第一篇：鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢11

鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢

近20多年來，在運(yùn)輸市場激烈競爭的壓力下，各國鐵路，特別是發(fā)達(dá)國家鐵路為實(shí)現(xiàn)提速、高速和重載運(yùn)輸，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。

故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺

實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是RTOS的應(yīng)用程序接口（API,Application Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題?；赗TOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動，提高知識創(chuàng)新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環(huán)境下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件核心就是RTOS。目前，英國的西屋公司（Westinghouse）已經(jīng)在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統(tǒng)采用OSE實(shí)時操作系統(tǒng)。

采用實(shí)時操作系統(tǒng)可以滿足如下性能或特性：

提高系統(tǒng)的安全性。實(shí)時操作系統(tǒng)可以成為整個軟件系統(tǒng)的中間件，即實(shí)時操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序與底層硬件相結(jié)合，而上層應(yīng)用程序通過API和庫函數(shù)與實(shí)時操作系統(tǒng)相結(jié)合。實(shí)時操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)多任務(wù)的調(diào)度和中斷的執(zhí)行，這樣系統(tǒng)的安全模塊和非安全模塊將會得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊的同步問題。

滿足系統(tǒng)實(shí)時性的要求。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)要求的是硬實(shí)時響應(yīng)，實(shí)時性要求非常高，如果在系統(tǒng)中選用實(shí)用操作系統(tǒng)開發(fā)該系統(tǒng)的軟件，會對該系統(tǒng)的實(shí)時性指標(biāo)的提高有很大幫助。

縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。由于RTOS提供了系統(tǒng)中的多任務(wù)調(diào)度、管理等功能，在此基礎(chǔ)上用戶只需開發(fā)與應(yīng)用對象相關(guān)的應(yīng)用程序，所以縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)備的成本。RTOS還具有開發(fā)手段可靠、檢測手段完善等特點(diǎn)。

充分發(fā)揮實(shí)時操作系統(tǒng)可移植性、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)勢。采用RTOS后，一旦系統(tǒng)需要升級，只需改動力量程序，而不像以前系統(tǒng)需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出RTOS再開發(fā)周期短，升級能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

三、數(shù)字信號處理新技術(shù)的應(yīng)用

隨著鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸安全性和實(shí)時性的要求。因此，全面引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP,Digital Signal Processing）的出現(xiàn)為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時性。數(shù)字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。

目前，我國的軌道電路的信號發(fā)送、接收以及機(jī)車信號的接收普通采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢。

鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

信息化。以信息化帶動鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。

近年來，我國鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。

用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發(fā)達(dá)國家陸續(xù)試驗(yàn)的CBTC系統(tǒng)有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統(tǒng)，均具有兩個基本特點(diǎn)：

列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信?？煞譃檫B續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動通信。

它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Aotoblock System），簡稱為CBTC—MAS。

在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱

CBTC-MAS。被歐洲聯(lián)盟采用的ERTMS/ETCS的2級和3級是當(dāng)前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經(jīng)過多個試驗(yàn)項(xiàng)目的測試和認(rèn)證后，進(jìn)行了商業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)，德國鐵路計(jì)劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級設(shè)備。表1-2給出了其他歐洲國家鐵路正在建設(shè)或已投入商業(yè)運(yùn)營的ERTMS/ETCS商業(yè)項(xiàng)目。

通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了鐵路信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運(yùn)行控制的未來發(fā)展開辟了新開地。

六、通信信號一體化

隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動了鐵路通信信號技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。

從鐵路信號系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī)車信號，取消地面閉塞信號機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動自動閉塞系統(tǒng)（即MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動鐵路通信信號的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號一體化的進(jìn)程。從信號系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個子系統(tǒng)，以通信信號一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動化水平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號一體化。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩箬F路信號系統(tǒng)具有高可靠性和高安全性。安全評估理論的建立與推廣為定量評估鐵路信號系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了重要手段。鐵路之家交流社區(qū) qq.china1435.Com 火狐瀏覽器3.0版更加增強(qiáng)系統(tǒng)安全

