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铁路信号管理系统的优缺点与趋势简述

【摘要】随着信息技术的快速发展而逐渐完善高速铁路网络,并且进一步对铁路信号管理系统提出较高的要求.从目前铁路信号管理系统的特征出发,其虽然具备高科技化、高效率化及高信息化的特点,但在具体应用的过程中还需要对铁路信号管理系统的优缺点找准,从而在科技不断进步中,对铁路信号管理系统的发展趋势加以探索.

【关键词】铁路信号优缺点；网络管理；信息化

引文

铁路信号管理系统主要是对铁路的具体运行加以协调,铁路信号管理系统所能够发挥出的管理效果直接决定着铁路运输安全.将传统铁路信号管理系统的不足克服,并且找出当前铁路信号管理系统的不足之处,探索其发展趋势,为铁路网络全面发展提供保障.

一、我国铁路信号系统的现状分析

我国铁路因为历史的原因,在诞生初期由不同的外国资本控制,所以缺乏统一规划,导致信号不统一,设备简陋,制式混乱,器材规格各异.我国铁路信号系统在建国以后,经过50 多年的建设,己基本达到体系完整、产品配套、信号统一的成熟阶段,使由机械信号向以继电技术为主、逐步向电子信号系统过渡的转变得以实现.但当前的铁路信号系统随着我国经济的快速增长而表现出如下不足之处.

(一)尚须进一步提高自动化程度

即便继电技术成熟,但因为设备体积较大,智能控制和联网集中监测难以实现.在工业控制领域中,随着微电子技术的发展而逐渐淘汰继电控制技术,PLC、微机控制等智能控制技术对其取而代之.我国铁路信号系统与工业控制领域相比,还对继电控制设备大量采用,虽然也对一些计算机智能控制设备逐渐釆用,但发展步伐较慢,大规模的综合控制体系难以形成,在整体效率及优化资源配置提高方面的效果不够明显.

(二)安全性不够高

行车调度指挥工作受到自动化程度的限制而对人力过多依赖,列车的控制也主要依赖司机观察与判断地面信号.行车调度指挥工作随着列车速度的提高以及密度的增加而越来越繁忙,在长时间的工作中调度员容易出现疏忽,不仅会使工作效率降低,也会对列车的安全运行造成直接的影响.而当列车速度超过160km/h后,仅仅依靠司机的视力己经对列车安全运行无法保证.

(三)管理分散

由于铁路系统是一个整体,所以,不同时间、不同地区的情况差异很大.现有的铁路信号系统中的通信手段较为落后,而且信息传递速度慢,从整体上无法合理配置资源,尽管已经对微机监测系统所安装,但还没有真正地发挥作用.

二、新技术在铁路信号管理系统的应用

(一)实时操作系统开发平台

实时操作系统平台是目前被广泛使用的平台之一,其实质上是一种较为流行的嵌入式系统软件开发平台.该平台最为关键的部分则是能够实现实时多任务内核,其所涵盖的基本功能主要包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理及消息管理等多种管理功能,满足交互要求.伴随着嵌入式系统及软件的应用程序逐渐增加,容错性与安全性成为一个亟需解决的问题,但依旧不可否认该操作平台的优势与价值.

(二)数字信号处理技术

数字信号处理技术随着铁路运输的发展而已经在铁路信号管理系统当中出现,从而成为信息处理过程中一个很好的解决办法.数字信号处理技术的应用与模拟信号处理技术相比较而言则更具可靠性与实时性要求.数字信号处理技术在应用方面又被划分为时域分析与频域分析两种,各自都有其发展优劣势,需要依据情况做好数字信号处理技术的选择.

(三)通信及控制技术

计算机技术、通信技术和控制技术的飞速发展,传统的铁路网络与轨道电路作为信息传输媒介的列车运行控制系统已经无法满足要求.利用3C 技术替代传统的轨道电路技术,构成一个新型的列车控制系统十分必要.通信及控制技术在铁路信号管理方面的运用,为保持管理系统的高效性提供了坚实保障.

三、铁路信号管理系统的优缺点

从以上的研究当中可以发现,新技术已经不断地出现在铁路信号管理系统当中,且得到广泛应用,为铁路信号管理系统带来新的特点.但伴随着铁路交通出行的需求量增加,安全第一已经成为铁路工作奉行的第一使命.传统铁路信号管理系统已经无法满足信号传输的基本要求,存在一定的发展缺陷.而新型铁路信号管理系统具有一定的优势.

(一)传统铁路信号管理系统的缺点

传统的铁路信号管理系统受制于技术条件方面的限制与影响,其缺陷主要表现在三个方面：其一,在铁路信息的传递过程中发送的频率较低,并且只能够实现信息单一方向的传递.这种信息传递的不及时性,主要是由铁路钢轨效应决定的.其二,信息的传送不够精准.在高速铁路出现之前,传统铁路的铁轨有相关的标准与要求,且运行速度受到限制.这种情况下,信息的传递准确性与即时性则显得不那么重要,并不会影响列车运行安全.而高速铁路对信息的精准性要求较高,也需要全新的铁路运行系统支撑其运行信息要求.

