高速鐵路信號技術(shù)論文

　　高速鐵路信號是高速列車安全、高密度運行的基本保障。下面是學習啦小編整理的高速鐵路信號技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　高速鐵路信號技術(shù)論文篇一

　　基于無線通信技術(shù)的高速鐵路信號系統(tǒng)應(yīng)用

　　摘 要

　　高速鐵路信號系統(tǒng)是高速列車安全、高密度運行的基本保障。無線通信技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)的應(yīng)用，不但減少了高速鐵路的信號系統(tǒng)成本，還較好的確保了高速鐵路的安全。隨著科學技術(shù)的進步，高速鐵路不斷的向著智能信息化轉(zhuǎn)變，這就給無線通信技術(shù)領(lǐng)域提出了更加嚴格的要求，為了適應(yīng)高速鐵路的快速發(fā)展，各國都在潛心研究基于無線通信技術(shù)的新一代的鐵路信號系統(tǒng)。本文介紹了國外無線通信系統(tǒng)在高速鐵路信號系統(tǒng)中的發(fā)展情況，分析了運用無線通信技術(shù)的高速鐵路信號系統(tǒng)的特點和問題，并探討了無線通信技術(shù)在高速鐵路信號系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　【關(guān)鍵詞】無線通信 高速鐵路 信號系統(tǒng)

　　在整個高速鐵路工程中，雖然信號系統(tǒng)的投資總額所占比率較小，但其起到的作用十分關(guān)鍵。由于軌道電路傳輸環(huán)境較差、傳輸信息的速率較低、設(shè)備更新維護費用高，所以基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足高速鐵路的快速發(fā)展要求。在80年代，國外開始研究基于無線通信的鐵路信號系統(tǒng)TBS(Transmission Based Signalling)，希望通過無線通信技術(shù)的應(yīng)用來提高鐵路的管理職能、縮短列車間隔時間、節(jié)約能源、降低系統(tǒng)的成本。1995年在關(guān)于TBS的國際會議中，會議代表分析了無線通信技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)應(yīng)用的的可行性，并指出了無線通信技術(shù)可能給鐵路信號系統(tǒng)帶來的積極影響，表明了TBS將會成為未來鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。

　　1 國外TBS的發(fā)展情況

　　1.1 北美TBS的發(fā)展情況

　　1983年，美國鐵道協(xié)會和加拿大鐵道協(xié)會共同最早提出了基于無線通信的先進列車控制系統(tǒng)ATCS。ATCS主要是通過數(shù)字數(shù)據(jù)通信手段和先進的微處理器獲取列車的精確位置和速度等信息，并對列車進行安全控制。ATCS的運用不僅避免了很多地面信號設(shè)備的安裝，節(jié)省了系統(tǒng)成本，還消除信號盲區(qū)，增強了列車的安全系數(shù)。ATCS是由中央控制系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、車載設(shè)備、路旁設(shè)備和線路維護人員移動終端五個子控制系統(tǒng)構(gòu)成的。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能模塊的劃分為以后基于無線通信的鐵路信號系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，在ATCS之后北美又出現(xiàn)了很多基于無線通信的鐵路信號系統(tǒng)，其中ARES可以提供非?？煽康臋z查和平衡手段，在很大程度上降低了人為操作失誤造成的錯誤，使列車行駛更加安全。另外，PTS、PTC、AATC、ITCS等系統(tǒng)也是比較著名的。

