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、性價比高,必然成為國家綜合交通運輸體系中的骨干。在一個相當(dāng)長的時期內(nèi),不斷擴大路網(wǎng)規(guī)模、優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高路網(wǎng)質(zhì)量,逐步建成四通八達(dá)、安全可靠、方便快捷的現(xiàn)代化鐵路網(wǎng)是中國一項基本政策。隨著國家能源與環(huán)境保護(hù)政策的完善,鐵路作為國家基礎(chǔ)設(shè)施必將以新的現(xiàn)代化面貌,獲得更加迅速的發(fā)展。在中國經(jīng)濟(jì)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,就與鐵路運輸安全生產(chǎn)密不可分,并逐步從以人(車務(wù)人)保安全迅速發(fā)展成以設(shè)備保安全、以系統(tǒng)保安全的專業(yè)部門。并隨著社會科學(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(xiàn)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(tǒng)鐵路通信信號的主要作用
傳統(tǒng)的鐵路通信主要是兩大業(yè)務(wù),一是鐵路電報,包括預(yù)確報;二是鐵路電話,包括調(diào)度指揮。其面向鐵路運輸一是通信聯(lián)系、溝通情況、電話指揮,二是提供列車編組信息,以便沿線和編組站調(diào)車作業(yè)。
傳統(tǒng)的鐵路信號主要是“信聯(lián)閉”三大功能,均是從車務(wù)行車作業(yè)中分離 出來的業(yè)務(wù)。主要是通過信號設(shè)備為行車提供正確的信號顯示,確保進(jìn)路聯(lián)鎖正確,實現(xiàn)兩站之間的半自動或自動閉塞。
鐵路通信信號開始只是提供安全保證,隨著電氣設(shè)備的引入,逐步實現(xiàn)了電氣集中與自動閉塞。電氣集中使得進(jìn)路辦理自動化,自動閉塞使得一個站間可以同時運行多列列車(初期鐵路列車要站站停車辦理閉塞),調(diào)度集中可以使得調(diào)度員遠(yuǎn)程遙控指揮列車運行,逐步向行車指揮自動化、提高接發(fā)車作業(yè)效率和通過能力、減輕人員勞動強度等方面發(fā)展。也就是說,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(chǔ)上實現(xiàn)鐵路運輸?shù)慕影l(fā)車作業(yè)和區(qū)間運行自動化,大大提高了通過速度與列車密度。
現(xiàn)代化鐵路鐵路通信信號的發(fā)展方向
現(xiàn)代化鐵路的實現(xiàn),一是要有足夠發(fā)達(dá)的鐵路網(wǎng),消除鐵路對國民經(jīng)濟(jì)的瓶頸制約;二是大力發(fā)展和建設(shè)電氣化鐵路,提高電氣化鐵路的比重;三是建設(shè)高速鐵路網(wǎng)并在繁忙線路實現(xiàn)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(biāo)就是旅客運輸高速化、舒適化、快捷化;貨物運輸重載化、專業(yè)化、便捷化;全面滿足國民經(jīng)濟(jì)對鐵路運輸?shù)男枨?。?008年起中國鐵路將進(jìn)入高速鐵路時代,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(shè)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之不易的大好機遇,關(guān)心客運專線建設(shè),為中國高速鐵路電務(wù)技術(shù)裝備建設(shè)與發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
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(zhàn),同時也為鐵路通信信號提供了非常良好的發(fā)展機遇。隨著高速鐵路的興起,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),迅速實現(xiàn)5個轉(zhuǎn)變,即由地面固定信號控制到列車車載設(shè)備控制的轉(zhuǎn)變;由開環(huán)控制到閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)變;由分散孤立的控制到成區(qū)段集中控制的轉(zhuǎn)變;由信聯(lián)閉簡單控制到速度綜合控制的轉(zhuǎn)變;由廣播式簡單通信到點對點和點對多點的多功能移動通信轉(zhuǎn)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(tǒng)的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、電話交換網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。與中長期鐵路規(guī)劃相匹配,根據(jù)鐵路信息化規(guī)劃和新業(yè)務(wù)要求,按照數(shù)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(shè),提高適應(yīng)鐵路信息化的能力,推動新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應(yīng)用,為運輸生產(chǎn)提供現(xiàn)代化信息通信手段。