基于计算机的铁路通信技术研究

DougSchroe

摘要：通信系统是铁路运输期间传输信号的核心体系，在铁路工程建设阶段是重要的项目组成。新时期交通行业的快速发展对铁路建设提出更多的要求，尤其是铁路通信结构的优化改进变得尤为关键。计算机技术是现代科技的典型代表，将其作为铁路通信的操作平台可提高通信效率，为铁路建设创造更多的经济收益。分析基于计算机的铁路通信工程建设，以不断提升信息传递和处理的质量。
关键词：计算机；铁路通信；技术；工程建设
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120039-01
1 铁路通信及其分类
铁路通信按通达地区和范围可分为铁路长途通信、铁路地区通信、铁路区段通信和铁路站内通信等；按通信的业务性质可分为铁路公用和专用通信。铁路长途通信是经过长途传输设备连接的铁路电话、电报和数据通信，使用人工交换机和长途自动交换机，存储程序控制电子交换机也用于长途交换。铁路地区通信为同一地区的铁路系统用户间的通信，主要是采用电话通信，通过长途交换设备可接长途通信网，设置市话中继线可接入市话系统。地区通信一般使用电缆传输，将广泛采用存储程序控制数字交换机。铁路区段通信为铁路沿线各部门用于指挥、调度、行车、管理等公务的专用通信系统，包括调度电话、站间行车电话、基层业务电话、区间电话和列车预报确报电报等。铁路站内通信用于铁路站场各种作业指挥和生产联系，采用站场有线电话、站场无线电话、站内电报和电视，以及站场扩音和信息控制。
2 基于计算机铁路通信系统的优势
社会经济的快速发展为交通行业创造了诸多有利的条件，铁路运输作为现代交通的重要枢纽发挥了多方面的作用。从发达国家的铁路通信系统来看，计算机平台呈现出来的优势包括：
1）自动性。计算机平台自身配备了一体化操作流程，可对铁路运输期间的多种信息实施自动化处理。铁路运输环节涉及到客流信息、货物信息、交通信息等主要内容，若采用传统人工信息处理方式则会增大操作难度。利用计算机操作系统能够及时捕捉交通运输需要的信息，尽快对各类信息详细地处理。2）安全性。近年来铁路车辆行驶的速度大幅度加快，但国内铁路运输意外事故发生率也明显上升，这多数是由于信号系统传输信息的不及时而引起故障，破坏了完整的通信流程。利用计算机取代人员操控保证了信号传递的安全性，特别是监测系统发现异常信号后可在短时间内提示操控人员紧急制动处理。3）高效性。信息传递的“滞后性”是铁路通信工程普遍存在的问题，也是限制交通运输效率的关键因素。铁路运输车辆次序繁忙且客流量大增，原先设计的通信模块功能已适应不了信号处理的要求，铁路运输生产和工程建设期间的信息传输率大大降低。基于计算机的铁路通信模块优化了信息调控处理的速率。
3 基于计算机的铁路传输技术
铁路运输生产和建设中，利用各种通信方式进行各种信息传送和处理的技术与设备。铁路通信是以运输生产为重点，主要功能是实现行车和机车车辆作业的统一调度与指挥。但因铁路线路分散，支叉繁多，业务种类多样化，组成统一通信的难度较大。为指挥运行中的列车必须用无线通信，常见的铁路传输技术如下：
1）SDH传输技术。SDH是取代PDH的新数字传输网体制，主要针对光纤传输，是在SONET的标准基础上形成的。它把信号固定在帧结构中，复用后以一定的速率在光纤上传送。SDH是在电路层上对信号进行复用和上下。当带着信号的光纤通ODF（光纤分配架）进入ADM时，信号必须通过O/E转换和设备上的支路卡才能下成2Mb/s的基本电信号，并经过通信电缆和DDF（数字配线架）接到用户接口或基站BTS（基站收发信机）。2）ATM网络传输技术。ATM是一种基于信元的交换和复用技术，即一种转换模式，在这一模式中信息被组织成信元。它采用固定长度的信元传输声音、数据和视频信号。每个信元有53个字节，开头的五个字节为信头，用以传输信元的地址和其他一些控制信息，后面的48个字节用以传输信息。利用标准长度的这种数据包，通过硬件实现数据转换，这比软件更快速、经济、便宜。同时，ATMI作速度有很大的伸缩性，在光缆上可以超过2.5Gbps。3）MSTP传输技术。MSTP依托于SDH平台，可基于SDH多种线路速率实现，包括155Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面，MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口，继续满足TDM业务的需求；另一方面，MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。4）RTK GPS网络传输技术。随着GPS无验潮测深技术应用的不断深入，传统电台数据链的传输模式已不能满足长距离RTK作业的需要。而网络RTK技术则是利用网络来取代UHF电台进行数据传输，它传输距离远，信号稳定，抗干扰性强，已成为数据链传输的新宠。通用分组无线业务GPRS，是在GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，GSM是一种使用拨号方式连接的电路交换数据传送方式。GPRS利用现有通信网的设备，通过在GSM网络上增加一些硬件和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体。5）WDM传输技术。WDM（或DWDM）是在光纤上同时传输不同波长信号的技术。其主要过程是将各种波长的信号用光发射机发送后，复用在一根光纤上，在节点处再对耦合的信号进行解复用。WDM（或DWDM）系统在信号的上下上既可以使用ADM、DXC，也可以使用全光的OADM和OXC，WDM（或DWDM）是基于光层上的复用，它和SDH在电层上的复用有着很大的区别。同时，通过OADM进行光信号的直接上下，无需经过O/E转换。
4 通信系统的日常维护工作
基于计算机的铁路通信系统在功能上实现了巨大突破，但在实际使用阶段还需加强多方面的维护管理，不仅降低了系统故障的发生率，也提高了人员操作的便捷性。根据实际应用情况看，有线通信、无线通信、光纤通信等技术与计算机技术联用要从软硬件两方面采取维护措施。
1）软件维护。铁路通信软件维护的重点在于计算机网络安全的控制，结合必要的安全监控及操作控制方法限制非法者的入侵，以防故意破坏通信系统的安全性。如：对铁路通信网络设置访问权限，未经允许不得参与网络系统的操作控制，避免通信指令及数据信号改动带来的不便。2）硬件维护。硬件维护的关键是对通信设备的监管。一是定期检测故障，对正在使用的通信设备及网络设备综合检查，发现异常问题应尽快更换装置；二是定期更新设备，部分通信设备使用时间较久后应尽快更换新装置或元件，以免因长期使用造成故障率的提升。3）综合维护。除了从软硬件方面采取维护措施外，还应顾及到铁路通信工程的其它方面。综合维护方案的制定围绕技术、人员、设备等方面加强监督管理，如：从技术上引进国内外先进科技，提高通信系统的传输性能；从人员方面搞好专业培训，增强他们参与业务的能力。
5 结论
综上所言，为了保障铁路运输安全、高效、稳定的运行，引用计算机操作平台辅助铁路通信是必不可少的。随着社会交通系统的进一步完善，先进通信系统对信号传递的作用不容忽视。因而，国家在投资铁路工程建设时也应积极配备高性能的通信模式，使各类交通信息定点定位地传输。
参考文献：
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[2]陶金武，铁路通信工程建设阶段的难点分析[J].辽宁科技，2011，32（10）：8-11.