光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用

摘要：鐵路作為我國交通運輸體系的核心支柱，其重要性不言而喻。近年來，我國鐵路建設的迅猛勢頭令人矚目，特別是在高鐵技術方面，我國已經躍居世界領先地位。在這一發展過程中，光纖通信技術在鐵路通信系統中的應用顯得尤為關鍵。光纖通信技術的引入，為鐵路通信帶來了革命性的變革，它顯著提升了信號傳輸的速率，保障了傳輸質量的高可靠性，同時也極大地推動了鐵路通信系統的數字化、智能化升級。該文詳細闡述了光纖通信技術的特點與優勢，并通過具體案例展示了其在鐵路通信系統中的實際應用。通過應用光纖通信技術，鐵路通信實現了信息的高效共享和資源的優化配置，進一步提升了鐵路運輸的安全性和效率。

關鍵詞：光纖通信技術；鐵路通信；PDH；SDH；DWDM

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.08.044

中圖分類號：U 285.16" " " " " " " " "文獻標志碼：B" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）08-0-03

The Application of Fiber Optic Communication Technology

in Railway Communication Systems

HU Yuan

（Shenshuo Railway Branch， Shenmu 719300， China）

Abstract： As the core pillar of China's transportation system， the importance of railways is self-evident. In recent years， the rapid momentum of railway construction in China has attracted attention， especially in the field of high-speed rail technology， where China has jumped to the world's leading position. In this development process， the application of fiber optic communication technology in railway communication systems is particularly crucial. The introduction of fiber optic communication technology has brought revolutionary changes to railway communication. It significantly improves the speed of signal transmission， ensures high reliability of transmission quality， and also greatly promotes the digital and intelligent upgrading of railway communication systems. The article elaborates on the characteristics and advantages of fiber optic communication technology， and demonstrates its practical application in railway communication systems through specific cases. By applying fiber optic communication technology， railway communication has achieved efficient information sharing and optimized resource allocation， further enhancing the safety and efficiency of railway transportation.

Keywords： fiber optic communication technology; railway communication; PDH；SDH；DWDM

0" "引言

鐵路，作為我國交通運輸的支柱性產業，一直以來都是國家發展的重要動脈。自1905年詹天佑主持京張鐵路建設以來，至今已歷經近一個世紀的滄桑。特別是近30年來，我國鐵路事業取得了長足的發展，展現出迅猛的勢頭。20世紀90年代，我國鐵路迎來了5次重大的提速，火車的運行速度得到了顯著提升，達到了160 km/h，同時電氣化鐵路的營運里程也擴展至7.71萬千米，為鐵路運輸的現代化奠定了堅實基礎[1]。近年來，高速鐵路的快速發展更是將我國鐵路事業推向了新的高峰。高鐵的列車運行速度躍升至350 km/h，這一速度不僅刷新了世界紀錄，也使得中國高鐵成為了全球范圍內備受矚目的亮點。

1" "光纖通信技術

1.1 光纖通信技術的數據獲取

在光纖通信技術中，數據獲取具有至關重要的作用[2]。這一過程的初步任務是深入分析光纖內的載波，以明確光纖數據傳輸的狀態，進而對傳輸的數據載波進行精確的分類與儲存。然后對比儲存的傳輸數據之間的差異，并利用差異函數對這些差異進行詳細的分析。差異函數的計算公式如下：

（1）

式中，為比較參數；為相對應的數據準則；為內部數據數量；為數據差異信息。

式（1）能夠有效地轉換與對比所獲取的傳輸數據。在此基礎上，通過靈活調整數據的轉換方式，可以不斷優化基礎數據的儲存空間結構，從而實現數據存儲的高效與合理性。

通過數據傳輸存儲模式，進一步全面整理與歸置傳輸數據，確保所有數據都嚴格遵循預設參數進行分類。在整個操作過程中，要始終將數據控制在可操作的合理范圍內，并利用差異函數對數據進行細致的劃分。對于劃分后歸屬同一類別的數據，進行歸類并集中儲存。同時，根據傳輸數據的總量，精確控制儲存的范圍，并在需要時擴展儲存空間，以保障數據的完整性。完成數據存儲后，為確保數據在傳輸過程中的絕對安全性[3]，必須對光纖通信中的光纖芯進行嚴格的數據安全檢測。這一檢測旨在全面排查數據傳輸過程中可能存在的安全隱患，從而確保鐵路通信系統始終維持在安全、穩定的運行狀態。圖1詳細描繪了傳輸數據安全確認的流程。

經過這一系列的安全檢測，一旦數據被確認安全無誤，就會利用系統內的數據保護裝置對傳輸數據進行保護性的存儲。至此，光纖通信技術的數據獲取流程圓滿完成。

1.2 光纖通信技術數據的調整處理

在光纖通信技術的數據調整處理過程中，首先要獲取相關的通信技術數據，并基于這些數據對通信數據進行精細的調整。為實現這一過程，需要不斷優化調整機制，并選擇合適的調整形式，確保技術調整的有效性。

通過深入分析和處理鐵路通信系統中的數據傳輸數據，濾除光纖通信技術中存在的矛盾數據，并篩選出需要進行進一步檢驗的數據。根據數據檢驗的需求，設定相應的過濾模式，并構建劃分函數，以便對結果進行準確的分類：

（2）

式中，為劃分結果數據；為待檢驗的數據參數；為基礎數據組。

在進行數據劃分檢驗的同時，設置數據標準查找功能，該功能能夠迅速標定傳輸數據。具體如圖2所示。

利用劃分函數和查找到的標準數據，對傳輸數據進行技術準則處理與調整，以提升光纖通信技術中央處理系統的操作效果。根據中央處理系統的處理進度，設定數據傳輸轉變函數，該函數定義如下：

