信号技术发展现状及趋势

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摘要：铁路信号被称为“火车之眼”。这是因为它以特定的方式实时传递列车机组人员的列车状态和道路状况，并为整个列车编组建立了一套完整、全面的设备。信息系统，大大提高了列车运行过程的安全性和有效性。随着人类高科技技术的不断变化，铁路信号技术也有了长足的进步，值得进一步的研究和探索。
关键词：铁路信号技术；发展历史；城轨交通信号；数字信号；前景
在我国，铁路是国家的重要基础设施，也是大众化的重要交通工具。截止2013年，我国已经拥有仅于次美国的全球第二大的铁路网，以及全球最大规模的高速路网。面对快速发展的现代铁路事业，不断提高铁路通信信号技术，是确保铁路运输安全、稳定的有力保障。在十余年的发展中，我国铁路通信信号技术有了长足发展，尤其是在通信信号技术一体化方向，逐步的优化与调整，与世界发达国家接轨。
1铁路通信信号技术
铁路通信信号技术就是运用通信方式对铁路运输进行相应的信息传递及处理的技术。随着铁路事业的不断发展，铁路通信信号技术也随之发生变化。铁路运输具有特殊性，而作为铁路运输核心的铁路通信信号技术，控制着其运输生产的安全性与可靠性。
2铁路信号技术在我国的发展历史及前景探索
铁路信号技术在我国发展迅速，它在相当程度上也决定了我国铁路现代化发展转化的重要前进步伐，越来越成为铁路机组设备不可或缺的重要组成部分。在早期，我国铁路信号技术主要围绕联锁系统展开技术研究及运用，秉承闭塞、列控系统技术理念，并经历了包括机械联锁、电机联锁、电气联锁和计算机联锁4个重要时期。这其中电气联锁时期还衍生了继电联锁和电锁器联锁两种设备，虽然技术类型丰富但依然还存在技术缺陷，例如在设备中严重缺乏人机对话交流环节，难以实现有效操作，且其联锁功能也不够完善，这导致许多操作无法有效实现。再一点就是它的造价极高，且占用了大量的人力物力，而所产生的经济效益回报却相对较低，无法满足行业发展需求。而后，为了迎合时代发展，实现技术革新，计算机联锁技术出现，它能够通过计算机网络来满足铁路车站之间的有效沟通联系，当前计算机联锁系统都通过控制微机作为技术内核，它是一种可靠性较高且功能性相当丰富的电子设备，能够为铁路网络提供全电子化、全信息化技术支持，对我国铁路信号闭塞系统的进化完善也有推力作用。就围绕我国铁路信号的闭塞系统建立过程来看，它就经历了电话闭塞、路签闭塞、半自动闭塞和自动闭塞4个重要阶段。目前还出现了固定、准移动和移动闭塞3个新阶段。从最早的电话闭塞说起，它就通过各个车站之间工作人员的电话沟通来实现铁路信号传递。随后路签闭塞系统出现，它将路签作为主要依据来明确列车在单个车站区间内的行驶过程，依然还属于人工操作为主的阶段。再后来所出现的半自动闭塞和自动闭塞则趋向于智能自动化，它不再过分依赖人力，而是通过计算机来规划发车车站和所有经传车站的铁路信号联通，并为列车生成行驶路线，当列车在区间内运行过程中每到一个车站，车站生成闭塞就会自动解除。这两阶段的闭塞技术目前正随着列车的提速和列车类型的不断丰富而发生改变。在未来，我国铁路提速、重载是必然发展趋势，而铁路信号也必须随之发展，满足铁路行业技术要求，从传统的模拟信号向数字信号转变，所以铁路信号技术体系中需要进一步大量引入计算机技术。通过数字信号处理来划分铁路信号时域分析和频域分析。这两种技术都不易受到外界因素干扰，特别是频域分析技术在运算精度上表现更好，能够为当前高铁路轨信号提供高质量的信号内容与传输速度。另一方面，铁路信号机的功能也在不断完善，它的可用性与故障自检能力越来越强，已经实现了与微处理机的相互结合，广泛运用到了各种联锁设备配合工业控制计算机，进一步优化了闭塞技术，保证固定闭塞逐渐朝准移动和移动闭塞方向发展进步。特别是当前许多车站都采用了移动闭塞技术，它有效摆脱了闭塞区间的信号传输限制，配合卫星导航技术就实现了信号传输控制，提高了高铁路轨运输的速度和实效性。20001年初，我国借鉴欧盟立法的ETCS强制性技术规范，建设了符合我国铁路行业发展技术形势的CTCS系统，它的主要功能目标就是保证铁路信号在各个车站之间互通互用，确保高速列车能够在铁路网络内跨线通信，拥有安全高效、低成本等特色。且该系统全程采用了车载自动闭塞和全程移动闭塞技术，配合线路优势来提高通信安全可靠性。在系统中，双向连续无线通信技术被采用，它以列车车载信号作为主要信号，配合微信定位与导航系统来实现对列车位置的实时有效监控，为列车运行提供了极为有效的速度控制与超速保护功能，对列车整体的安全性与时效性提高作用显著。
3铁路通信信号技术的新发展
3.1数字信号处理技术
计算机信息技术的不断发展，为铁路通信信号技术的革新，创造了有力的外部条件。传统的铁路信号设备，在很大程度上无法满足现代铁路运输对安全的要求。所以，依托计算机信息技术，尤其是计算机高速分析计算功能，有助于提升铁路通信信号设备的性能。数字信号处理技术的出现并应用，为铁路信号信息处理技术的革新提供了支撑。相比与传统的模拟信号处理技术，数字信号处理技术的优越性比较突出。一方面，数字信号处理技术的可靠性更强，提高了铁路通信信号的可靠性；另一方面，数字信号处理技术实现了信号的实时性，这在很大程度上满足了现代铁路通信系统的发展需求。当然，数字信号处理技术在频域与时域分析领域各有优劣。频域分析的优点在于实现了高运算精度与抗干扰能力。但是，随着数字信号处理技术的不断发展与革新，诸如小波信号处理技术、ZFFT等技术的应用，实现了数字信号处理技术的新发展。例如，在我国铁路通信系统中，区间所采用的ZPW2000-A信号发送、接受等，均使用了数字信号处理技术。
3.2普通铁路与高速铁路通信兼容技术
高速铁路的快速发展，是基于现代社会发展需求的必然选择。2014年施行通车的沪昆高铁，标志着我国高速铁路发展的新阶段。但是，相比于普通铁路，高速铁路低信号的需求更多。一方面，高速铁路为确保运行的安全与稳定，其所需的信息数量明显增。另一方面，高速铁路的运行，对信号质量有了更高安全，高质的信号是高速铁路发展的重要基础。当前，我国普通铁路与高速铁路共同运用，这就强调两者兼容技术发展的必要性，以确保高速铁路与普通铁路的有效运行。
4结语
伴随着经济的发展和社会改革的深化，科技对于国民经济增长的贡献将日渐增大，数字信号处理技术应用领域也将越来越广泛，技术性能和功能性也会得到大幅度的提升。数字信号处理技术未来会向着高速度、大容量、低功耗的方向发展，数字處理技术的应用将推动社会生产和人们生活方式的变革。
参考文献：
[1]安森.数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用[J].中国新技术新产品，2017（07）.
[2]蔡馥韩.关于数字信号处理技术的应用现状与发展研究[J].中国新通信，2017（19）.
（作者单位：成都地铁运营有限公司）