一是綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng),核心內(nèi)容就是建設(shè)以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)為代表的信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),形成鐵路自己的信息化網(wǎng)絡(luò)平臺。與此同時擴大會議電視網(wǎng),會議終端延伸到基層站段;二是進(jìn)行干線調(diào)度和區(qū)段調(diào)度的聯(lián)網(wǎng),力爭全面實現(xiàn)調(diào)度通信數(shù)字化、業(yè)務(wù)綜合化。將逐步推廣大容量數(shù)字調(diào)度通信交換機(2000-4000線)和觸摸屏調(diào)度臺,進(jìn)一步提高調(diào)度通信服務(wù)質(zhì)量。三是對無線列調(diào)區(qū)間設(shè)備實施遠(yuǎn)程監(jiān)控,提高無線通信系統(tǒng)區(qū)間中繼設(shè)施的可靠性,推廣采用具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的光纖直放技術(shù),研究綜合使用區(qū)間中繼設(shè)備提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。四是適應(yīng)機車交路的調(diào)整,逐步統(tǒng)一長大干線的既有無線列調(diào)系統(tǒng)使用頻率,研究地區(qū)的頻率規(guī)劃方案,做到點線結(jié)合,既要減少司機的頻率轉(zhuǎn)換操作,又要優(yōu)化系統(tǒng)的使用頻率,減少或避免列車運行途中的頻率或制式轉(zhuǎn)換。五是適應(yīng)鐵路客貨運營銷的需要,建立鐵路客運、貨運、公安等部門面向社會綜合使用的統(tǒng)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、性價比高,必然成為國家綜合交通運輸體系中的骨干。在一個相當(dāng)長的時期內(nèi),不斷擴大路網(wǎng)規(guī)模、優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高路網(wǎng)質(zhì)量,逐步建成四通八達(dá)、安全可靠、方便快捷的現(xiàn)代化鐵路網(wǎng)是中國一項基本政策。隨著國家能源與環(huán)境保護(hù)政策的完善,鐵路作為國家基礎(chǔ)設(shè)施必將以新的現(xiàn)代化面貌,獲得更加迅速的發(fā)展。在中國經(jīng)濟(jì)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,就與鐵路運輸安全生產(chǎn)密不可分,并逐步從以人(車務(wù)人)保安全迅速發(fā)展成以設(shè)備保安全、以系統(tǒng)保安全的專業(yè)部門。并隨著社會科學(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(xiàn)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(tǒng)鐵路通信信號的主要作用
傳統(tǒng)的鐵路通信主要是兩大業(yè)務(wù),一是鐵路電報,包括預(yù)確報;二是鐵路電話,包括調(diào)度指揮。其面向鐵路運輸一是通信聯(lián)系、溝通情況、電話指揮,二是提供列車編組信息,以便沿線和編組站調(diào)車作業(yè)。
傳統(tǒng)的鐵路信號主要是“信聯(lián)閉”三大功能,均是從車務(wù)行車作業(yè)中分離 出來的業(yè)務(wù)。主要是通過信號設(shè)備為行車提供正確的信號顯示,確保進(jìn)路聯(lián)鎖正確,實現(xiàn)兩站之間的半自動或自動閉塞。
鐵路通信信號開始只是提供安全保證,隨著電氣設(shè)備的引入,逐步實現(xiàn)了電氣集中與自動閉塞。電氣集中使得進(jìn)路辦理自動化,自動閉塞使得一個站間可以同時運行多列列車(初期鐵路列車要站站停車辦理閉塞),調(diào)度集中可以使得調(diào)度員遠(yuǎn)程遙控指揮列車運行,逐步向行車指揮自動化、提高接發(fā)車作業(yè)效率和通過能力、減輕人員勞動強度等方面發(fā)展。也就是說,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(chǔ)上實現(xiàn)鐵路運輸?shù)慕影l(fā)車作業(yè)和區(qū)間運行自動化,大大提高了通過速度與列車密度。
現(xiàn)代化鐵路鐵路通信信號的發(fā)展方向
現(xiàn)代化鐵路的實現(xiàn),一是要有足夠發(fā)達(dá)的鐵路網(wǎng),消除鐵路對國民經(jīng)濟(jì)的瓶頸制約;二是大力發(fā)展和建設(shè)電氣化鐵路,提高電氣化鐵路的比重;三是建設(shè)高速鐵路網(wǎng)并在繁忙線路實現(xiàn)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(biāo)就是旅客運輸高速化、舒適化、快捷化;貨物運輸重載化、專業(yè)化、便捷化;全面滿足國民經(jīng)濟(jì)對鐵路運輸?shù)男枨?。?008年起中國鐵路將進(jìn)入高速鐵路時代,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(shè)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之不易的大好機遇,關(guān)心客運專線建設(shè),為中國高速鐵路電務(wù)技術(shù)裝備建設(shè)與發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