　　1.2 歐洲TBS的發(fā)展情況

　　1992年國際鐵盟下屬的歐洲鐵路研究機構(gòu)提出了一套歐洲的鐵路運輸管理系統(tǒng)，包括車票發(fā)售、各國鐵路互操作性等多個方面，ETCS就是其中非常重要的一部分。在歐共體委員會設(shè)立標準化歐洲鐵路控制系統(tǒng)項目ETCS之前，歐洲各國鐵路標準和模式不盡相同，軌距、信號設(shè)備、供電設(shè)備也不一樣，因此各國只能使用自己的ATP、ATC系統(tǒng)。各國鐵路制式上的差異使得歐洲鐵路很難形成連續(xù)運輸。在設(shè)立了標準化歐洲鐵路控制系統(tǒng)項目ETCS后，各國的鐵路開始逐漸按照統(tǒng)一標準進行規(guī)范，并逐漸取代各國不同的列車自動控制系統(tǒng)和防護系統(tǒng)。ETCS的目標就是要實現(xiàn)歐洲鐵路的統(tǒng)一，提高各國鐵路的互操作性，使鐵路控制系統(tǒng)的功能和設(shè)備更加規(guī)范。

　　1.3 日本TBS的發(fā)展情況

　　在日本鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，先后出現(xiàn)了ATS、現(xiàn)行ATC、數(shù)字式ATC、計算機和無線通信輔助信息控制系統(tǒng)等。其中現(xiàn)行ATC作為一種列車超速防護系統(tǒng)，以良好的自動制動功能保護了列車的安全。但在系統(tǒng)工作時，采用的最強的自動制動，影響了乘客的舒適程度。在1987年，日本開始基于無線通信的鐵路信號系統(tǒng)的研究，為CARAT的出現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。CARAT的使用能夠使列車連續(xù)測定自身位置和行駛速度，使地面系統(tǒng)能夠很好的了解列車運行情況，保證列車的運輸安全。

　　2 TBS的特點和問題

　　在速度比較高的高速鐵路上，距離比較近時，可以采用紅外、藍牙等無線通信技術(shù)實現(xiàn)對列車的控制;在距離比較遠時，則可以通過全球定位控制系統(tǒng)、信標、計軸裝置等來測定列車的速度和位置。車載計算機可以通過無線收發(fā)裝置將列車的速度、位置信息發(fā)送給調(diào)度控制計算機，通過調(diào)度控制計算機的處理，再將列車允許的最大速度等信息通過無線通信發(fā)回給列車計算機。列車司機可以根據(jù)車載計算機的提醒進行相應(yīng)的操作，如果列車司機沒有及時作出反應(yīng)，信息控制系統(tǒng)還可以自行將車速降低到允許范圍以內(nèi)。

　　2.1 TBS的特點

　　(1)在TBS中，主控中心可以根據(jù)列車的運行狀態(tài)和操作狀態(tài)通過車載計算機來調(diào)整列車的運行，加大了高速鐵路信號系統(tǒng)的管理職能，保證了列車的安全，提高了鐵路線路的通行能力。

　　(2)在無線通信信號系統(tǒng)控制下，列車和地面的可靠信息量增大，列車運行變得更加穩(wěn)定，且避免了不必要的加速和制動，節(jié)約了能源，也讓旅客乘車變得更加舒適。

　　(3)無線通信技術(shù)的運用，省掉了大量的地面信號裝備，大大減少了設(shè)備的安裝、維護、修整費用。

　　(4)無線通信信號系統(tǒng)的適應(yīng)能力極強，通過軟件上的調(diào)整就可以使列車的運行速度提高，且能夠自動調(diào)整運行圖，大大的提高了鐵路運輸管理能力。

　　(5)無線通信信號系統(tǒng)還可以通過車地間的雙向信息通道實現(xiàn)列車的閉鎖控。

　　2.2 TBS的問題

　　(1)高鐵信號系統(tǒng)使用軌道電路只能使用較低的信息發(fā)送頻率，傳輸環(huán)境惡劣，很難讓電碼的傳送速率滿足高速鐵路的運行速度要求。

　　(2)TBS通過環(huán)線設(shè)備和應(yīng)答器件接受數(shù)據(jù)信息，列車進行操作可能會有時間上的延遲，可能會給列車的運行造成不良的影響。