(二)新型铁路信号管理系统的优点

从传统的铁路线路管理系统的缺点分析可以发现,在当时的历史时期,铁路信号管理系统受制于技术手段的限制,已经无法满足现代铁路网络对于铁路信息管理的基本要求.相比较而言,新型铁路信号管理系统的优点主要表现在以下几个方面：一是在信息传递的过程中,信息的精准度较高.新型铁路信号管理系统基本实现了信息的流通与交换,属于一种双向的信息交流模式,使得列车与地面之间能够建立一种信息交换关系.即便列车处于一种行驶的状态下,也能够通过精准的卫星定位系统很好地判断与定位列车的精准位置及移动速度,做好实时追踪.二是效率有很大的提升.高速铁路已经成为现代交通网络格局中不可或缺的组成部分,高速铁路的发展对信息有较高的要求,不允许出现丝毫的误差,否则不仅会导致事故的产生,还会造成人民财产的损失与国家大宗货物运送安全威协.在无线信号维护与网络信息管理系统控制下,新型铁路信号管理系统正在逐渐与新型铁路的发展走向融合.

（三）铁路信号管理系统的特点

铁路信号管理系统作为高速铁路发展的核心,其发展特点主要表现为高科技化.铁路信号管理系统信号传输过程主要是借助无线信号与精准的全球卫星定位系统,在各项技术的支撑作用下建立一个信息传输平台,将高速列车在快速运行中的各项突发状况与基本参数传回地面控制中,维护铁路安全,让现代铁路在高科技化的影响下走向新的发展空间.

四、铁路信号管理系统的发展趋势

铁路信号管理系统的发展趋势探索,主要是从当前铁路网络的发展现状入手,提出其未来发展中需要不断完善的内容,从而有针对性地做出推测与趋势分析.

(一)进一步强化系统安全性

在计算机的控制作用下,铁路信号管理系统要保证安全、可靠、不间断的持续性运行,满足高速列车在全天全时段的安全运行.铁路信号管理系统应该进一步强化系统的安全性,在系统的运行当中,需要做好监控措施,以便于第一时间发现问题.信息的传递方面,近距离上做好机车与人员之间的信息交互,为运行提供条件.铁路信号管理系统的安全性直接关系到列车的安全性,对列车安全性、可靠性以及可用性提出较高的要求.

（二）不断应用新技术改善系统运行效率

在以上研究中已经提到当前铁路信号管理系统中新技术的应用,将铁路信号管理系统推向一个新的发展高度.但在未来的高速铁路网络不断优化与发展中,对铁路信号管理系统必将提出全新的要求,要求信息的快速交互与及时交互.因此,为保持信号的传输要求,新型技术的应用十分必要.

(三)铁路信号管理系统网络化探索

未来的发展方向就是铁路信号管理系统的网络化,网络化的探索主要是为了使运输综合调度指挥的基本要求实现,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,系统内部的各单元之间处于一种相互联系的状态,将信息的交流工作做好,使一个复杂的网络化结构最终形成.在网络化的结构当中,信息的流通便捷性与铁路运行的各区域数据都有所展现,满足铁路信号管理系统资源灵活配置的基本要求,保持铁路系统安全性、高效性.

(四)提高了信号传输的可靠性

轨道电路中的信号传输是开环的,即发送者只管发送,并不能对接收者是否真正接收到信息确切知道.另外铁轨是轨道电路信号系统的传输媒质,很容易受到外界的影响,因此信号传输可靠性非常差,对高速列车控制需求不能满足.而在CBTC 系统中能对双向通信做到,通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段,通过车、地间双向信息传输,使对列车的闭环控制实现,从而将人为错误的影响大大降低,系统的可靠性更高.使铁路信号通过通信网络安全和实时地传输.

（五）通信技术与控制技术相结合,使通信信号一体化实现随着计算机技术、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）在地铁项目中比较广泛的应用,在地铁上对传统的列车控制系统替代也将成为必然.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.它们的闭塞分区仍然保留,其中最简易方式CBTC 仍对固定的闭塞分区采用,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,这种简易形式仍然对长度的闭塞分区保留固定.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COOS 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.

五、结论

因为国民经济的大动脉就是铁路,所以对国家的发展起着重要作用.由于铁路运输的成本低、效率高、安全、并且节约能源,目前世界各国都在对铁路运输技术加快研究,现代铁路的发展方向为高速、重载、高密度方向.不仅铁路信号系统是列车安全运行的保障,而且也是提高铁路效率的重要设备,是现代化铁路系统中不可缺少的部分,综上所述,铁路信号管理系统是一个动态化的系统,其发展水平需要与高速铁路的发展保持较高的一致性.这对传统系统发展中存在的一定缺陷,展现出铁路信号管理系统的相应优势,并对其未来的发展趋势做好分析,在技术手段的不断优化下保证铁路安全、高效运行.

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