高速铁路信号系统中新技术的应用探析
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摘要：在经济发展的推动下，国内铁路建设日新月异，为了实现重载、高速以及高密度的运输需求，我国的铁路行业从未间断过技术改进，铁路信号自动控制技术正是自动化学科中一个具有鲜明特色的方向。通过一百多年的历程，发展成了现代的铁路信号技术，自从自动控制技术广泛的在铁路运输中应用以来，对过我现代化通信信号设备所使用的装备水平有了大幅度的提高，之后新兴技术也不断涌现。目前，铁路信号技术的更新和发展已经成为了提高铁路运输能力的有效手段。
关键词：高速铁路；信号系统；新技术应用
中图分类号：F530.3文献标识码：A
我国的高速铁路建设在近些年中取得了迅猛的发展，取得了巨大的成就，我国在世界上已经成为运营里程最长、速度最快以及在建规模最大的国家。然而铁路运输安全的保障与发展需要铁路信号技术的支持，其重要使命就是保障火车在行车时的安全，如果没有铁路信号的话，更无从谈起铁路运输的安全。为了确保行车安全、提高运输的效率，仍然还有很多的关键技术问题有待去解决，不断的研发铁路信号新技术。
1高速铁路信号系统的主要组成以及功能
1.1行车指挥自动化系统
在世界范围内各国所使用的高速铁路信号控制系统被称为列车自动控制系统，该系统中的主要子系统有：列车自动驾驶子系统、列车自动防护子系统以及行车指挥自动化子系统。
1.2列车自动驾驶系统
该系统在工作时需要借助应答器或者是数字轨道电路等轨旁设备把车站和调度中心的指令传达给车载系统，当车上的车载系统收到发出的指令后，结合列车自身的制动和控制条件，进行运算和比较之后确定合理的安全运行速度，同时还要保证列车之间的最小追踪间隔，从而可以保证列车的运行效率。
1.3列车自动防护系统
列车自动防护系统的主要作用有：防止列车出现超速运行、确保列车安全的运行速度，与此同时，防止列车出现追尾冲突和迎面冲突，该系统具备故障安全技术的特点，该系统的另一大特点就是可以检测列车所在的位置信息以及列车当前的行驶速度，使列车在一定的制动距离下保障列车的运行安全。
1.4上述三种系统之间的相互控制关系
列车自动防护系统是整个自动控制系统工程的安全核心，这是运行中的列车重要的安全保障。行车指挥自动化系统为自动控制系统的上层管理部分，也就是列车自动防护系统的指挥中枢。[1]列车自动驾驶系统中应用的自动控制系统是自动控制系统应用的最优体现。只有装有列车自动防护系统的条件下才能使用列车自动驾驶系统，与此同时，必须受到列车自动防护系统的监控，列车自动驾驶系统需要通过列车自动防护系统得到行车指挥自动化系统所发出的运行命令，列车自动驾驶系统获得信息会后，当列车运行到站后，由列车自动防护系统对开门条件进行检查 ，列车自动驾驶系统借助列车位置来对系统天线进行识别，把列车的信息传输给地面的通信器，以便进行速度调整，一旦达到运行的条件，就会灵活的进入列车自动驾驶系统模式。
2高速铁路信号系统中新技术的应用
2.1高水平的实时操作系统的开发平台
实时操作系统是目前普遍能够的嵌入式系统软件的开发平台。实时多任务内核是实时操作系统中最核心的部分，其基本功能主要有：存储器管理、定时器管理、任务管理、时间管理、系统管理、资源管理、消息管理、旗语管理、事件管理、队列管理等等。这些管理功能交给用户得以调用的是通过内核服务函数的形式来完成的，也即是实时操作系统的应用程序接口。[2]在对要求安全性很高的航空航天、铁路以及核反应堆中应用实时操作系统，能够很好的解决系统中嵌入式软件开发存在的标准化问题以及系统的安全性问题。随着嵌入式系统中所使用的软件应用程序不断的增大，使得程序档案以及程序接口的组织管理问题成为了一个大的课题。如何保障系统的故障-安全性和系统的容错性成为了一个迫切需要解决的难题。在实施操作系统基础上研发的程序，其可移植性很高，90%网上的设备都可以实现独立，因而增加了系统故障-安全实现的保障。由于铁路计算机系统所处的环境十分的恶劣，要想提高系统的可用性、安全性以及可靠性就得使用安全的计算机，以保证系统能够不间断的工作。
2.2数字信号处理新技术的应用
