《鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)問題研究（論文）》

計(jì)算機(jī)技術(shù)在鐵路電務(wù)段的應(yīng)用研究目錄TOC\o"1-2"\h\u124591.我國鐵路通信網(wǎng)的特點(diǎn) 2296881.1沿鐵路線分布 2123681.2用戶較為單一 2220741.3通信資源較為豐富 2190972.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本要求 257163.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型 3263773.1綜合考慮網(wǎng)絡(luò)功能、運(yùn)行成本和建設(shè)投資 335633.2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)工程 3287243.3實(shí)現(xiàn)特定范圍內(nèi)的信息共享 378633.4加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全性較高的防護(hù)體系 4175434.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇和應(yīng)用 4273285.結(jié)語 528166參考文獻(xiàn) 5

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為鐵路信號(hào)系統(tǒng)的管理提供了新的技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，我國的鐵路調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)逐漸從原來的集中控制模式向著更加智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,并形成了分散控制的新型調(diào)度控制模式。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也使得一些新型鐵路信號(hào)管理設(shè)備得到了更多的使用,其中包括微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備、計(jì)算機(jī)連鎖、智能電源屏等。這些設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用有較高的專業(yè)性要求,為此必須提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理水平。1.我國鐵路通信網(wǎng)的特點(diǎn)70年代開始，1971年微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)由集中處理發(fā)展為集中和分布處理相結(jié)合方式。這就為在鐵路上廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件,使鐵路上原來難以應(yīng)用計(jì)算機(jī)的地方,如控制和檢測(cè)方面也開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)。特別是微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，既可以增強(qiáng)計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)的處理功能，又可以進(jìn)一.步擴(kuò)大和完善綜合運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的處理功能。隨著綜合運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立和發(fā)展,不少國家鐵路都相應(yīng)地建立了數(shù)據(jù)傳輸。到現(xiàn)如今,計(jì)算機(jī)在鐵路上主要有數(shù)據(jù)處理、過程控制和科學(xué)計(jì)算三個(gè)方面的應(yīng)用。其中數(shù)據(jù)處理方面包括各種運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)的處理,主要是運(yùn)輸、財(cái)務(wù)、物資等業(yè)務(wù)的組織和管理。過程控制方面包括運(yùn)輸過程和鐵路工業(yè)生產(chǎn)過程的控制和檢測(cè)，主要是行車指揮和編組，以及駝峰調(diào)車作業(yè)的控制和檢測(cè)。科學(xué)計(jì)算方面包括鐵路線路、橋梁、隧道.建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)車、車輛、電力、通信和信號(hào)等科學(xué)研究的計(jì)算及工程設(shè)計(jì)的計(jì)算。1.1沿鐵路線分布我國的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)基本上是沿著鐵路線分布的,并且以車站為各個(gè)線路當(dāng)中的節(jié)點(diǎn)向著周邊進(jìn)行延伸和擴(kuò)散,最終形成了站區(qū)一地區(qū)-長(zhǎng)途的通信網(wǎng)絡(luò)。鐵路通信網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋鐵路周邊的地區(qū),保障信號(hào)的穩(wěn)定。1.2用戶較為單一鐵路通信的用戶主要的是鐵路相關(guān)的單位和個(gè)人。正是由于用戶的單一性,使得用戶對(duì)鐵路通信有較強(qiáng)的依賴性,并且在未來這種依賴性還會(huì)繼續(xù)存在。由于用戶單一,使得這一產(chǎn)業(yè)缺乏-定的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,容易形成行業(yè)壟斷,造成鐵路通信的維修成本偏高。1.3通信資源較為豐富我國鐵路通信的建立時(shí)間已較長(zhǎng),因而已經(jīng)積累一定的建設(shè)和管理方面的經(jīng)驗(yàn),并且形成了良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,并且逐漸向著國際市場(chǎng)擴(kuò)展。我國鐵路的主要干線都已經(jīng)配備了較為高級(jí)的信號(hào)管理設(shè)備,如光端機(jī)、接口設(shè)備等。我國的京廣線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了每個(gè)站點(diǎn)都配置光端機(jī)設(shè)備,并且無論是在技術(shù)還是服務(wù)上,鐵路通信都已能夠滿足任何-種信號(hào)連接的要求。2.