在故障—安全理論的發(fā)展上，20世紀(jì)90年代初，IEC（International Electrician Committee，國際電工委員會）將故障—安全的概念進(jìn)行了量化，制定了安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評估標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。該標(biāo)準(zhǔn)提出了安全相關(guān)系統(tǒng)的“安全完善度等級（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個對系統(tǒng)安全的綜合評估指標(biāo)。

IEC61508對安全系統(tǒng)提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應(yīng)時間；

可靠性和可維護(hù)性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關(guān)的硬件/軟件安全完善度等級（SIL）； 效率性（Efficiency）；可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應(yīng)地以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了相關(guān)的信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評估標(biāo)準(zhǔn)以及安全認(rèn)證體系。

歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會（CENELEC）基于IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，附加列車安全控制系統(tǒng)的技術(shù)條件制定了一些安全相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和評估的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

EN50126鐵路應(yīng)用：可信性、可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明；

EN50129鐵路應(yīng)用：信號領(lǐng)域的安全相關(guān)電子系統(tǒng)；

EN50128鐵路應(yīng)用：鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)的軟件；

EN50159-1鐵路應(yīng)用：在封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信；

EN50159-2鐵路應(yīng)用：在開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術(shù)研究所頒布了“列車安全控制系統(tǒng)的安全性技術(shù)指南”，該標(biāo)準(zhǔn)也是以IEC61508為基礎(chǔ)，并吸收了日本計(jì)算機(jī)控制的鐵道信號系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)而制訂的。

八、信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)市場也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢：

新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；

由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；

公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場，促進(jìn)競爭，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價格。

第二篇：鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢

鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢

近20多年來，在運(yùn)輸市場激烈競爭的壓力下，各國鐵路，特別是發(fā)達(dá)國家鐵路為實(shí)現(xiàn)提速、高速和重載運(yùn)輸，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。

故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺

實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功 能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是RTOS的應(yīng)用程序接口（API,A lication Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題?；赗TOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。

另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動，提高知識創(chuàng)新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環(huán)境下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件核心就是RTOS。目前，英國的西屋公司（Westinghouse）已經(jīng)在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統(tǒng)采用OSE實(shí)時操作系統(tǒng)。

采用實(shí)時操作系統(tǒng)可以滿足如下性能或特性：

提高系統(tǒng)的安全性。實(shí)時操作系統(tǒng)可以成為整個軟件系統(tǒng)的中間件，即實(shí)時操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序與底層硬件相結(jié)合，而上層應(yīng)用程序通過API和庫函數(shù)與實(shí)時

操 作系統(tǒng)相結(jié)合。實(shí)時操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)多任務(wù)的調(diào)度和中斷的執(zhí)行，這樣系統(tǒng)的安全模塊和非安全模塊將會得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊 的同步問題。

滿足系統(tǒng)實(shí)時性的要求。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)要求的是硬實(shí)時響應(yīng)，實(shí)時性要求非常高，如果在系統(tǒng)中選用實(shí)用操作系統(tǒng)開發(fā)該系統(tǒng)的軟件，會對該系統(tǒng)的實(shí)時性指標(biāo)的提高有很大幫助。

縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。由于RTOS提供了系統(tǒng)中的多任務(wù)調(diào)度、管理等功能，在此基礎(chǔ)上用戶只需開發(fā)與應(yīng)用對象相關(guān)的應(yīng)用程序，所以縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)備的成本。RTOS還具有開發(fā)手段可靠、檢測手段完善等特點(diǎn)。

充分發(fā)揮實(shí)時操作系統(tǒng)可移植性、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)勢。

采用RTOS后，一旦系統(tǒng)需要升級，只需改動力量程序，而不像以前系統(tǒng)需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出RTOS再開發(fā)周期短，升級能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

三、數(shù)字信號處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸安全性和實(shí)時性的要求。

因此，全面引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號處理技術(shù)（D ,Digital Signal Proce ing）的出現(xiàn)為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時性。數(shù)字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析 的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型 準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。

目前，我國的軌道電路的信號發(fā)送、接收以及機(jī)車信號的接收普通采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢。

鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配臵系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