随着对铁路运输重载和提速要求的提出，基于模拟信号和分元器件处理技术的铁路信号设备已经逐渐的不能满足铁路运输实时性和安全性的要求。所以必须全面的引入计算机技术，借助计算机的高速计算以及分析的功能，来对信号设备技术进行改进和更新，因此研发出了数字信号处理技术，改项技术的出现有效的解决了铁路信号信息的问题。
数字信号技术比模拟信号处理技术具有更高的实时性和可靠性。数字信号处理中应用的传统时域分析方法和频域分析方法都有着优缺点。频域分析法不仅抗干扰能力好而且运算的精度也较高，然而这种分析方法当遇到强干扰时会造成解码倍频的现象。[3]时域分析法定性准确，然而却不能精确的实现剔除带内干扰。随着数字信号处理技术不断出现新的发展，铁路引号处理中也在不断的引入新的实用技术，例如：现代谱分析技术、小波信号处理技术等。我国目前的轨道电路信号的接收、发送和机车信号的接受领域都普遍的使用了数字化信号处理的新技术，法国的UM2000数字编码轨道电路和日本的数字ATC中都引入了数字化信号处理技术。
2.3通信信号一体化技术
随着铁路的发展，当代铁路通信信号技术也经历了重大的变化。铁路通信信号技术之间的相互融合、行车调度指挥的自动化技术以及列车控制的一体化，这些新技术的应用解决了控制分散、功能缺乏以及信号相对独立的难题，确定了我国铁路通信信号技术一体化、智能化、数字化及网络化的发展方向。[4]德国已经确定了从FZB 、LZB向ERTMS的发展趋势。LZB所利用的是轨道电缆环线的传输运行控制系统指令以及速度指令信号，取代了地面比赛信号机，使用闭塞分区，使列车按照固定的闭塞方式运行。FZB的技术基础是无线的列车控制系统，该系统是新一代的移动式自动闭塞系统，该系统实现了高性能、低成本的运行控制系统。
3高速铁路信号系统发展应用的方向
中国的高速铁路已经进入到了大发展时期，我国的铁路信号装备水平已经具备了世界 先进水平的能力。[5]随着列车运动调度和运行控制系统的大力推广，我国的铁路信号在制式以及系统等方面都发生了重大的变革：从过去以车站联锁为核心的铁路信号发展成为以列车运行控制系统为核心的铁路信号；改变了列车运行调度指挥的三级管理，实现了移动列车直接受调度员控制的一体化；改变了过去人为确认信号的模式，实现了智能化车载系统；信号显示制式从速差式过度到了速度式。
此外我们应该注意到在全球经济一体化的发展下，信号系统也在朝着标准化和规范化发展，[6]目前铁路信号系统市场也逐渐走向了全球一体化，具体表现在安全规范以及技术规范方面的全球化，因为，“统一标准和规范”将是铁路信号系统的发展趋势。
4结束语
我国高速铁路信号系统的发展速度要仅仅跟随高速铁路建设的速度，能够与之同步发展，而且能够满足现代化高速铁路在建设时的各种需求，随着人们对高铁要求的不断提高，肯定会给高铁信号系统带来更大的更艰巨的重任，为了促使高铁建设的发展，我们应该从信号控制技术方面着手，不断的改进其控制以及功能，为中国高速铁路信号控制技术开辟出崭新的局面。
参考文献
[1] 李增海,谭侃让.我国铁路信号技术的发展与展望[J].科技咨询导报,2007,(24):4-4.
[2] 付保旭.铁路信号车站联锁系统结合光纤通信技术改进设计研究[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(15).
[3] 步兵,闫剑平,赵明等.基于无线通信技术的高速铁路信号系统[J].北方交通大学学报,1999,23(5):63-68.
[4] 傅世善.高速铁路与铁路信号第一讲高速铁路促进铁路信号的发展[J].铁路通信信号工程技术,2011,08(3):91-92.
[5] 江波.全面探讨中国高速铁路信号系统中的若干问题[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(10).
[6] 耿沛哲,孙富国,路谦等.高速铁路信号电缆施工损伤问题的预防及处理[J].铁道技术监督,2013,41(12):52-54.
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