　　(3)軌道間的電纜電線作為車地之間的雙向信息通道，雖然傳輸信息量大，抗干擾能力強，但設(shè)備費用較高，且防盜能力很差，一旦丟失，后果嚴重。

　　3 無線通信技術(shù)在高速鐵路信號系統(tǒng)中的應(yīng)用 　　3.1 微機聯(lián)鎖

　　無線通信技術(shù)在微機聯(lián)鎖方面運用的可行性還需進一步研究，但ATCS中提出，可以將檢測到的道岔、信號機閉鎖狀態(tài)發(fā)送給主控中心，并利用道旁接口單元來接收主控中心的控制命令，以實現(xiàn)控制一組道岔、信號機動作的目的。另外道旁接口單元可以利用無線信道聯(lián)系控制中心，通過電纜連接現(xiàn)場設(shè)備，從而檢測并控制一些輔助的子系統(tǒng)。目前看來，無線通信技術(shù)用于微機聯(lián)鎖的現(xiàn)場設(shè)備可能會增加一些投資，且大型站場道岔眾多，干擾較大，但還是具有較好的發(fā)展前景。

　　3.2 集中調(diào)度

　　在調(diào)度集中系統(tǒng)中，調(diào)度中心職要根據(jù)車站到發(fā)線占用情況和區(qū)段內(nèi)閉塞分區(qū)大概了解列車運行的狀況，并根據(jù)得到的信息排列進路。但利用TBS，控制系統(tǒng)就能夠準確的了解列車運行的位置、速度，并根據(jù)沿線的信號系統(tǒng)情況發(fā)送列車控制命令，保證列車在最短的實踐間隔內(nèi)高速、安全、穩(wěn)定的運行。無線通信技術(shù)賦予列車與控制中心的雙線數(shù)據(jù)通信，給列車的運行帶來了很大的方便，且實現(xiàn)了行車指揮自動化。

　　3.3 中繼器

　　在高速鐵路的實際運行中，我不可能在所有的高速鐵路中都設(shè)這無線通信基站，這樣不但增加了設(shè)備投資，還使無線通信鐵路信號系統(tǒng)失去了存在的真正意義。有了中繼器，基站就可以通過中繼器接受和發(fā)送一些射頻信號，從而使基站不僅可以管理基站區(qū)域范圍內(nèi)的站區(qū)，還能夠?qū)⒐芾碇欣^器管理的一些車輛和線路。

　　3.4 提高平交道口的通過效率

　　為了提高平交道口的防護能力和和通過效率，防止由于無線設(shè)備故障造成不必要的損失，主控中心按照時間間隔不斷的查詢道口的運行狀態(tài)，并將查詢信息及時反饋給接近道口的列車。另外主控中心通過接收的列車位置、速度信息，可以計算列車通過道口的時間，并根據(jù)實際情況設(shè)定列車的最大允許速度和列車運行線路參考。這樣，列車通過平交道口就有了安全保障，而且還大大提高了道口的通過效率。

　　3.5 加強維修處防護

　　在高速鐵路某路段需要進行維修時，維修部門可以通過移動終端將維修點輸入到系統(tǒng)中，通過主控中心的傳送，列車就可以很好的了解路段情況。在實際的運行中，列車可以根據(jù)了解到的維修點信息對列車進行操作，另外在列車接近維修點事，移動終端接受到地面系統(tǒng)的警報信號，以保證列車能夠及時在維修段之前停車。

　　4 總結(jié)

　　隨著高速鐵路的不斷發(fā)展，要確保列車的安全，先進的信號系統(tǒng)成了高速鐵路運行的重中之重。在高速鐵路信息系統(tǒng)中，無線通信的運用仍處于初期階段，在具體的TBS規(guī)劃時應(yīng)充分考慮其與全路運輸管理系統(tǒng)的接口，使無線通信技術(shù)更充分的運用在高速鐵路的發(fā)展當中。

　　參考文獻

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　　作者簡介

　　孫屹楓(1982-)，男，天津市人。中國民用航空大學大學本科畢業(yè)。研究方向：鐵路信號。

　　作者單位

　　鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司電化電信處 天津市 300251

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