高速鐵路信號技術論文

　　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論文，希望你能從中得到感悟!

　　高速鐵路信號技術論文篇一

　　基于無線通信技術的高速鐵路信號系統應用

　　摘 要

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

　　【關鍵詞】無線通信 高速鐵路 信號系統

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

　　1 國外TBS的發展情況

　　1.1 北美TBS的發展情況

　　1983年，美國鐵道協會和加拿大鐵道協會共同最早提出了基于無線通信的先進列車控制系統ATCS。ATCS主要是通過數字數據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備的安裝，節省了系統成本，還消除信號盲區，增強了列車的安全系數。ATCS是由中央控制系統、無線數據通信網絡、車載設備、路旁設備和線路維護人員移動終端五個子控制系統構成的。它的系統結構設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奠定了基礎。隨著無線通信技術的發展，在ATCS之后北美又出現了很多基于無線通信的鐵路信號系統，其中ARES可以提供非常可靠的檢查和平衡手段，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等系統也是比較著名的。

　　1.2 歐洲TBS的發展情況

　　1992年國際鐵盟下屬的歐洲鐵路研究機構提出了一套歐洲的鐵路運輸管理系統，包括車票發售、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。在歐共體委員會設立標準化歐洲鐵路控制系統項目ETCS之前，歐洲各國鐵路標準和模式不盡相同，軌距、信號設備、供電設備也不一樣，因此各國只能使用自己的ATP、ATC系統。各國鐵路制式上的差異使得歐洲鐵路很難形成連續運輸。在設立了標準化歐洲鐵路控制系統項目ETCS后，各國的鐵路開始逐漸按照統一標準進行規范，并逐漸取代各國不同的列車自動控制系統和防護系統。ETCS的目標就是要實現歐洲鐵路的統一，提高各國鐵路的互操作性，使鐵路控制系統的功能和設備更加規范。

　　1.3 日本TBS的發展情況

　　在日本鐵路信號系統的發展歷程中，先后出現了ATS、現行ATC、數字式ATC、計算機和無線通信輔助信息控制系統等。其中現行ATC作為一種列車超速防護系統，以良好的自動制動功能保護了列車的安全。但在系統工作時，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的研究，為CARAT的出現奠定了堅實的基礎。CARAT的使用能夠使列車連續測定自身位置和行駛速度，使地面系統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實現對列車的控制;在距離比較遠時，則可以通過全球定位控制系統、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裝置將列車的速度、位置信息發送給調度控制計算機，通過調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回給列車計算機。列車司機可以根據車載計算機的提醒進行相應的操作，如果列車司機沒有及時作出反應，信息控制系統還可以自行將車速降低到允許范圍以內。

　　2.1 TBS的特點

　　(1)在TBS中，主控中心可以根據列車的運行狀態和操作狀態通過車載計算機來調整列車的運行，加大了高速鐵路信號系統的管理職能，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定，且避免了不必要的加速和制動，節約了能源，也讓旅客乘車變得更加舒適。

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

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

　　(5)無線通信信號系統還可以通過車地間的雙向信息通道實現列車的閉鎖控。

　　2.2 TBS的問題

　　(1)高鐵信號系統使用軌道電路只能使用較低的信息發送頻率，傳輸環境惡劣，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通過環線設備和應答器件接受數據信息，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 無線通信技術在高速鐵路信號系統中的應用 　　3.1 微機聯鎖

　　無線通信技術在微機聯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、信號機閉鎖狀態發送給主控中心，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系控制中心，通過電纜連接現場設備，從而檢測并控制一些輔助的子系統。目前看來，無線通信技術用于微機聯鎖的現場設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展前景。

　　3.2 集中調度

　　在調度集中系統中，調度中心職要根據車站到發線占用情況和區段內閉塞分區大概了解列車運行的狀況，并根據得到的信息排列進路。但利用TBS，控制系統就能夠準確的了解列車運行的位置、速度，并根據沿線的信號系統情況發送列車控制命令，保證列車在最短的實踐間隔內高速、安全、穩定的運行。無線通信技術賦予列車與控制中心的雙線數據通信，給列車的運行帶來了很大的方便，且實現了行車指揮自動化。

　　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這無線通信基站，這樣不但增加了設備投資，還使無線通信鐵路信號系統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送一些射頻信號，從而使基站不僅可以管理基站區域范圍內的站區，還能夠將管理中繼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，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，并根據實際情況設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

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

　　參考文獻

　　[1]閔耀興.我國鐵路列車安全控制系統的現狀[J].哈鐵科技通訊，1997(04).

　　[2]姚麗娟.我國鐵路信號系統的現狀與發展[J].鐵道通信信號，2003(04).

　　[3]步兵.基于通信的列車控制系統的可靠性分析方法[J].交通運輸工程學報，2001(01).

　　[4]楊絢，陳德旺，陳榮高.速鐵路列控系統主動安全控制的分析與思考[J].鐵路計算機應用，2012(08).

　　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。研究方向：鐵路信號。

　　作者單位

　　鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化電信處 天津市 300251

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