铁路通信技术的应用及发展趋势

【摘要】铁路高速化已成为世界性的发展趋势，国外发达国家正在继续修建与发展高速铁路。高速铁路是铁路新技术的汇集，它的发展将为铁路的技术面貌带来新的变化，成为铁路现代化的基础。高速列车的安全运用对铁路通信系统提出了更高的要求，通信网的服务功能与质量必须具备与列车高速化相适应的能力。本文对当前铁路通信技术及铁通专网目前的应用概况进行了分析，进而提出了铁路通信技术的发展趋势。

【关键词】铁路高速化；铁路通信；应用概况；发展趋势

铁路通信技术在近十年来得到较大发展，目前是我国铁路通信技术发展的良好时机，铁通公司的成立，标志着铁路通信走上了正规发展之路。随着铁路列车向高速化与准高速化方向的迈进，为保证行车安全，实现有效的人机控制和提高遥输效率，也要求建立一个功能更加完善的、技术构成更加先进的铁路通信网，以适应现代信息社会的急速发展，从而使铁路通信网络在国民经济中创造更大的社会效益和经济效益。

一、铁路通信技术概述

对高速铁路而言，国外先进国家实践证明，通信技术早已不是单纯的提供话音或报文传输的一种手段，它更多地在信号系统中扮演了传输和监控各种数据的重要角色，改变传统信号系统不能满足高速铁路安全需求的局面，以实现高速铁路系统以人为核心的“人机对话”的控制和管理。它能实现包括列车控制与行车指挥自动化，技术设备的检测、控制、整备与维修系统，故障自动诊断、报警和防护，事故和灾害的应变、救援和恢复等在内的各种功能，这也是现代化高速铁路的重要标志之一。

高速铁路信号系统运用通信技术的特点：一是，通信技术与安全与行车组织现代化等领域相互融合和彼此渗透；二是，整个系统的设计贯彻了综合集成和集散控制的设计思想；三是，有效地实施了以高速铁路调度中心为中枢的安全管理和质量保证；四是，采用了人机交互、优势互补的管理决策方法。它是一个从构思、实施到运行管理的不断的完善过程，也是人在高速铁路安全保障体系中核心作用和主导作用的集中体现，以现代化的计算机和信息技术来完成准确、及时、完备的系统运行信息采集、传输、处理、反馈和信息资源共享等功能，实现安全检测、监控、诊断、防治的方法和手段的先进性、统一性和智能化，最终保障高速铁路的安全和高效运行。

二、国内外铁路通信技术发展历程

我国铁路通信技术的发展过程大体上可分三个阶段。60年代中期以前，我国铁路采用的主要通信技术是架空明线、电子管载波、人工和步进制交换机以及直流脉冲选叫调度电话。60年代后期，开始了以小同轴电缆、晶体管载波，纵横制交换机和双音频选叫调度电话为主要特征的第二个阶段。在这两个阶段中，我国铁路通信技术仍然停留在模拟通信阶段。80年代中期以后，随着数字通信技术的采用，开始了铁路通信技术发展的第三阶段。光缆、数字复用传输、存贮程序控制交换技术的发展和列车无线通信的广泛应用是这一阶段的特点。大秦线光缆数字通信网的成功建设是我国铁路通信开始由模拟制向数字制发展的重要标志。

日本：六十年代修建东海道新干线时采用小同轴电缆300路系统，随后修建的山阳新干线发展到小同轴960路系统，另外作为另一种传输手段还建设了微波通信系统，构成电缆的迂回通道。八十年代中期，小同轴电缆被光缆替代，通道容量有了大幅度增加。移动通信方面，1982年日本的东北、上越新干线全线采用漏泄同轴电缆(LCX)方式，折合24个话路。后来的东海道新干线漏泄同轴电缆系统折合40个话路，主要完成数据通信、车辆监视、移动台监视、列车及客运调度传真、公用传真、公用业务、旅客向导信息等功能。

法国：八十年代初建成了东南新干线，采用了高低频综合电缆，高频通信采用电缆数字通信系统，沿途短距离通信使用综合缆内50多对低频线构成。后来的大西洋新干线，在综合缆内设置光纤单元，开通单模四次群数字通信系统，短途回线数增到70余对。移动通信从原列车无线调度系统发展到含有数据通信、列车工作人员在内的无线通信，同时开辟了旅客公共通信服务系统。

三、现代通信技术在铁路中的运用

通常来说，我们将通信网络分为接入网、局域网和主干网三个部分，所以我们也将铁路通信网络按照此方法划分。按照铁路的通信网络来看，接入网占有非常大的比例，包括有线和无线接入网两大部分[1]。

