信息化在铁路通信中的分析研究

冷海峰

（中铁建电气化局集团南方工程有限公司，湖北 武汉 430073）

0 引 言

随着铁路交通在我国交通体系中起着越来越重要的作用，国家对铁路通信也提出了越来越高的标准，各个铁路项目的实施过程中，都应该结合当下的通信技术发展现状，积极推进铁路通信的变革。由于铁路通信在调度和安全方面都有着不可或缺的作用，再加上无线通信、有线通信以及光纤通信等技术的发展，铁路通信信息化已然成为了当前和未来发展的主要趋势。铁路交通中的传输数据量庞大，只有积极将各种先进的信息技术应用于通信领域，才能够保障铁路通信水平的总体提升。

1 铁路通信信息化的优越性

1.1 传输速度快

信息化下的铁路通信传输效率显著提升，是常规技术下难以实现。例如，通过无线方式所构建的一体化通信系统，使得信号可以实现移动闭塞，经由通信系统就可以有效对该区域的通信加以全面管理和控制。信息化系统下的控制，可以将列车安全和高效运行作为依据，将列车的各个参数都控制在合理的范围内，这种控制模式下，不仅可以使得列车的行驶速度得以提升，而且有效发挥了通信系统在列车通行中的系统稳定性与可靠性优势。因此，信息化下的铁路通信更具灵活性与便捷性，整体的传输速率高，相应的参数得以优化，整体的通信成本显著降低[1]。

1.2 传输稳定性高

在传统的铁路通信中，端口发出相应的信息以后，在通信系统的信息收发过程中，接收端是否收到了相应的信息，发送端无法及时掌握这一情况，再加上铁路轨道的材料特性，使得在通信信号的传输过程中，环境因素成为导致传输效率低下和可靠性不足的直接原因，通信稳定性不够。现阶段，随着信息时代的到来，信息技术已然被应用于铁路通信中，铁路通信呈现出了明显的一体化特征，信号更趋向于无线传输，同时双向传输得以实现，完全可以满足多个消息同步发送和连续传输的要求[2]。因此，信息化的铁路通信具有更高的传输稳定性。

1.3 传输容量大

传统的铁路通信系统在进行信号传输时的整体传输速率偏低，一旦传输的是海量信息时，通信系统将承担着很大的负荷，通信难度较大。而信息化下的铁路通信系统中，因为通信技术更为先进，整体的传输容量较大，即使面临的是大容量的传输任务，同样可以保持通信的稳定性与安全性。

2 铁路通信信息化的应用

以某一铁路为例，在初期的设计中结合各种情况的考虑，将设计运输量定为2.5×107t，近期实际运输量和远期计划复线运输量分别为4×107t和（6～10）×107t。该铁路总长263 km，上行线载重12‰上坡，此线路中分布有31个隧道，其中包含两个长隧道。根据对该铁路现场情况的全面调查，因为线路段中存在有一些复杂地形的分布，线路运输的机车选用的是“2+2”编组形式，具体构成如图1所示。

图1 万吨机车编组及通信方式

根据该铁路线路所经区域的情况调查，通信应达到以下标准。即机车电台与列车主设备之间应实现一对一的数据信息通信，编组与车电台应可以达到互动语音通信的标准，铁路线路上下行线整个体系的数据通信概率和语音通信概率应分别在93%和98%以上。为达到这一通信需求，将信息化应用在了该通信系统中，具体表现在以下方面。

2.1 通信调度自动化

因为在此铁路工程中，侧重于运输方面的通信，这一特点使得在通信系统调度时，重点是保障列车和机车车辆运行时的调度、指挥一体化，以通过科学的通信调度设计来提升行车的安全性和高效性。在该铁路通信系统中，当处于正常的通信条件下时，各级系统应遵循统一的标准，且能够及时接收和反馈对应的信息。调度中心在通信控制中的作用不可替代，主要负责的是铁路运行中的计划与命令制定，是整体系统中的中枢神经。调度中心将命令下放到每个主控站，这些主控站在接收到相应的命令以后，就可以执行该命令并对下级被控制站发出相应的调度指令，被控站接收到指令后同步开始相应的操作。这种命令接收和执行机制下，与通信系统有关的相关列车和设备都能够得到科学的调度与控制。但这种通信系统调度体系下，一旦上一级或者本级指挥系统出现了异常，则可能需暂停当下作业。铁路通信调度控制系统如图2所示，该调度中心中的铁路列车调度指挥系统建设，使得在铁路运输的过程中，调度中心可以对列车运行开展实时调整和监控，符合现代化调度控制的要求。但在未来的发展过程中，同样需将物联网、云计算、地理信息以及卫星导航等现代化技术应用于其中，以全面构建数字移动通信系统。