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(zhàn),同時也為鐵路通信信號提供了非常良好的發(fā)展機遇。隨著高速鐵路的興起,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),迅速實現(xiàn)5個轉(zhuǎn)變,即由地面固定信號控制到列車車載設(shè)備控制的轉(zhuǎn)變;由開環(huán)控制到閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)變;由分散孤立的控制到成區(qū)段集中控制的轉(zhuǎn)變;由信聯(lián)閉簡單控制到速度綜合控制的轉(zhuǎn)變;由廣播式簡單通信到點對點和點對多點的多功能移動通信轉(zhuǎn)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(tǒng)的鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、電話交換網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。與中長期鐵路規(guī)劃相匹配,根據(jù)鐵路信息化規(guī)劃和新業(yè)務(wù)要求,按照數(shù)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(shè),提高適應(yīng)鐵路信息化的能力,推動新型通信業(yè)務(wù)在鐵路的應(yīng)用,為運輸生產(chǎn)提供現(xiàn)代化信息通信手段。一是綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng),核心內(nèi)容就是建設(shè)以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)為代表的信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),形成鐵路自己的信息化網(wǎng)絡(luò)平臺。與此同時擴大會議電視網(wǎng),會議終端延伸到基層站段;二是進(jìn)行干線調(diào)度和區(qū)段調(diào)度的聯(lián)網(wǎng),力爭全面實現(xiàn)調(diào)度通信數(shù)字化、業(yè)務(wù)綜合化。將逐步推廣大容量數(shù)字調(diào)度通信交換機(2000-4000線)和觸摸屏調(diào)度臺,進(jìn)一步提高調(diào)度通信服務(wù)質(zhì)量。三是對無線列調(diào)區(qū)間設(shè)備實施遠(yuǎn)程監(jiān)控,提高無線通信系統(tǒng)區(qū)間中繼設(shè)施的可靠性,推廣采用具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的光纖直放技術(shù),研究綜合使用區(qū)間中繼設(shè)備提供多業(yè)務(wù)的技術(shù)裝備。四是適應(yīng)機車交路的調(diào)整,逐步統(tǒng)一長大干線的既有無線列調(diào)系統(tǒng)使用頻率,研究地區(qū)的頻率規(guī)劃方案,做到點線結(jié)合,既要減少司機的頻率轉(zhuǎn)換操作,又要優(yōu)化系統(tǒng)的使用頻率,減少或避免列車運行途中的頻率或制式轉(zhuǎn)換。五是適應(yīng)鐵路客貨運營銷的需要,建立鐵路客運、貨運、公安等部門面向社會綜合使用的統(tǒng)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。圍繞客專鐵路建設(shè)重點抓好GSM-R移動通信網(wǎng)建設(shè)。這里分為兩大部分,一是GSM-R核心網(wǎng)整體布局與建設(shè),二是沿線無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。GSM-R初期在應(yīng)用上有兩種情況,一是參與列車運行控制,如青藏線格拉段、大秦線以及實施中的武廣客專;二是不參與列車運行控制,如膠濟(jì)線、京津城際,只為車地、人員提供一種移動通信手段,取代并增強以往的無線列調(diào)通信系統(tǒng)。
?。?)滿足鐵路客運服務(wù)和安全監(jiān)控需要,建設(shè)綜合視頻監(jiān)控技術(shù)平臺。應(yīng)用對象主要四個方面,一是重點線路設(shè)備監(jiān)控,如青藏線格拉段綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng);二是客運車站重點區(qū)域監(jiān)控,如動車組站臺、候車區(qū)監(jiān)控;三是編組站貨運裝載監(jiān)控;四是關(guān)鍵安全設(shè)備監(jiān)控。在具體實施上,規(guī)劃建設(shè)鐵路局和鐵道部監(jiān)控中心,調(diào)整視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),統(tǒng)一IP地址,形成鐵路綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基本框架,目標(biāo)是建設(shè)一個鐵路共享一個視頻網(wǎng)絡(luò)平臺,為各類動態(tài)圖像傳送業(yè)務(wù)提供通信平臺。
?。?)建設(shè)應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)。結(jié)合客運專線建設(shè),建成北京、上海等鐵路局的應(yīng)急救援指揮中心應(yīng)急通信系統(tǒng),實現(xiàn)緊急事件指揮的現(xiàn)場話音、圖像、數(shù)據(jù)的接入和傳送功能,并能與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián),實現(xiàn)平時監(jiān)控與應(yīng)急通信的結(jié)合,實現(xiàn)資源共享最大化。