信息化。以信息化帶動鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。

系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。

近年來，我國鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳 輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新 型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) ”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發(fā)達(dá)國家陸續(xù)試驗(yàn)的CBTC系統(tǒng)有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統(tǒng)，均具有兩個基本特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信?？煞譃檫B續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動 通信。它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電 路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號的裝臵構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Aotoblock System），簡稱為 CBTC—MAS。

在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的(MAS,Moving

Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。被歐洲聯(lián)盟采用的ERTMS/ETCS的2級和3級是當(dāng)前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經(jīng)過多個試驗(yàn)項(xiàng)目的測試和認(rèn)證后，進(jìn)行了商業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)，德國鐵路計(jì)劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級設(shè)備。表1-2給出了其他歐洲國家鐵路正在建設(shè)或已投入商業(yè)運(yùn)營的ERTMS/ETCS商業(yè)項(xiàng)目。通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了鐵路信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運(yùn)行控制的未來發(fā)展開辟了新開地。

六、通信信號

一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動了鐵路通信信號技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。

從鐵路信號系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī) 車信號，取消地面閉塞信號機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動自動閉塞系統(tǒng)（即 MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支 持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動鐵路通信信號的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號一體化的進(jìn)程。

從信號系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn) 行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個子系統(tǒng)，以通信信號一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信 息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動化水平。

另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號一體化。

通信信號一體化是現(xiàn)代鐵路信號的重要發(fā)展趨勢，鐵路信號技術(shù)發(fā)展所依托的新技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與通信技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是一致的，屬于技術(shù)發(fā)展前沿科學(xué)，為通信信號一體化提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。在借鑒世界各國經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情、路情，我國已制定了中國統(tǒng)一的CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩箬F路信號系統(tǒng)具有高可靠性和高安全性。安全評估理論的建立與推廣為定量評估鐵路信號系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了重要手段。

在故障—安全理論的發(fā)展上，20世紀(jì)90年代初，IEC（International

Electrician Committee，國際電工委員會）將故障—安全的概念進(jìn)行了量化，制定了安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評估標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。該標(biāo)準(zhǔn)提出了安全相關(guān)系統(tǒng)的 “安全完善度等級（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個對系統(tǒng)安全的綜合評估指標(biāo)。

IEC61508對安全系統(tǒng)提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應(yīng)時間；

可靠性和可維護(hù)性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關(guān)的硬件/軟件安全完善度等級（SIL）；

效率性（Efficiency）；

可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應(yīng)地以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了相關(guān)的信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評估標(biāo)準(zhǔn)以及安全認(rèn)證體系。

歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會（CENELEC）基于IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，附加列車安全控制系統(tǒng)的技術(shù)條件制定了一些安全相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和評估的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

EN50126鐵路應(yīng)用：可信性、可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明；EN50129鐵路應(yīng)用：

信號領(lǐng)域的安全相關(guān)電子系統(tǒng)；

EN50128鐵路應(yīng)用：鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)的軟件；

EN50159-1鐵路應(yīng)用：在封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信；

EN50159-2鐵路應(yīng)用：在開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術(shù)研究所頒布了“列車安全控制系統(tǒng)的安全性技術(shù)指南”，該標(biāo)準(zhǔn)也是以IEC61508為基礎(chǔ)，并吸收了日本計(jì)算機(jī)控制的鐵道信號系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)而制訂的。

八、信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)市場也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢：

新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；

由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；

公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場，促進(jìn)競爭，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價格

第三篇：鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用(論文)

鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（論文）

［摘要］鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰e極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了

現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。［關(guān)鍵詞］故障-安全技術(shù)、實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺、數(shù)字信號處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)

合、通信信號一體化近10多年來，運(yùn)輸市場競爭激烈，各國鐵路，特別是我國

鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰?，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通

信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)

形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了

不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平

臺。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲

器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功

能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求

很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨

著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理

成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解

決的難題?；赗TOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而

有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動，提高

知識創(chuàng)新的效率。

三、數(shù)字信號處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸發(fā)