图2 铁路通信调度控制系统

2.2 通信安全建设

在铁路事业发展的很长一段时间内，由于技术的局限性，铁路通信系统更多地以专用封闭网络为主，封闭的通信网络环境使得铁路通信系统运行时基本上不存在任何的外部入侵和网络病毒传播等风险，安全方面的风险相对较小但各个子系统之间的信息共享目标却未能实现[3]。现阶段在铁路事业现代化的发展过程中，铁路通信信息化逐步实现，网络环境的开放性使得铁路通信中遇到了一定的外部入侵和网络病毒攻击威胁，对铁路通信安全带来了新的技术难题。铁路通信要实现信息安全要求，各级铁路部门都应该针对自身所遭遇的通信安全风险，加大通信安全建设，具体从以下方面来开展。

一是对各个通信子系统加以全面监控。因为铁路通信系统的构成复杂，其中包含了多个子系统，为提升铁路通信安全性，应从根本上对各个子系统加以全面的安全监控，采用横向和纵向分别控制的模式，从多维化角度来预防和应对通信中的各种安全风险。二是定期开展大规模的系统测试。经由测试来识别出铁路通信系统的安全风险，通过软件移植、改造和维护等来保持通信系统中各个要素的相互配合性，经由系统软件的改造与升级来应对各种风险。三是深入进行技术标准和体系结构的研究，使得这些标准和体系可以作为铁路通信系统的设计依据，在保持系统结构的科学性与合理性。

3 铁路通信信息化的发展和应用趋势

3.1 机房一体化

铁路通信信息化的发展趋势明显，在信息化时代逐步到来且各种信息技术快速发展的过程中，通信系统信息化在未来必将呈现出机房一体化的特征[4]。机房一体化条件下的通信设备和信号设备连接相对特殊，因为这些设备都为电子设备，在相互之间的连接处理方面，主要是利用光电缆来保障连接效果的。具体的连接处理中，不同设备安装于同一个机房中，经由对光电缆位置和长度等的调整，也就提升了连接处理效果，整体的建设成本有所降低，且设备可靠性也得以增强。机房一体化的这种趋势下，机房内的相关资源得到了科学的利用，整体的通信水平较高。

3.2 电源一体化

电源一体化同样是铁路通信信息化的一大表现，在通信系统和设备的运行过程中，为使得铁路通信能够正常使用，一般应进行独立电源的设置，根据通信系统中的设备级别和种类来选择最为恰当的电源。现阶段，随着通信领域信息化技术的日渐进步，电源一体化已然成为了铁路通信领域人们关注的重点问题[5]。近年来，伴随着电源一体化概念的提出，市场上陆续出现了一些新型的智能电源系统，该种类型的电源中采用的是高频开关调控和直流总线技术，供电能力较强，完全符合通信系统中的电力需求[6]。

3.3 维护管理一体化

铁路通信系统中包含的子系统和设备等非常多，为保障通信系统在铁路运行中的可靠运转，在信息化的技术条件下，维护管理的一体化也尤为重要[7]。在铁路通信系统运行时，该系统不是单独存在的，而是与其他系统连接起来的，经由通信系统辅助，就可以在铁路工程中构建一个实时通信平台，由该平台来加强铁路通信中的信号传输。为使得传输工作可以顺利进行，应统一对通信设备的维护和管理加以配置，由实时通信平台来负责对通信系统加以监督，一旦发现了通信异常情况，立即根据系统所接收到的异常信息和反馈来进行通信故障的分析与处理[8-10]。

3.4 监测一体化

监测一体化在铁路通信信息化发展中处于关键性的地位，因为监测一体化目标的实现应该有对应的信息系统和设备、技术保障，所以只有全面构建了一体化信息平台，才能够对铁路通信系统中的全部要素加以全过程的实时监测，兼具远程监控、故障处理以及系统服务等功能。

4 结 论

近年来，我国铁路事业的发展迅猛，各种铁路工程项目实施中，人们也对铁路通信提出了越来越高的标准，各级铁路部门在铁路通信系统建设时都应该积极加大通信技术和信息技术的有效融合，全面保障铁路通信信息化目标的实现，带动铁路通信的变革，提升通信的安全性、稳定性以及可靠性。