提供定制功能，如：语音组呼及播送功能、位置及功能寻址、平安数据通信等。 我国铁路对GSM-R技术的应用 以我国第一次使用GSM-R无线通信的青藏线为例，鉴于青藏高

8、原地质、气候条件恶劣，假设采用国内现行的基于轨道电路的列车运行控制方式，将会影响轨道电路参数，使轨道电路难以正常稳定工作，影响行车平安。而GSM-R无线机车信号系统的信息传输不受温度、海拔等环境因素影响，设备数量少可靠性高，维修量小节省人员，因此该系统是提供青藏线列车运行控制信号传输的最正确选择。目前，GSM-R已成功在我国青藏线、大秦重载、胶济线提速工程、合宁客专、武广客专、京津城际等多条线路进行了实施。 GSM-R技术创新 我国在GSM-R技术的应用过程中，因地制宜、自主创新，突破了很多技术难题，比方我国目前已领先于欧洲大力开发的基于GSM-R的GPRS技术。采用GPRS分组无线数据传输方

9、式作为一局部非平安数据信息的传输平台，到达了更有效利用频率资源的目的。GPRS数据传输的主要优势为网络频谱利用率高，常规的GSM-R系统无论是否传输数据，都需要占用一对上下行无线通道，而GPRS技术只有在发送或接收数据时才会占用无线频道资源，且一个无线通道可以同时效劳多个用户，非常适合解决我国频率资源紧张，数据传输量大的实际情况。而且，GPRS技术适用于传输间断的突发数据，且可以提供更高的传输速率，最高可以到达21.4kbps，远高于传统的9.6kbps速率。目前我国大秦铁路就使用的是GPRS数据传输技术，在调度命令传输、机车信号传输及监控信息传输等各方面得到了充分的应用，设备运行情况良好。

10、2、铁路信号系统现状 传统的铁路信号主要是信号、联锁、闭塞三大功能，而目前随着我国高速铁路信号技术的迅速开展，现代铁路信号系统已由电气化设备全面转型为微机模块化和网络化设备，主要包含五局部：列车运行控制系统,行车调度指挥系统，车站联锁系统，区间闭塞系统，和信号微机监测系统。由于篇幅有限，本文只讨论列控系统、调度指挥系统和联锁系统。 列车运行控制系统 CTCS是基于欧洲ETCS的根底上，由中国铁道部组织相关专家针对适合中国国情研制的中国列车控制系统，主要包括机车信号、列车运行监控记录装置和列车运行超速防护系统，核心功能是在司机室复示地面信号机的信号，并在司机出现操作失误时对自动列车实施紧急制动，

11、保证行车平安。列控系统根据功能要求和系统配置共分为五个等级,目前我国高速铁路主要使用的是具有我国核心自主知识产权的CTCS-2级和CTCS-3级列控系统，其中CTCS-3可满足列车运营速度350km/h，追踪间隔3分钟的要求；采用目标距离连续速度控制模式和设备制动优先技术来控制列车速度以保证行车平安。目前该列控系统已在我国动车铁路线中得到了广泛应用。 行车调度指挥系统 行车调度指挥系统主要有两套核心系统：列车调度指挥系统和分散自律调度集中系统车站联锁系统 联锁系统主要功能是用于对车站进路的控制以保证站内行车作业的平安。我国铁路车站联锁设备经历了机械联锁到继电器集中联锁再到计算机联锁的转变。目前

12、非集中联锁设备已逐渐被淘汰，随着信号技术的开展，计算机联锁将逐步取代继电器集中联锁。计算机联锁相对继电器联锁的优势明显，主要表现为：功能更加完善，尤其是功能扩展方面不受站场地理位置限制，只需通过增加少量硬件即可完成；信息量大，利用网络可与行车调度指挥系统、列控系统联网，交换信息，以实现整个信号系统协调工作；有自检功能，可联网远距离诊断，易于维护；体积小、功耗低，性价比高。 1989年，由中国铁道科学研究院研制的计算机联锁系统在郑州北编组站投入使用，首次应用于国家铁路。随着高速铁路的开展，我国对计算机联锁采用了引进后进行二次开发的策略，例如目前广泛使用的TYJL-ADX型，DS-K5B型，iLO

13、CK型计算机联锁系统都是利用国外的硬件配合我国自行开发的软件，既保证系统的稳定性，又适应了我国铁路运输和联锁的具体需求。目前我国有约2,500个站场已使用计算机联锁，但由于客观原因，站场电气联锁设备改造的进程仍然较慢，尤其对列车超过160km/h的区段以及所有高速铁路车站今后几年内均应升级换代至计算机联锁。 二、我国铁路通信、信号系统的开展方向 随着我国高速铁路的跨越式开展，铁路通信信号作为高铁核心技术的重要组成局部，也迎来了高速开展的黄金时期。目前，我国铁路通信信号技术已经迈上了新的台阶，尤其是通过引进吸收国外先进技术、我国已研发出了CTCS、TDCS、CTC等一大批有自主核心技术的铁路通信