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本要求我國的鐵路通信建設(shè)已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的時(shí)間,從客觀條件上來說已經(jīng)具備了建立完善的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的條件,當(dāng)前最重要的任務(wù)就是盡快建立一個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建規(guī)劃，既要保障信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定和安全,還要考慮到組建網(wǎng)絡(luò)的成本和經(jīng)費(fèi)問題。鐵路的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一項(xiàng)綜合性并且難度較高的項(xiàng)目工程,在這個(gè)過程中涉及到了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。當(dāng)前,我國鐵路信號(hào)系統(tǒng)中已經(jīng)配備了很多的專業(yè)組網(wǎng)設(shè)備,例如TIMS系統(tǒng).電務(wù)微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)化辦公系統(tǒng)等。從組建的方式上通常一個(gè)鐵路信號(hào)系統(tǒng)就會(huì)配備-個(gè)專門的網(wǎng)絡(luò)。在進(jìn)行組網(wǎng)時(shí),必須建立一個(gè)全面完善的計(jì)劃和方案，并根據(jù)實(shí)際的情況和需要在所有備選方案中進(jìn)行最佳方案的選擇,做好相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理,擴(kuò)展未來的發(fā)展渠道。鐵路對(duì)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)性要求較高,且不同的鐵路可能對(duì)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)有著不同的要求,在實(shí)際的信號(hào)傳輸過程中很有可能要在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)線路中傳輸各種類型的專業(yè)信息。但值得注意的是,若是同一部]或同一專業(yè)的信號(hào)要盡可能采用同網(wǎng)傳輸?shù)姆绞竭@樣能夠最大限度的發(fā)揮組網(wǎng)的功能。有一些鐵路信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目由于建設(shè)的順序、投資方式等方面因素的限制,在實(shí)際組建的過程中會(huì)面臨-些不利的因素,為了避免這些因素對(duì)鐵路信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用產(chǎn)“生不利的影響,在建設(shè)起始階段,相關(guān)部門就應(yīng)當(dāng)充分考慮這些因素,最終實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用、一網(wǎng)多平臺(tái)的目標(biāo)。也可以考慮對(duì)原有的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化與整合,促進(jìn)鐵路信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。3.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型當(dāng)前我國的鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)主要采用兩種傳輸方式,即實(shí)時(shí)傳輸和定時(shí)傳輸。在線路的連接方式上則主要采用星型連接和串型連接兩種方式,有時(shí)還會(huì)采用分層組建的方式形成廣域網(wǎng)。在進(jìn)行鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)選擇時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)姆绞胶途€路連接的方式進(jìn)行綜合的考慮,重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)因素進(jìn)行考慮。3.1綜合考慮網(wǎng)絡(luò)功能、運(yùn)行成本和建設(shè)投資鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建必須符合傳輸帶寬、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的要求,并且確保該網(wǎng)絡(luò)具有較為理想的發(fā)展前景。為此,在傳輸方式的選擇上,如有條件應(yīng)當(dāng)盡量選擇光通信方式。在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的遵守國際上的通信協(xié)議規(guī)則，例如TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。此外,在線路的設(shè)計(jì)階段,相關(guān)設(shè)計(jì)部門和人員就需要充分的考慮到信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)在投入使用后的應(yīng)用成本。通常,串型連接的方式與星型連接相比在運(yùn)行過程中所耗費(fèi)的資金較少，這是由于串型連接方式所需要的通信端口和時(shí)隙的數(shù)量較少。從當(dāng)前的通信收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來看,一個(gè)專用的2Mb/s端口一個(gè)月所產(chǎn)“生的費(fèi)用通常在4000元以上,有時(shí)甚至可以達(dá)到1萬元左右。網(wǎng)絡(luò)的使用費(fèi)用會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及端口的數(shù)量增加。但串型連接方式也有其自身的缺點(diǎn).例如串型連接方式所需要的接口轉(zhuǎn)換設(shè)備數(shù)量較多,因此在網(wǎng)絡(luò)的組建初期所需要的資金和成本較高。但是從整體上來考慮,若信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的組建沒有什么特殊的要求,應(yīng)當(dāng)盡量選用串型連接的方式。