展，基于分立元器件和模擬信號處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸?shù)陌?/p>

全性和實(shí)時性。因此，引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現(xiàn)為

鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。與模擬信號處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號處理技術(shù)

具有更高的可靠性和實(shí)時性。數(shù)字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著

各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信

號時容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型

準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路

信號處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技

術(shù)等。目前，我國區(qū)間采用的ZPW2000-A信號發(fā)送、接收以及機(jī)車信號的接收都采用了數(shù)字

信號處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號處理技

術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)

絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢。鐵路信號系

統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

（一）網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功

能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時又互相聯(lián)系，交換

信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資

源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

（二）信息化，以信息化帶動鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)

代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)

等。

（三）智能化，智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指

上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使

整個鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速

地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。近年來，我國鐵路行業(yè)已

成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信

息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)

（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以

軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C

技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具

有以下特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信?？煞譃檫B續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又

可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動通信。它

們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)

不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Autoblock System），簡稱為CBTC—MAS。在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。

六、通信信號

一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和

列車控制的一體化，鐵路通信信號技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動化等技術(shù)，沖破

了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動了鐵路通信信號技術(shù)向數(shù)

字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。從鐵路信號系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國已經(jīng)

形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行

車指令和速度指令機(jī)車信號，取消地面閉塞信號機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即

FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動自動閉塞系統(tǒng)（即MAS），其

目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)

輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸

系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動鐵路通信信號的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號一體化的進(jìn)程。從信號系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系

統(tǒng)，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管

理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個子系統(tǒng)，以

通信信號一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動化水

平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸

通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號一體化。

七、信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)市場也出

現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS?！敖y(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)

輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢：

（一）新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；由于規(guī)范化和標(biāo)

準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

（二）規(guī)范明確定義所有接

口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；公開規(guī)范

和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場，促進(jìn)競爭，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價格。參考

文獻(xiàn)馬桂貞 微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) 西南交通大學(xué)出版社 2001陳紅霞 以微機(jī)為基礎(chǔ)的鐵

路信號設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)與分析西南交通大學(xué)圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道

交通信號與通信系統(tǒng) 北京 中國鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號容錯技術(shù) 北京：中

國鐵道出版社，1997：50~65［摘要］鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰?，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌

現(xiàn)。［關(guān)鍵詞］故障-安全技術(shù)、實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺、數(shù)字信號處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)的應(yīng)用、通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合、通信信號一體化近10多年來，運(yùn)輸

市場競爭激烈，各國鐵路，特別是我國鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰?，積極引

進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障

—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。故障

—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對開

發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證

系統(tǒng)的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題。基于RTOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)

交流以及社會分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動，提高知識創(chuàng)新的效率。

三、數(shù)字信號

處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號處理技術(shù)的傳

統(tǒng)鐵路信號設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院蛯?shí)時性。因此，引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用

計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號處理技術(shù)

（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現(xiàn)為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時性。數(shù)字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度

高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難

度大。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT

（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。目前，我國區(qū)間采用的ZPW2000-A

信號發(fā)送、接收以及機(jī)車信號的接收都采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國

UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)

代化的客觀要求和必然趨勢。鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基

礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

（一）網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)代

鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)

部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮

者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

（二）信息化，以信息化帶動鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢。全面、準(zhǔn)確獲得線

路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

（三）智能化，智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。近年來，我國鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具有以下特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動通信。它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Autoblock System），簡稱為CBTC—MAS。在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。

六、通信信號一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動了鐵路通信信號技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。從鐵路信號系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī)車信號，取消地面閉塞信號機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動自動閉塞系統(tǒng)（即MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動鐵路通信信號的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號一體化的進(jìn)程。從信號系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個子系統(tǒng)，以通信信號一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動化水平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號一體化。

七、信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)市場也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢：

（一）新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

（二）規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場，促進(jìn)競爭，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價格。參考文獻(xiàn)馬桂貞 微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) 西南交通大學(xué)出版社 2001陳紅霞 以微機(jī)為基礎(chǔ)的鐵路信號設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)與分析西南交通大