鐵路信號的發(fā)展方向
?。?)列控系統(tǒng)(CTCS)方面。中國鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)體系的宏觀目標(biāo)要求,一是適應(yīng)中國既有信號裝備現(xiàn)狀;二是實現(xiàn)路網(wǎng)之間互連互通;三是滿足最高速度160~350km/h列控要求。CTCS分為5級,面向ATP技術(shù)層次分為三級:面向既有線提速即160~200km/h和客貨共線新建鐵路即200~250km/h的CTCS-2級,面向高速鐵路即300~350km/h的CTCS-3級,面向移動閉塞的CTCS-4級。
其主要設(shè)備分為地面、車載設(shè)備兩大部分:地面在ZPW-2000自閉的基礎(chǔ)上,通過增設(shè)車站列控中心、RBC以及點式應(yīng)答器(含LEU),滿足車載設(shè)備所需要的移動授權(quán)和線路數(shù)據(jù)信息,以實現(xiàn)目標(biāo)距離控制模式;車載設(shè)備由安全計算機、軌道信息接收單元(STM/TCR)、應(yīng)答器信息接收單元(BTM)、人機界面(DMI)、速度傳感器、信息接收天線等組成,通過接收軌道電路和應(yīng)答器信息,生成速度和目標(biāo)距離模式曲線,控制列車安全運行;臨時限速是CTCS的重要內(nèi)容,規(guī)定了限制速度的速度檔和長度檔,可在調(diào)度中心由調(diào)度員設(shè)置;為實現(xiàn)路網(wǎng)互聯(lián)互通,在不同CTCS級別轉(zhuǎn)換處設(shè)置具有預(yù)告、執(zhí)行功能的級間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器,實現(xiàn)級間自動轉(zhuǎn)換。CTCS列控技術(shù)體系,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、功能需求、技術(shù)平臺基本統(tǒng)一,滿足動車組在任何交路的跨線運行。
?。?)調(diào)度指揮方面。TDCS要實現(xiàn)全路全覆蓋;到2020年,繁忙干線、煤運通道基本實現(xiàn)CTC;全路行車調(diào)度指揮基本實現(xiàn)自動化。TDCS方面,已初步形成了覆蓋全路70條干線的調(diào)度指揮網(wǎng),為調(diào)度指揮的現(xiàn)代化奠定了重要基礎(chǔ)。今后主要是解決70條干線以外的172 條支線的TDCS建設(shè)任務(wù),以實現(xiàn)全路全覆蓋。
?。?)閉塞與機車信號方面。一是伴隨中東部電氣化、提速與擴能改造、設(shè)備大修等工程,逐步淘汰落后制式自閉設(shè)備;二是對ZPW-2000進(jìn)行高可靠性和可維護(hù)性再設(shè)計,并以其為基本制式,逐步統(tǒng)一我國鐵路自動閉塞制式,新上自動閉塞,干線通過能力不得低于6分鐘;三是實現(xiàn)中國機車信號車載設(shè)備JT-C(2000)型的全部升級換代,機車信號實現(xiàn)全路通用;四是半自動閉塞在加裝區(qū)間檢查的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動站間閉塞。
(4)聯(lián)鎖設(shè)備方面。一是計算機聯(lián)鎖實現(xiàn)操控界面,互聯(lián)接口協(xié)議,機柜尺寸,外觀形式的全路統(tǒng)一;二是進(jìn)一步開發(fā)計算機聯(lián)鎖在故障容錯、安全保證、系統(tǒng)維護(hù)方面的智能化功能,在可用度上達(dá)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(jié)合運輸情況,逐點試驗推廣區(qū)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(qū)域性編組站,以發(fā)展信息化駝峰綜合自動化設(shè)備為主;二是地區(qū)和中小能力駝峰,有條件時也應(yīng)發(fā)展信息化駝峰自動化設(shè)備;三是研究制造高精度的測速、測長、測重設(shè)備。
?。?)基礎(chǔ)設(shè)備方面。一是新開發(fā)電子設(shè)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,配置實現(xiàn)冗余化;二是室外通用器材在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上具備防盜防破壞功能,高質(zhì)量高可靠,壽命期內(nèi)做到少維修或無維修;三是新建、改造工程統(tǒng)籌考慮雷電和電磁兼容綜合防護(hù),實現(xiàn)分區(qū)分級綜合防護(hù);四是電纜徑路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化設(shè)計;五是信號電源統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步提高可靠性和可用度,試驗和推廣遠(yuǎn)動技術(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(shù)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(wèi)星定位技術(shù)、GIS電子地圖技術(shù)等也必將引入現(xiàn)代鐵路通信信號。
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