TDCS和微機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是鐵路信號(hào)通信系統(tǒng)中常用的兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在基層網(wǎng)點(diǎn)的連接方式上都采用了串型連接的方式,在計(jì)算機(jī)接口和通信傳輸設(shè)備的選擇上則選用了功能拓展性較強(qiáng)且符合通信協(xié)議要求的轉(zhuǎn)換器和路由器。3.2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)工程在構(gòu)建鐵路信號(hào)通信系統(tǒng)時(shí)不僅需要配備硬件.軟件,還要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行和信號(hào)傳輸需求,對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行整體統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計(jì),并且考慮系統(tǒng)未來的發(fā)展方向,從網(wǎng)絡(luò)的容量、速率等方面選擇合適的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。系統(tǒng)在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^程中必須符合網(wǎng)絡(luò)通道的要求。建立網(wǎng)絡(luò)通道是一項(xiàng)難度很大的工程,對(duì)資金、人力等方面的要求較高,且工期長(zhǎng),涉及到的部門和單位也很多,在實(shí)際的建設(shè)過程中很難進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。更為不利的一點(diǎn)是,網(wǎng)絡(luò)通道一旦形成,在后期是很難進(jìn)行更改的。因此,在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)通道時(shí)必須謹(jǐn)慎,各部門之間也必須進(jìn)行及時(shí)的溝通和協(xié)調(diào)，還要建立起一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)管理體系,便于日常的維護(hù)和管理。3.3實(shí)現(xiàn)特定范圍內(nèi)的信息共享這是組網(wǎng)過程中的基本思路和指導(dǎo)原則,該原則就是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道中實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸,并在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備上對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收和處理。這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效的降低建設(shè).運(yùn)行及維修的成本。當(dāng)前,微機(jī)監(jiān)測(cè)、TDCS.智能電源屏等設(shè)備都能夠共用一個(gè)信號(hào)網(wǎng)絡(luò),這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行狀況的監(jiān)管,并便于日常的維修。3.4加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全性較高的防護(hù)體系在組建鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí),安全性是十分關(guān)鍵的一個(gè)考慮因素,這直接關(guān)系到信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。為了提高鐵路信號(hào)通信的安全性,應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。首先可以組建一個(gè)封閉的信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)。鐵路的信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)與一般的互聯(lián)網(wǎng)、辦公網(wǎng)在性質(zhì)和功能上都有較大的差異,具體體現(xiàn)在其專業(yè)性較強(qiáng),對(duì)鐵路運(yùn)行的安全性也有較大的影響,因而對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)陌踩?、?zhǔn)確性.穩(wěn)定性.實(shí)效性等都有較高的要求,應(yīng)當(dāng)盡量減少與外界的聯(lián)結(jié),以減少網(wǎng)絡(luò)病毒對(duì)信號(hào)通信系統(tǒng)的侵襲和影響。其次,對(duì)安全要求較高的設(shè)備必須增設(shè)一定的隔離設(shè)備，也就是設(shè)置專門的通信方式。鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)主要有三種類型,分別是管理信息監(jiān)測(cè)信息和診斷信息。其中,診斷信息是直接來自于鐵路運(yùn)行的控制設(shè)備,因此對(duì)安全級(jí)別的要求也是最高的,在組網(wǎng)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮增設(shè)隔離設(shè)備,通過通信前置機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的方式達(dá)到通信協(xié)議的要求。除此之外還可以將專業(yè)的通信方式與專用的通信協(xié)議進(jìn)行連接,以此來提高行車的安全性。其他類型的信息在組網(wǎng)時(shí)可以采用分級(jí)分層設(shè)置防火墻的方式來提高通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。4.鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇和應(yīng)用車務(wù)段是鐵路行車系統(tǒng)的重要單位之--,負(fù)責(zé)列車運(yùn)營(yíng),車務(wù)段管理車站貨.運(yùn)等業(yè)務(wù),管轄轄區(qū)內(nèi)的各大小車站,貨.運(yùn)和客運(yùn)的計(jì)劃和收人,列車的運(yùn)行監(jiān)。控。保證客運(yùn)、貨運(yùn)的正常運(yùn)營(yíng),保證運(yùn)營(yíng)收人的正?