現代通信技術在高速鐵路中的應用

朱正凱

【摘要】 隨科學技術的飛速發展以及人們生活水平的不斷提高，乘客對于鐵路運輸的服務質量及運輸速度都提出了更高的要求。當前高速鐵路正以其服務質量好、運輸速度快以及安全性能高等特點，引起了人們的廣泛關注，然而人們更加關注的是當提高了列車的運行速度之后，其通信技術是否還能真正滿足高速鐵路的運行要求。本文就高速鐵路運輸中應用到的通信技術進行闡述，為相關研究者提供理論參考依據。

【關鍵詞】 通信技術 高速鐵路

高速鐵路中所用的通信系統主要由兩個部分組成，即有線通信部分和無線通信部分，有線通信部分基本上與普通鐵路的通信系統相同，不同之處主要是無線通信部分。下面我們主要對應用于高速鐵路中的現代通信技術進行闡述，讓人們相信現代化的通信技術完全有實力為高速鐵路的發展保駕護航。

一、高速鐵路應用現代通信技術的重要性

在科技高速發展情況下，現代通信技術也朝著數字化、寬帶化、智能化、高速化及個人化等各個方面發展，通過現代通信技術的有效應用，使用者能夠在任何時間、地點通過視頻、數據以及語音等實現信息交流，提升生活品質，提高工作效率。在高速鐵路中應用現代通信技術，不但能夠讓列車上的乘客真正感受到現代化通信技術帶來的方便與快捷，還能讓乘客坐在車廂中猶如坐在辦公室一樣，完全不受任通信硬件設施的阻礙，正常的與外界進行信息傳遞，獲取自己想要的信息資源，實現移動辦公。

高速鐵路的重要特征之一就是運行速度高，不僅運行速度高，還要更安全、更方便，自然技術要求就更高。然而想要實現這些要求，必須要通過現代通信技術來支撐，只有構建出技術先進、功能完善的通信網絡，并輔以界面友好的交互界面，才能夠實現高速鐵路的自動控制、提升運輸速度及運輸效率，給鐵路系統提供出全方位通信業務。

二、高速鐵路中應用現代通信技術

高速鐵路應用現代通信技術范圍比較多，本文就選擇幾個重要方面闡述其應用。

2.1 將GSM-R應用于列車調度系統

GSM-R是Globle Systen of Mobile for Railway的縮寫，意思為鐵路移動全球系統。它是為了滿足鐵路在移動通信方面的特殊需求而設計的專用系統，在系統功能上已經超越了GSM，是一項比較成熟的實用性技術。

近年來由于鐵路的提速以及鐵路運輸的不斷發展，為了能讓運輸過程變得更高效、更安全，列車調度系統針對那些運輸壓力大的鐵路干線，都陸續開通了某些新的數據業務，以便緩解通信方面的壓力。除此之外，還必須對原系統中的天線高度以及天線方向進行適當的調整，使沿線的場強能在覆蓋范圍上得到拓展；而弱場問題要想得到有效地改善，就應該添置相應的設備讓地面與列車之間形成一個雙向無線通信系統。采用了GSM-R列車調度系統，能夠將列車運行經過地點以及沿途各個站點動態情況顯示在大屏幕上，調度中心經過網絡就可以發出各種指令。一旦出現突發事件，能夠利用該網絡平臺通過無線通信業務，指揮人員能夠實時掌握各個救援情況，掌握調度人員、助理值班員、車站值班員及機車司機等，能夠及時指揮與控制事件。如今高速鐵路上主要是采用無線列調為主，通過該網絡平臺能夠輕松進行行車調度，實現機車司機、調度員及車站值班人員間通信，以及機車司機、車站值班人員與運轉車長間各種通信。