（3）

式中，為數據轉變參數；為準則函數；為傳輸數據操作的可行性概率；為傳輸數據處理標準函數；為處理傳輸數據的數量。

通過此數據傳輸轉變函數，光纖通信系統能夠獲取滿足調整需求的傳輸數據，并進行有效傳輸。對傳輸通道下發指令，調整其對應參數，并設定調控形式如下：

（4）

式中，為調控結果；為傳輸指令參數；為傳輸時的實時參數；為系統功能影響參數；為傳輸數據信息差。

這樣的調整與優化流程，能夠確保光纖通信系統的穩定運行，并顯著提升其數據傳輸的效率和準確性。

1.3 光纖通信技術的數據傳輸

在光纖通信中，數據經過一系列的處理步驟后，被精準地整合并傳送至鐵路通信信息處理中心。到達處理中心后，根據數據的特性和整合程度，數據被細致地劃分為多個模塊，每個模塊均配備了相應的處理函數以實現其特定功能。具體情況如下：

（5）

式中，為處理結果參數的數據模塊；為包含理論數據參數的模塊；為反映通信狀況的數據模塊；為涉及操作數據數量的模塊；為評估外界數據存在概率的模塊。

處理這些數據模塊后，將獲取到處理結果數據。這些數據會經過嚴格的參數檢驗，以確保它們完全符合處理系統的各項要求。這一檢驗標準的詳細流程如圖3所示。

圖3詳細說明了數據從接收到處理的各個環節。對于通過檢驗的數據，系統將進一步強化數據間的關聯性，通過優化函數來精確處理中心的數據。利用檢測函數間的密集程度，系統建立起一個精準的對應模型，確保數據處理的準確性和高效性。

在處理過程中，系統始終遵循密集度處理原則，對數據處理中心的傳輸數據進行深度整合，并根據實際情況精細調整處理中心的運行狀態。最后，通過整合信息模塊，結合數據管理系統，實現對傳輸數據的高效管理。這一系列措施不僅顯著提升了光纖通信技術在信息傳輸速率上的性能，也確保了鐵路通信系統數據在光纖芯上的快速、高效傳輸。

2" "鐵路通信系統中光纖技術的應用

鐵路通信系統作為保障鐵路運輸流暢與安全的關鍵環節，其通信質量的提升至關重要。隨著列車運行速度的加快，鐵路通信系統對光纖通信技術的依賴也日益增強。光纖通信技術在鐵路通信領域的應用，歷經了從PDH到SDH，再到DWDM的演進過程，不斷滿足鐵路系統對通信的更高要求。

2.1 鐵路通信系統中PDH光纖通信技術的應用

PDH（準同步數字系列）光纖通信技術是我國鐵路通信系統中最早使用的技術之一。20世紀80年代，大秦重載鐵路首次采用PDH技術，鋪設了8芯單模光纜，并設立多個通信站，開啟了我國鐵路干線光纖通信的新時代。PDH技術通過二芯搭建局域網通信系統，實現點對點的信息傳輸，有效減少了電磁干擾，提升了通信系統的穩定性。然而，隨著通信需求的復雜化，PDH技術的局限性逐漸顯現，為SDH技術的引入奠定了基礎。

2.2 鐵路通信系統中SDH光纖通信技術的應用

進入21世紀，SDH（同步數字系列）光纖通信技術開始在我國鐵路通信系統中得到廣泛應用。2009年，贛韶鐵路率先采用了SDH技術，鋪設了20芯的通信光纜。目前，京九鐵路上的2 500千米長的20芯光纜是我國最長的SDH通信光纜。SDH技術不僅突破了PDH技術的限制，實現了數據傳輸的兼容性和高效性，還增加了信息同步傳輸、復用、分叉和交叉連接等功能，極大提升了鐵路通信的流暢性和可靠性。此外，SDH技術的故障恢復功能也確保了通信數據的安全和穩定。

2.3 鐵路通信系統中DWDM光纖通信技術的應用

為了滿足鐵路通信系統對更高傳輸容量的需求，DWDM（密集型光波復用）光纖通信技術應運而生。DWDM技術可以在一根光纖中同時傳輸多組不同光波波長的光譜信號，極大地提升了傳輸容量和速率。每個光通道可承載10 Gbps的通信容量，使數據傳輸更加迅速和穩定。同時，DWDM技術不受自然環境因素的影響，能夠實現全天候的穩定傳輸。因此，DWDM技術在鐵路通信系統中的應用，為鐵路運輸提供了更為高效、穩定和可靠的通信保障。

3" "結束語

目前，光纖通信技術已牢牢占據鐵路通信系統核心地位，其高效性與穩定性對于鐵路運輸系統而言至關重要。它不僅保障了列車運行的順暢，更在維護系統穩定、確保旅客安全方面發揮著不可替代的作用。展望未來，光纖通信技術將會繼續在鐵路通信系統中扮演核心角色，成為推動鐵路運輸系統長期、穩健發展的堅實基石。

參考文獻

[1] 谷洪君．光纖技術在鐵路通信系統中的應用[J]．集成電路應用，2024，41（03）：116-117．

[2] 王亞男．淺談光纖通信技術的特點及在鐵路通信系統中的應用[J]．哈爾濱鐵道科技，2022（1）：29-32

[3] 李飛．鐵路通信網光纖傳輸安全與保護[J]．數字通信世界，2022（8）：114-116．

作者簡介：呼" 元（1991—），男，漢族，陜西榆林人，助理工程師，本科，研究方向為鐵路通信。