學(xué)圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道交通信號與通信系統(tǒng) 北京 中國鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號容錯技術(shù) 北京：中國鐵道出版社，1997：50~65鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 夏之俊

第四篇：鐵路信號系統(tǒng)拆解

CTCS-3級列控系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實(shí)現(xiàn)車一地信息雙向傳輸、無線閉塞中心（RBC）生成行車許可的列控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段對高速運(yùn)行下的列車進(jìn)行運(yùn)行速度、運(yùn)行間隔等實(shí)時監(jiān)控和超速防護(hù)，以目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行，并可滿足列車跨線運(yùn)營的要求。

CTCS-3級列控系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：

1、CTCS-3級列控系統(tǒng)是符合中國國情路情的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、達(dá)到世界一流水平的先進(jìn)列控運(yùn)行控制系統(tǒng)；

2、CTCS-3級列控系統(tǒng)是按照中國鐵路一張網(wǎng)原則規(guī)劃的列控系統(tǒng)技術(shù)平臺，能夠滿足最高運(yùn)營速度380km/h，列車正向運(yùn)行最小追蹤間隔時間3分鐘的要求，能夠與200-250km/h新建鐵路和既有提速線路的互聯(lián)互通；

3、CTCS-3級列控系統(tǒng)成功采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動優(yōu)先、GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，標(biāo)志我國鐵路列車運(yùn)行安全控制技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平；

4、CTCS-3級列控系統(tǒng)基于CTCS-2級列控系統(tǒng)構(gòu)建，大量采用成熟技術(shù)，整合適配大量既有系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠；

5、CTCS-3級列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了我國列車運(yùn)行控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、生產(chǎn)制造技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、工程應(yīng)用技術(shù)、仿真測試技術(shù)、維護(hù)管理技術(shù)再創(chuàng)新和整體升級；

6、CTCS-3級列控系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手段，構(gòu)建完善的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、以運(yùn)營場景作為導(dǎo)入、按照歐洲安全設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)、采用

系統(tǒng)評估作為系統(tǒng)確認(rèn)手段，為我國鐵路列車控制系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)建了完善的技術(shù)平臺；

7、CTCS-3級列控系統(tǒng)的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，形成了鐵道部CTCS技術(shù)管理人才隊(duì)伍平臺、以實(shí)驗(yàn)室為中心形成測試分析和理論研究平臺、供應(yīng)商和運(yùn)用單位結(jié)合的運(yùn)用管理平臺、企業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、施工、測試等生產(chǎn)和施工人才隊(duì)伍平臺；

8、CTCS-3級列控系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建了鐵道部統(tǒng)一組織領(lǐng)導(dǎo)下，以項(xiàng)目為依托、以核心企業(yè)為主體，聯(lián)合國外技術(shù)支持方、國內(nèi)高校、科研單位和設(shè)計(jì)院，產(chǎn)、學(xué)、研一體的技術(shù)創(chuàng)新體系。

中國通號是中國軌道交通領(lǐng)域信息和自動控制產(chǎn)業(yè)基地之一，是國內(nèi)系統(tǒng)集成及配套能力最強(qiáng)的專業(yè)化企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)品主要分為信號、通信、基礎(chǔ)、線纜四大類。

信號系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：移頻自動閉塞、車站電碼化、地面查詢應(yīng)答器、主體化機(jī)車信號、列控中心及車載設(shè)備，列車調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)備（TDCS），分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)備（CTC），微機(jī)監(jiān)測設(shè)備，列車超速防護(hù)設(shè)備（ATP），列車自動監(jiān)督設(shè)備（ATS），計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，微機(jī)計(jì)軸設(shè)備，道口防護(hù)設(shè)備，編組站綜合集成自動化設(shè)備（CIPS），駝峰溜放控制設(shè)備，信號產(chǎn)品測試設(shè)備等。

通信系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：無線列調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、無線車次號校核系統(tǒng)設(shè)備、無線接入設(shè)備，GSM-R終端設(shè)備，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，鐵路電務(wù)管理信息化系統(tǒng)設(shè)備，鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)設(shè)備，列車服務(wù)信息系統(tǒng)設(shè)備，客運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)備，會議電話及會議電視系統(tǒng)設(shè)備，數(shù)字式電話集中機(jī)，列車廣播機(jī)，光纜線路自動監(jiān)測設(shè)備，光電數(shù)字引入柜，客票售檢系統(tǒng)設(shè)備（AFC）等。