（1）无限接入网

由于高速运动是铁路列车具有的特点，所以无线（例如移动通信）接入网在铁路通信网络中占有很大的比例。当然，固定位置的单位、车站（场）合各种固定设施之间的通信方式，我们首选方案仍然是采用SDH光同步数字传输设备来进行组建，与此同时应考虑采用数字环路载波设备和远端用户单元，组网更加方便、灵活。组网的过程中要把效益与投资综合统筹来进行考虑，可以使系统不仅满足近几年内铁路通信的需求，而且还能够为出行的旅客和地面用户提供先进的电信业务。另外，采用网络IP通信以及ATM交换等先进技术来构成光纤用户接入网及通信主干网。比如说采用“双纤单向环”的接入方式，其不仅具有传输质量高、安全、高速、价格合理等光纤通信所特有的优点外，而且还具备设备备用、路由迂回等优点，从而具有自愈合的功能，从而使系统的可靠性大大地提高。

铁路通信网络可以为旅客和铁路公务、行车维修、应急抢险等相关人员提供及时可靠的通信，以提高服务等级和运输效率，保证列车的安全运行，从而达到高效运营的模式。所以，这是一套集区间易懂作业通信和列车公务通信为一体的列车移动通信系统。但是考虑到铁路自身的特点，就决定了此系统去区域性的专业移动通信网和公用移动通信网的不同，这是一种属于线面结合、以线为主的链状网。

（2）集群通信系统

集群通信系统是通信与微处理机技术、计算机网络技术、程控交换技术紧密结合的产物，是一种功能很强大的专用移动通信系统。它集通信、交换、控制于一体，采用无线拨号的方式把一组信道自动地分配给系统的内部用户，可以最大限度地利用频率资源和系统资源，提高服务质量，降低系统内呼损耗。由于它具有强拆、强插、群呼、组呼等功能，特别适合于指挥调度以及抢险应急灯场合，并较好地解决了通信频率如何合理分配的老大难问题，因此备受专业运营管理部门的喜爱，是现代移动铁路通信方式的首选类型[2]。当然这一系统还存在一些不组队缺点，其中主要包括采用动态的频率分配问题，没有考虑到与周围公用网络的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在容易受干扰、信息丢失现象、保密性不强等，虽然此类缺点对于话音通信的影响不是太大，但是会对调度指挥中心与列车之间的实时双向数据通信造成极大的影响，所以对于数据通信要求较高的场合并不适合。

四、铁路通信技术的发展趋势

随着计算机网络技术的飞速发展，实施企业网络化管理已成为企业实现管理现代化的客观要求和必然趋势。铁路信号系统网络化是铁路运输综合调度指挥的基础。在网络化的基础上实现信息化，从而实现集中、智能管理。

从铁路信号系统纵向发展看，德国已经形成从LZB、FZB发展到ERTMS的发展趋势。LZB利用轨道电缆环线传输列车运行控制系统行车指令和速度指令机车信号，取消地面闭塞信号机，保留闭塞分区，列车按固定闭塞方式(即FAS)运行。FZB是基于无线的列车运行控制系统，是新一代移动自动闭塞系统(即MAS)，其目的是实现低成本、高性能的列车运行控制系统，并已加入ETCS。

该系统包含运输计划、运行管理、维护工作管理、设各管理、集中信息管理、电力系统控制、车辆管理、站内工作管理等8个子系统，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。

简单来讲，铁路通信网未来的趋势应该是与公用网相融合，最终使铁路通信网相统一于公用网。要实现这一要求，集群移动通信系统已经远远不够，GSM（R）和现行的CDMA技术也不能达到这一要求[3]。从现在的发展状况来看，只有继续开发下一代的CDMA技术，才能实现这一目标。因此，铁路通信网的无线接入部分今后的发展方向也必然是朝着新一代CDMA的方向发展，形成具有铁路通信所特殊要求的公用无线通讯接入网。

五、结束语

近年来，铁路通信技术不断提高和进步，极大的推动了我国铁路的发展，有效提高了劳动生产率、降低了运输成本、保障行车安全和改善了运输服务等。由于企业铁路的固有局限性，使其有股道交叉多、调车作业频繁、环境差等病害，将现代的铁路通信技术应用在企业铁路中，可以很好的解决这些问题，为企业带来很大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]黄凯林.浅谈现代网络技术在铁路通讯中的应用[J].中国信息界.2011,165(1):52-53.

[2]陈家斌.当前铁路通信如何适应高速发展的铁路要求[J].工程管理,2010,89(6):170.

[3]廖旭波.论传输技术在通信工程中的应用及发展方向[J].科技资讯,2009．

[4]贺荣.铁路通信电源的现状及发展[J].科技与经济,2006,(22):82-83