浅谈铁路信号系统的发展方向

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摘要：本文介绍了中国铁路系统系统的发展以及未来铁路为适应高速、高密度和重载运输的需要，详细阐述了未来铁路信号系统的发展方向及新技术的应用。
关键词：铁路信号；自动闭塞；计算机联锁；通信信号一体化
中图分类号：X924.3文献标识码：A
1中国铁路信号系统的分类及技术演进
1.1铁路区间自动闭塞系统
铁路区间自动闭塞系统是确保铁路运输效率、区间通过能力的重要设备。
通号集团公司引进和吸收UM71制式的成功经验，自行研制了WG—21A无绝缘轨道电路及ZPW—2000无绝缘移频自动闭塞系统，分别于2001年3月和2002年5月通过了铁道部组织的技术签定，其技术水平属国内领先地位。
1.2铁路车站联锁系统
铁路车站计算机联锁系统联锁逻辑技术均是基于6502电气集中基础上发展研制的，室外道岔、信号机控制电路依然采用成熟的继电控制电路，工作方式均采用双机热备或三取二冗错方式。
随着高速铁路的迅猛发展，现有的计算机联锁系统已经愈来愈不能满足高速运营的需求，因此要充分利用计算机的综合优势，实现在6502基础上安全可靠功能的新突破，继续完善计算机联锁系统的功能。进一步研制适应客运专线和高速铁路的联锁技术条件，开发相应的计算机联锁。同时，借鉴德、法、日等国发展区域计算机联锁的经验，结合我国的国情和路情，积极研发区域计算机联锁。
1.3调度监督和调度集中系统
调度集中设备应保证调度员能随时控制所辖区段内的车站接、发车进路，并可根据需要，局部或全部下放或收回对车站的控制权。调度集中和调度监督设备应能实时地向调度员和其他有关人员提供所辖区段内车站及区间信号设备状态、列车运行情况的表示信息。调度集中和调度监督设备故障时，不应导致车站联锁设备和区间闭塞设备的错误动作。
调度集中（CTC）系统除具有调度监督系统的功能外，还具备了以下功能：集中遥控排列进路、试排进路或取消进路；站控、局控、遥控的授收权；储存进路的排列和触发；根据阶段计划自动排路；遥控命令 。
1.4驼峰控制系统
驼峰控制系统的主要功能是控制驼峰信号设备，提高编组站对货物列车解体、编组的作业能力。
编组站调车驼峰按技术装备不同大致可划分为：非机械化驼峰、机械化驼峰、半自动化驼峰及自动化驼峰（在机械化驼峰的基础上，进一步实现驼峰调车作业的自动化，包括驼峰溜放进路及速度控制自动化，可以实现溜放进路的自动选排，溜放钩车的自动追踪，对解体车列的推送速度及钩车溜放速度的自动调整。因而提高了钩车在编组线上的连挂率，减少或消灭钩车溜入异线等，从而提高了驼峰的改编能力，进一步提高了整个编组站的作业效率）。机械化、半自动化驼峰、自动化驼峰调车场，应采用道岔自动集中；简易、非机械化驼峰调车场，根据需要亦可采用道岔自动集中。
全路49个大型编组站，目前已有32个实现了驼峰自动化，占总数的65.3%，基本上实现了路网性编组站和区域性编组站的驼峰自动化和半自动化。
中国通号1987年研制成功的驼峰溜放程序控制系统是全路第一个采用微机实现驼峰溜放进路程序自动控制的系统，后陆续研制成功了TW、FTK、TYWK型三种类型的驼峰自动化控制系统，在全路驼峰自动化系统占有率已达70%以上，驼峰调速自动控制已处于世界领先水平。目前编组站实现驼峰自动化控制后，如何实现货车到、解、集、编、发整个作业的自动化控制成为编组站自动化的发展方向，因此如何将现有成熟的到达、出发、编尾微机联锁及自动化驼峰技术集成在一起，实现信息资源共享是今后驼峰控制系统的主要研发方向。
1.5列控系统的发展
列控系统是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。从技术发展的趋势看，列控系统是向着数字化、自动化、网络化的方向发展的，其主要作用是保证列车行车安全、提高运输效率。
2铁路信号系统的发展方向
2.1故障—安全技术的发展
进一步提高故障—安全技术是发展高可靠性和高安全性铁路信号系统的基础。高可靠性、高安全性的故障—安全核心设备出现了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同结构形式，其同步方式有软同步和硬同步。西门子公司、阿尔斯通公司、日本日信公司等推出了不同类型的采用硬件同步方式的安全型计算机。故障—安全技术的提高为高可靠和高安全的铁路信号系统的发展打下坚实的基础。
2.2实时操作系统开发平台
实时操作系统（RTOS）开发平台是目前流行的嵌入式系统的软件开发平台。其最为关键的部分是实时多任务内核。在铁路运行控制等安全性要求很高的系统中引入RTOS，可以有效的解决系统的安全性和嵌入式软件开发标准化的难题。基于RTOS开发出的程序，具有较高的可移植性，可实现90%以上设备独立，从而有利于系统故障—安全的实现。另外一些成熟的通用程序可以作为专家库函数产品推向社会，嵌入式软件的函数化、产品化能够促进行业交流以及社会分工专业化，减少重复劳动，提高知识创新的效率。
2.3数字信号处理新技术的应用
随着铁路运输提速、重载的发展，基于分立元件和模拟信号处理技术的传统信号设备已不能满足铁路运输安全性和实时性的要求，数字信号处理技术（DSP）为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。
数字信号处理中，传统的时域分析法和频域分析法各有所长，在现有的信号系统设备中，均有所应用。如何在现有的基础上进一步提高信号系统的安全性，需要我们不断地研究和推广应用新的数字信号处理技术。
2.4计算机网络技术的发展
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和智能化。
现代铁路信号系统不是各种信号设备的简单组合，而是功能完善、层次分明的控制系统。系统内部各功能单元之间独立工作，同时又互相联系，交换信息，构成复杂的网络化结构，使指挥者能够全面了解辖区内的各种情况，灵活配置系统资源，保证信号系统的安全高效。
2.5通信技术与控制技术相结合，实现通信信号一体化
随着计算机技术、通信技术和控制技术的飞速发展，传统的以轨道电路作为信息传输媒体的列车运行控制系统面临着挑战。基于通信的的列车运行控制系统（CBTC）在地铁项目中已经得到了比较广泛的应用，在大铁上代替传统的列车控制系统也将成为必然。CBTC系统具有以下特点：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。其中又可分为短距离传输（指1m以内）和较长距离传输的移动通信。它们仍然保留闭塞分区，其中最简易方式CBTC仍采用固定的闭塞分区，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，这种简易形式仍然保留固定长度的闭塞分区。在CBTC中进一步发展的闭塞分区不是固定的，而是移动的。日本新干线在1995年成功开发和投入运行的COSMOS系统，则是通信信号一体化的又一个成功案例。该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。另外成功地应用了安全光纤局域网，使之成为联锁系统、列车运行控制系统的安全传输通道，达到通信技术与信号安全技术的深度结合，实现了通信信号一体化
结语
铁道部《铁路主要技术政策》明确指出：铁路信号与通信的技术发展方向是数字化、网络化、智能化、综合化。铁路通信信号技术的发展必然是和计算机技术、信息技术、网络通信技术紧密相关，相互交融， GPS卫星定位技术、GIS电子地图技术等也必将引入现代铁路通信信号。总之，铁路信号系统将向低成本、高效率、高安全、高可靠及信息化、智能化、网络化和综合自动化的方向发展。
参考文献
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