；厥铡．?dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的區(qū)間自動(dòng)閉塞和調(diào)度集中發(fā)生革命性變化,區(qū)間自動(dòng)閉塞與調(diào)度集中已融為一體，即區(qū)間各列車間的間隔調(diào)整盡在調(diào)度員掌控之中，利用計(jì)算機(jī)輔助管理,可實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度的最佳要求。ARES技術(shù)就是眾多應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一。它由鐵路運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)(ROCs).衛(wèi)星定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、機(jī)車運(yùn)行分析報(bào)告系統(tǒng)(LARs)、車載顯示與控制系統(tǒng)(LDCs)、能源管理系統(tǒng)(EMs)這6個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成,通過計(jì)算機(jī)的聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)的列車控制調(diào)度的最優(yōu)化選擇。電務(wù)段工作人員正在維護(hù)設(shè)備電務(wù)段是鐵路系統(tǒng)的--個(gè)重要機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)管理和維護(hù)列車在運(yùn)行途中的地面信號(hào)與機(jī)車信號(hào)及道岔正常工作的一個(gè)單位,通俗點(diǎn)講,就是負(fù)責(zé)那個(gè)“交通紅綠燈”的單位。電務(wù)段的職責(zé)是維護(hù)信號(hào)設(shè)備使信號(hào)正常顯示,維護(hù)轉(zhuǎn)轍機(jī)及道岔使道岔扳動(dòng)正常,確保列車正常運(yùn)行。需要說明下，現(xiàn)在的鐵通在2000年以前也是電務(wù)段的一個(gè)重要組成部分,也就是說早期的的頻率范圍、穩(wěn)定性、集成工藝等技術(shù)指標(biāo)受到一定的限制,因此，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合中,應(yīng)合理選擇濾波器的使用。當(dāng)前，我國現(xiàn)有的鐵路信號(hào)系統(tǒng)中,主要采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有三類。第一類是以微機(jī)監(jiān)測(cè)為主的電纜網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以電務(wù)段為中心,在各個(gè)站點(diǎn)中形成一個(gè)串聯(lián)環(huán)網(wǎng)。站點(diǎn)之間通過電纜回線進(jìn)行連接,鏈狀長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行調(diào)整,有時(shí)可以同時(shí)連接20個(gè)以上的站點(diǎn),并通過逐站接力的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸。這種傳輸方式的優(yōu)勢(shì)在于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此維修成本較低。但由于采用了信號(hào)逐站傳輸?shù)姆绞?容易形成通道的瓶頸,后面的通道越來越狹窄，導(dǎo)致信號(hào)的傳輸速率不斷的降低,信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)效性低,錯(cuò)誤率高,特別是在電氣化區(qū)段中,信號(hào)在傳輸時(shí)會(huì)受到較大的干擾。這種網(wǎng)絡(luò)比較適合一些對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)。第二類是以DMIS為代表的電纜網(wǎng)絡(luò)。這種電纜網(wǎng)絡(luò)以公司為中心點(diǎn),各個(gè)車站是分節(jié)點(diǎn),形成一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)鏈長(zhǎng)之間通常會(huì)包含7至10個(gè)站點(diǎn),通過電纜進(jìn)行連接。這種電纜網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)較為類似,但其特點(diǎn)在于采用專用的通信機(jī),其鏈長(zhǎng)較短,一次性能夠傳輸?shù)男盘?hào)較少,但是信號(hào)的強(qiáng)度較好,傳輸?shù)男阅茌^高。最后一種是以TDCS為代表的光傳輸網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)在于應(yīng)用的靈活性.拓展性以及傳輸效率都較高,信息的錯(cuò)誤率低,網(wǎng)絡(luò)功能較為全面,但是其缺陷在于維修的費(fèi)用較高。綜合以上幾種通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),可以看出在這幾種網(wǎng)絡(luò)類型中,微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息傳輸數(shù)量較高,但網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差。在選擇信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)選擇時(shí),可以選用公司、車站為節(jié)點(diǎn)的分層連接方式。5.結(jié)語計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了新的思路和方法,為了確保鐵路信號(hào)通信的安全性和可靠性,相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)行管理。隨著新的技術(shù)設(shè)備的不斷研發(fā)和應(yīng)用,未來鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將更加的完善，鐵路的運(yùn)行也將有更好的安全保障。參考文獻(xiàn)[1]李志強(qiáng).論如何做好電務(wù)段信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)與管理[J].中國新通信,2020,22(02):145.[2]陶俊宇.電務(wù)段成本與收益管理的現(xiàn)狀和改進(jìn)措施[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2020,41(01):99-