信號基礎(chǔ)設(shè)備主要包括：25Hz信號電源屏、區(qū)間信號電源屏、駝峰信號電源屏、繼電聯(lián)鎖信號電源屏、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖信號電源屏、三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)電源屏，電動/電液轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器、駝峰車輛減速器、道岔外鎖閉、道岔安裝裝置，RD1型道岔融雪設(shè)備，繼電器、變壓器，單元控制臺，色燈信號機(jī)，防雷單元、防雷保安器，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜機(jī)箱等。

線纜產(chǎn)品主要包括：數(shù)字信號電纜、通信電纜、光纜、光電綜合纜、控制電纜、電力電纜等。

機(jī)車車輛電控設(shè)備、制動電阻裝置、機(jī)車儀表。

電力工程高頻開關(guān)直流組合電源柜、電動操作機(jī)構(gòu)、真空斷路器、隔離開關(guān)、電力鐵塔等。

中國通號擁有的信號系統(tǒng)技術(shù)主要有自動閉塞系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、國產(chǎn)化列車自動防護(hù)ATP系統(tǒng)、車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)、駝峰自動控制系統(tǒng)、道岔轉(zhuǎn)換安全保障系統(tǒng)等。

自動閉塞系統(tǒng)主要有ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞、WG－21A無絕緣軌道電路及25HZ相敏軌道電路、ZPW-2000（UM）系列閉環(huán)電碼化。

車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要有DS6-11型雙機(jī)熱備系統(tǒng)、DS6－20型三取二冗錯系統(tǒng)、DS6-K5B型二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、DS6-50型聯(lián)鎖和列控一體化集中控制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

調(diào)度集中系統(tǒng)主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)。車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)作為CTCS2級列控系統(tǒng)地面主要組成部分，適用于裝備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖或6502電氣集中、CTC或TDCS車站。

國產(chǎn)化列車自動防護(hù)ATP系統(tǒng)：包括區(qū)域控制中心、車載設(shè)備、數(shù)字軌道電路三個子系統(tǒng)。

駝峰自動控制系統(tǒng)主要有TW-2型駝峰自動化系統(tǒng)、FTK-3型駝峰自動控制系統(tǒng)、TYWK型駝峰信號計(jì)算機(jī)一體化控制系統(tǒng)及編組站綜合集成自動化系統(tǒng)（CIPS）。

中國通號擁有的通信系統(tǒng)技術(shù)主要有無線通信、視頻監(jiān)控、專用通信、智能交通、專用信息管理等。

無線通信系統(tǒng)技術(shù)主要有列車無線調(diào)度系統(tǒng)、DMIS無線車次號、800M列尾裝置和列車安全預(yù)警綜合系統(tǒng)、DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)等。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)主要有鐵路線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)及高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

專用通信系統(tǒng)技術(shù)主要有IP智能通信系統(tǒng)、鐵路資源監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)技術(shù)主要有自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、列車移動補(bǔ)票系統(tǒng)、鐵路GSM-R SIM卡管理系統(tǒng)。

專用信息管理系統(tǒng)主要有鐵路電務(wù)管理信息系統(tǒng)、鐵路資金結(jié)算信息系統(tǒng)、地鐵集中告警系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、鐵路財務(wù)會計(jì)管理信息系統(tǒng)及項(xiàng)目管理系統(tǒng)等。

第五篇：鐵路信號系統(tǒng)影響因素

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鐵路信號系統(tǒng)影響因素

作者：魏毅

來源：《現(xiàn)代裝飾·理論》2011年第07期

摘 要 鐵路對我國的發(fā)展起著重要作用。由于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、?jīng)濟(jì)、效率高、成本低等優(yōu)勢，世界各國都在加快鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。鐵路信號系統(tǒng)不僅能夠保障列車安全運(yùn)行，而且也能夠使鐵路效率得以提高。