2.2 應用于安全監控車輛系統中

隨著科學技術的不斷發展，鐵路部分在其發展過程中，也提出了必須繼續深化鐵路信息化建設的要求，而要想真正達到這一要求，必須要采用通信傳輸技術與信息網絡強化安全運行控制管理。主要是以動態圖像監控貨車運行故障、紅外線探測軸溫智能跟蹤等，聯合形成多專業、多層次及多部門安全運行監控體系，進而確保整個運行線的安全監控水平。尤其是應用了短距離WiMax及WiFi的無線傳輸技術有機結合的傳感器，以及長距離的有線線路共同形成網絡，給鐵路安全監控提供移動裝備條件。在紅外線探測軸溫系統中（THDS），每間隔30公里就需要安裝上紅外線探頭，用來測試紅外線的軸溫，同時結合六十萬輛的貨車配備RFID標簽，能夠檢測車輛號碼及每一根軸輪溫度，如今在這個方面已經逐漸實現了集中報警、分散檢測、網絡運行、信息共享及遠程監控的防范預警體系，提升了車輛安全能力。同時還在機車與客運車輛上加設傳感系統，能夠靜態和動態測定線路鋼軌、隧道及橋梁的數據，進而實現了雙重檢測監控，有效提升了高速鐵路運行中整體安全系數。除了THDS之外，還有TPDS（地面安全檢測運行狀態系統）、TADS（軌邊診斷早期故障系統）等，這些系統形成鐵路車輛監控安全系統，該系統主要是應用網絡化、智能化及信息化技術，實現了對高速客貨車進行數據集中、動態檢測、聯網運行、信息共享以及遠程監控。如今所有貨車車輛與機車上均安裝上了電子標簽，在各個編組站、區段站、分界站等都安裝上了地面識別設備，還把車號識別信息傳送到鐵路總局。總局中建立有全路車輛的動態庫，就能夠計算出各個路局目前車輛的保有量，經過和確報信息匹配，就能夠掌握車輛是空還是重狀態，以及重車裝置的內容與去向，掌握車輛的位置、機動車的位置等。

同時安全監控系統中所用通信網絡也在逐漸加強自身網絡安全建設，其一是實行了外部訪問服務網、生產服務網以及內部服務網三者分離，內外網間需要通過身份認證進行動態隔離與交換技術。主要涉及到了計算機控制平臺、路由器、防火墻等各個系統的調試。現在如果有500個事情同時并發，隔離裝置能夠在兩秒之內進行控制；并且采取統一IP地址，構建出身份認證體系，每一個鐵路局與總局分別構建出IA，這樣來構成身份認證體系。其二總局通過廣域網和局域網實行公匙加密技術，就實現了信息加密傳輸等各種控制。

2.3 將智能化應用到在線監測系統中

經過幾次大提速之后，一些區段中貨車行駛的速度已經達到了250公里每小時。隨著列車的速度提升，自然對線路、配套設施以及車輛都提出了相應要求，所以必須要建立一個連續的及密集型的巡檢工作。同時列車高速運行時，巡視檢測一定要將人身安全作為第一要素。在進行作業時一定要密切觀察來往車輛，及時到下道避讓。因此使用智能化在線檢測非常重要，也是解決運行裝備的巡檢工作合理方案。

通過移動設備檢測固定設備技術措施，極大滿足了線路中密切巡檢所需。比如機車上裝上了軌道動態檢測設備，能夠檢測軌道的線路狀況，一種方法就是測出軌道的基本參數，這種裝置大多數安裝到機車的車體上，而機車的監控記錄器就是記錄里程錯表與車速，一旦車體的振動速度超過了門限值，能夠將測到的加速值和坐標信息、車速共同放進儲存器中，再經過轉儲器將數據轉送到微機打印檢測結果。另外一種就是和高速攝像技術相結合，同時應用上GPS定位技術、圖像處理技術等，能夠高速拍攝出鋼軌的表面，同時進行故障識別與故障定位。這種智能系統安裝比較便利，可以安裝到軌道車及行李車上，還可以安裝到客車上，在行駛中不間斷高速拍攝鋼軌情況，自動將故障情況判斷出來并且確定出精確里程。當然該檢測功能并不單一，而是要包含自動識別擦傷、掉塊、裂紋、錯牙，還要自動檢測軌縫等等，將這種智能化的在線檢測系統使用到線路與客運專線上，就可以代替人工進行作業，而具備了高速度、高效率、全天候等各種作業特征，實現數字化檢測結果，進而形成了線路的圖像數據庫。

在線檢測機車車輛的踏面擦傷系統屬于檢測車輪狀況裝置，主要是檢測車輪的局部擦傷或者踏面損傷，一旦發生這些故障能夠準確預報出超差車輛擦傷大小以及位置，避免因車輪和軌道之間碰撞造成軸承損壞或者鋼軌毀壞，進而引發出列車事故，保證了高速鐵路運行安全。這種檢測系統是室內設備與室外設備兩個部分共同組成。室外設備包含了振動傳感器、車輪傳感器、配管配線、室外分線箱以及相關附件；而室內設備主要包含信號采集電路、工業控制計算機以及信號預處理裝置。

事實上高速鐵路許多地方都應用上了現代通信技術，比如車列尾部的風壓無線傳輸監控系統、鐵路智能運輸系統等各個方面，這樣實現了高速鐵路現代化、高速化，同時也加大了安全性。

三、結束語

隨著近些年科學技術高速發展，我國鐵路發展到了跨時代階段，并且客貨列車都進入到了重載、高速的現代化水平。特別在高速鐵路、貨運專線、客運專線以及城際鐵路大規模建設，都促進了我國鐵路的網絡化發展。在發展鐵路同時應用現代通信技術在必然趨勢，也是提速、確保安全的有力保障。

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