14、、信号控制系统，在利用计算机、通信、控制技术方面取得了长足的进步。中国高速铁路的开展需求决定了铁路通信信号的开展方向，不仅对行车平安保障有了更高的标准，还要求通信信号技术能够实现高速铁路站间接发车作业和区间运行的自动化，提高通过速度与列车密度，大大增强高铁运营效率。 1、铁路通信的开展方向 优化传统铁路通信网 我国中长期铁路网规划要求铁路信息化按照数字化、网络化、宽带化、综合化的原那么对传统的铁路数据通信网络进行系统优化，推动新型通信业务在铁路中的应用。主要有以下几点： 构建一个以IP数据网为核心的信息化综合数据通信平台，在该平台中实现对干线及区段调度的联网并通，实现调度通信数字化。 增强无线

15、通信中继设备的性能，提高可靠性；推广光纤直放技术，对无线列车调度区间内的设备实施远程监控。 统一无线列车调度系统使用频率。对长干线的列车要逐步统一，对地区间列车要制定频率规划方案，尽量防止在列车运行中司机的频率转换操作。 考虑铁路运营营销需求，面向社会提供统一号码通信接入平台，增强效劳功能。 大力开展GSM-R技术 目前我国铁路对GSM-R技术应用的还不够充分，如有的线路利用GSM-R技术参与列车运行控制，而有的线路仅将其作为一种进行数据传输的移动通信手段。今后我国应重点围绕客运专线建设，做好对GSM-R移动通信核心网的整体布局规划并加大沿线无线网络的建设，全面推进高速铁路无线通信设备的技术进

16、步。 建设综合视频监控技术平台 为满足平安监控需要，需要建设综合视频监控技术平台，主要应用在几点：对铁路重点线路设备的监控；对客运车站重点区域的监控；对编组站货运装载区的监控；对关键平安设备的监控。具体实施过程中需要对铁道部和各铁路局监控中心进行统一规划，调整监控网络结构，统一IP地址，目标是建成一个全铁路系统共享的视频网络平台。 建设应急救援指挥通信系统 为应对突发事件及自然灾害，需要建立应急救援指挥通信系统。能够实现紧急事件现场的语言、图像传输，保证数据的及时接入和传送，并能够与防灾平安监控系统、综合视频监控系统互联，实现平时平安监控和应急通信相结合，资源共享。 2、铁路信号的开展方向 铁

17、路信号的开展趋势是与通信、计算机及控制技术结合的越来越紧密，具体技术升级表现为由地面固定信号控制转变到列车车载设备控制，由开环控制到闭环控制，由分散控制到区段集中控制，由信号机简单控制到速度综合控制等。 列控系统和调度指挥系统的开展 争取实现铁路路网之间的列控系统互通，满足对时速160-350km的列控要求，实现CTCS不同等级之间的自动转换，到达技术标准、平台根本统一，满足动车组在任何交路的跨线运行。 TDCS争取实现所有干线、支线全面覆盖，CTC方案到2021年实现繁忙干线、煤运通道根本覆盖，全线路根本建成自动化的调度指挥系统。 闭塞与机车信号的开展 以ZPW-2000自动闭塞设备为根本制

18、式，针对其可靠性和易维护性进行二次设计，逐步统一我国铁路自动闭塞制式并淘汰落后制式的闭塞设备；在加装区间检查设备的根底上，将半自动闭塞升级为自动站间闭塞。对我国目前使用的一体化机车信号车载系统设备JT-C2000型进行系统的升级换代，争取使机车信号实现全路通用。 计算机联锁 计算机联锁系统要全线统一操作界面、互联网接口协议、外观形式、机柜尺寸等；进一步完善、提高我国研发的计算机联锁在故障容错、系统维护等方面的功能，力争到达国际先进水平；新线要上的计算机联锁要以3取2式或2乘2取2式为主，限制6502继电器联锁和双机热备型计算机联锁的开展。 通信信号设备 新开发的通信、信号电子设备需要具备信息联网、智能诊断等功能；室外设备需要质量可靠，做到少修易修；电缆、电源要求标准统一，实现模块化设计。 总的来说，现代铁路通信、信号技术要满足我国铁路高速、重载、大密度的开展需要，在平安性、稳定性及功能性方面为铁路现代化开展提供重要支撑。随着通信技术、计算机技术、网络技术和自动控制技术的开展及其在铁路领域的应用，现代铁路通信、信号系统的功能和内涵已发生了很大的变化，铁路通信、信号系统正朝着系统化、网络