關(guān)鍵詞 鐵路；信號系統(tǒng)；影響因素

2011年7月23日溫州的重大鐵路交通事故讓我們更清醒的認(rèn)識到鐵路信號系統(tǒng)的重要性以及它的破壞性。我國鐵路在開始初期由不同的外國資本所控制，導(dǎo)致信號不同意。雖然在經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國鐵路信號系統(tǒng)已經(jīng)有了較快的發(fā)展。事實(shí)上，影響鐵路信號系統(tǒng)的因素有很多，正是由于這些因素的影響使鐵路信號系統(tǒng)會出現(xiàn)問題。本文主要就鐵路信號系統(tǒng)影響因素進(jìn)行了分析。

1.鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)成1.1 行車調(diào)度指揮系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息、通信、決策、控制技術(shù)的支持下，現(xiàn)代行車調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了列車遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)視、控制、追蹤和管理的自動化處理。行車調(diào)度指揮自動化系統(tǒng)技術(shù)隨著列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）的改進(jìn)以及新型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)研發(fā)成功而獲得了長足發(fā)展。TDCS的主要內(nèi)容是列車運(yùn)行計(jì)劃編制和調(diào)整及列車運(yùn)行監(jiān)視和管理，調(diào)度集中的核心是列車運(yùn)行控制，TDCS和調(diào)度集中系統(tǒng)構(gòu)成了行車調(diào)度指揮系統(tǒng)。TDCS由不同站段的分機(jī)和站段或路局總機(jī)銜接起來，形成路網(wǎng)調(diào)度的主要組成部分。

1.2 閉塞系統(tǒng)

區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時間內(nèi)只能運(yùn)行一個列車，這就是所謂的閉塞。鐵路信號閉塞系統(tǒng)就是由于閉塞相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)組成。我國鐵路的基本閉塞設(shè)備主要包括自動閉塞、半自動閉塞、自動站間閉塞。同列車自動完成閉塞作用的一種閉塞就是自動閉塞；通過裝在兩個相鄰車站的閉塞機(jī)、專用軌道電路以及出站信號機(jī)所構(gòu)成的一種閉塞就是半自動閉塞。正線是車站信號系統(tǒng)重要的組成部分，但是除此之外，還配有到發(fā)線、牽出線等其他線路，因此，有配線的分界點(diǎn)就是各種車站的另一種稱呼。而無配線的分界點(diǎn)，為非自動閉塞區(qū)段在兩個車站間設(shè)置的線路所，以及自動閉塞區(qū)段為在兩車站間劃分成若干個閉塞分區(qū)而設(shè)置的色燈信號機(jī)。其中線路所和色燈信號機(jī)就是無配線分界點(diǎn)，閉塞分區(qū)就是指在自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機(jī)之間的段落。

1.3 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)

1）信號機(jī)。信號機(jī)是鐵路視覺信號的重要組成部分，用以指導(dǎo)鐵路行車，與線路的閉塞系統(tǒng)密切相關(guān)。信號機(jī)的設(shè)置位置在進(jìn)站和出站。進(jìn)站信號機(jī)要設(shè)置距離最外方進(jìn)站道岔尖軌尖端大于50m小于400m處。其作用主要是為了防護(hù)車站，指示列車的運(yùn)行條件，保證接車進(jìn)路的正確和安全可靠，凡車站的列車入口處必須裝設(shè)進(jìn)站信號機(jī)。出站信號機(jī)設(shè)置在警沖標(biāo)外方3.5~4m處，防止側(cè)面沖突。其作用是為了防護(hù)區(qū)間，作為列車占用區(qū)間的憑證，指示列車能否進(jìn)入?yún)^(qū)間。發(fā)車線端必須設(shè)置出站信號機(jī)。2）站內(nèi)聯(lián)鎖。車站聯(lián)鎖是進(jìn)路、道岔和信號機(jī)之間相互具有制約關(guān)系。聯(lián)鎖主要包括道岔、進(jìn)路間的聯(lián)鎖；道岔與信號機(jī)之間的聯(lián)鎖，進(jìn)路和進(jìn)路間的聯(lián)鎖；進(jìn)路與信號機(jī)之間的聯(lián)鎖；信號機(jī)與信號機(jī)間的聯(lián)鎖。

2.鐵路信號系統(tǒng)影響因素

2.1 設(shè)備系統(tǒng)

近年來，鐵路方面已經(jīng)開始重視信號產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)的可靠性管理。由于在設(shè)備規(guī)范上標(biāo)準(zhǔn)較少、過于簡單、可靠性指標(biāo)不夠全面、可靠性模型的選擇比較少等因素，使設(shè)備系統(tǒng)的可靠性受到影響。可靠性是一門系統(tǒng)工程，與產(chǎn)品全壽命周期的各個階段密切相連，從產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)、報廢等一系列環(huán)節(jié)都始終與可靠性相連。建立第三方可靠性評估機(jī)構(gòu)，再制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對單位的可靠性設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審核?！??23”動車事故的發(fā)生揭示了信號設(shè)備在設(shè)計(jì)上存在嚴(yán)重缺陷，再遭雷擊發(fā)生故障后，導(dǎo)致本應(yīng)顯示為紅燈的區(qū)間信號機(jī)錯誤顯示為綠燈?？偟膩碚f，我國鐵路信號系統(tǒng)中可靠性應(yīng)用還不夠成熟，還需繼續(xù)深入研究。

2.2 電氣化條件對信號系統(tǒng)的影響

作為弱電系統(tǒng)，信號設(shè)備在電氣化鐵路中處于從屬被動的地位。電氣化鐵路屬于強(qiáng)電系統(tǒng)，它具有額定電壓高、牽引電流可達(dá)到數(shù)百安培甚至上千安培、電力機(jī)車為非線性負(fù)載，在整流換相和運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量諧波成分等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)構(gòu)成了電氣化鐵路對信號設(shè)備干擾的基本原因。從干擾的種類來說，可分為傳導(dǎo)、感應(yīng)、輻射三種形式。不同的信號設(shè)備對不同類電氣化干擾的反應(yīng)不同，因此，具體的信號設(shè)備所采取的措施各不相同。

2.3 電纜電源對信號系統(tǒng)的影響

信號電源是鐵路行車信號指示燈的供電電源，屬于一級負(fù)荷。信號電源一般由自動閉塞電力線路和貫通電力線路兩路電源供電。兩路電源互為冗余，故障時相互切換，以提高供電可靠性。信號電源、電纜等受到自然環(huán)境、運(yùn)行管理方式等因素的極大影響。

2.4 外部因素對信號系統(tǒng)的影響

每一個系統(tǒng)都有其固有的結(jié)構(gòu)和組織形式，各組成部分不僅受設(shè)備本身技術(shù)水平和實(shí)現(xiàn)方式的影響，同時也受外部環(huán)境的影響。鐵路信號設(shè)備的信號采集除來自列車和軌道系統(tǒng)外，車站和區(qū)段調(diào)度所還通過強(qiáng)風(fēng)、雨、雪檢測器及立交處防落物檢測器采集的信號發(fā)出限速或停車

指令；人的因素是鐵路信號系統(tǒng)的主導(dǎo)因素，不論在列車正常運(yùn)營的管理、信號的采集分析和判斷以及指導(dǎo)鐵路運(yùn)輸作業(yè)方面，還是在非正常運(yùn)營條件下對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，特別是局部區(qū)段發(fā)生故障后的信號處理和指揮，這些都直接影響著列車的運(yùn)輸?shù)取?/p>

3.結(jié)語

隨著我國對鐵路上的投資逐漸擴(kuò)大，鐵路的相關(guān)技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，尤其是有個別的技術(shù)已經(jīng)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。鐵路信號系統(tǒng)是一個龐大的工程，影響鐵路信號系統(tǒng)的因素很多，既包括內(nèi)部設(shè)備和技術(shù)水平，而且還包括外部條件，由此可見，鐵路信號系統(tǒng)必須選擇最優(yōu)組合方案，才能在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上取得雙贏。

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