浅析铁路运输通信网络技术的建设与发展

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  [摘 要]通信网络技术在铁路运输中起着至关重要的作用,近年来,铁路运输中通信网络技术的发展十分迅速,经过我国铁路研究人员的不懈努力,我国铁路系统已经形成一个覆盖全国的、完整的、独立的通信网络,本文对铁路通信网络建设存在的问题进行了分析,简述了现代通信网络技术在铁路运输中的应用,进而研究铁路通信技术今后的建设与发展。
  [关键词]铁路运输 ;通信网络; 应用; 发展
  中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)20-0352-02
  改革开放以来,我国的铁路系统发展较快,经过长期的努力,我国的铁路系统已经成为一个独立的通信网络,铁路上的各项命令都依托于这个网络,[1]铁路体制的改革之后,铁路运输通信网络的任务就得到了扩大,从单一的为铁路运输服务扩大到从事全部的电信领域服务,铁路运输通信网络系统已经成为我国商业电信运营网络的一部分。在铁路系统的完善过程中,各部门进行了细分,铁路运营部门从运输企业中剥离,逐渐发展为独立的法人实体——自主经营,自负盈亏,在今后的发展中,成立了独立的公司——铁路通信信息责任有限公司。铁道部的全部通信资产都属于铁路通信信息责任有限公司所有。在十八大以来,面临新形势的发展,铁路运输通信网络的管理、建设与发展极其重要,通信网络技术的发展影响着铁路运输业的发展,我国相关技术人员对与铁路运输系统的建设与发展还需要进行深入的研究。
  1.铁路运输通信网络存在的问题
  1.1铁路通信网络设备陈旧、技术落后
  根据铁路通信系统在网络上的划分,[2]可以分为骨干传输网和业务网两个部分,它的骨干通信网覆盖面广,容量大,而且性能比较稳定,根据骨干网的特点,可以用于公共通信,而且可以进行各种业务的开展;业务网的服务对象主要是铁路运输服务,主要线路的分布也在铁路系统的各个区段之间,由于特性的限制,业务网无法对外开放,很难融入市场。而且由于铁路系统的发展还不是太健全,铁路系统的通信设备陈旧,技术也比较落后,对于业务网的改造比较困难。面对现代化的发展,铁路正在建设一个支持综合业务的通信网络,这也需要对一些信息源接入点方面进行改造,由于铁路通信设备的陈旧,很难顺利完成改造,这些改造和建设需要大量的投资。据了解,改造后,业务网为通信运营商带来的收益空间较小,只能更好地为铁路服务,不能对市场增加额外的份额。由此可见,铁路通信网络具有专用性和公用性的特点,而铁路通信网的专用性影响着市场的增值性和通信网的商业化运作。
  1.2运营和管理方式影响着铁路通信网络的建设和发展
  铁路通信网络的建设主要由铁路企业在基本建设项目中完成,移交给铁路通信公司是以一种实物形态的投资,国家铁路是铁路通信公司的唯一股东,而铁路通信公司又是铁路运输企业的惟一通信运营商,这两者之间的关系影响着铁路通信网络的建设与发展。一方面,影响铁路通信网筹集资金的渠道,由于铁路企业是铁路通信公司唯一的股东,导致铁路通信公司的主要收入来源是通过铁路通信网络运营的维护和运行以及向铁路企业收取的费用,加上铁通公司还得负责对网络的建设和改造,造成的大量费用仅靠营业收入是不够维持的,其他的费用靠贷款来填补,而作为铁路企业一方来说,虽然作为铁通的股东,但在使用通信网络时还得租用,在资源分配上还要受到制约,综上所述,铁路企业不愿为铁路通信网的改造做大量投资,也不愿为铁通公司在公共电信运营业务方面的发展耗費资金,铁通公司面临的处境很被动,它必须在经营公共电信业务还是铁路专用通信业务两者之间做出选择。另一方面就是会影响铁路通信网络的发展规划。
  2. 铁路通信网络技术的特点
  铁路运输通信技术有以下特点:第一,通信技术、安全与行车组织现代化领域相互融合、彼此渗透;第二,通信系统的设计综合了集成和集散控制的思想;第三,采用人机交互,人机互相补充的管理方法;第四,从构思和实施到运行的整个过程不断完善,在铁路运输中确保了安全问题,提供了安全保障。以现代计算机和信息技术来完成信息采集、传输、处理、反馈等任务,具有准确、及时、完备的特点,实现铁路安全监测、监控、防治等的统一性和智能控制,保障高速铁路运输的安全运行。
  3. 现代通信网络技术在铁路运输中的应用
  通常来说,通信网络技术分为有线通信技术和无线通信技术。
  3.1有线通信技术在铁路通信系统中的应用
  [3]铁路通信系统是为旅客、铁路公务等提供及时可靠的通信,从而提高服务等级和运输效率、保证列车的行驶安全的一种集列车公务通信和区间通信移动作业通信为一体的列车移动通信系统。SDH传输系统和ASON自动交换光网络是铁路通信系统经常用的两种先进的有线通信技术。
  3.1.1SDH传输系统的发展
  目前,SDH一般作为固定位置的车站、单位以及各种固定的设施之间的通信方式,SDH是在PDH系统的基础上发展起来的,主要采用SDH技术和MSTP设备搭建平台,通过远端模块接入为程控数字交换、数据传输、图像传输、移动通信等提供基础平台,也就是国内外都在应用的光纤传输技术,光纤的传输速率是相当快的,可以达到80Gb/s,甚至可以更高,同时采用通信主干网以及光纤用户接入网,比如“双纤单向环”的接入方式,不仅具有高速、安全、传输质量高等优点,提高了愈合功能和系统的可靠性。为了使网络更加灵活、方便,可以采用组网的方式,利用用户单元和数字载波设备进行组网,在组网的过程中要考虑到投资与综合效益,使系统可以满足未来几年内铁路通信的需求,能够为出行旅客提供网络业务。SDH是一种简单的传输,它本身存在缺点,当建立固定传输链路时,固定的多路复用、带宽利用率低,这样就形成通信瓶颈。
  3.1.2ASON自动交换光网络的发展
  ASON自动交换光网络是经SDH发展之后的第三代有线通信技术,它是指在选路和信令控制下完成自动交换功能的新一代光网络,它是一种智能光传送网,与以往的网络模式相比,ASON具有一定的优势,其业务配置不需要人工逐点配置,大大缩短业务建立时间,并提供分布式的配置方式,安全、可靠;其本身的特性利用自动路由和信令功能,降低了运营成本;ASON可以提供业务差别服务,可针对高速铁路专网系统,进行区别对待,对于业务的重要性分为不同的业务等级,提高了业务的安全性;简化网络管理,实现不同网络互通互联,既快捷又简单。ASON技术的创新网络体系结构会对通信网络技术产生深远的影响,会为铁路通信系统的全面信息化、智能化发展奠定基础。   3.1.3SDH和ASON组网
  SDH和ASON组网,将前者引入后者网络控制系统,可以使SDH智能化,大大提高了两者的优势,既可以实现现有网络的兼容,又可以降低风险;制定统一标准,然后在网络中建立信令机制,由信令网完成宽带配置工作,SDH传输网络保持原来的控制系统,这两个网络方式的组网,优化了铁路传输网络,慢慢两者融合形成整个的ASON,相当于SDH传输网络升级为ASON,随着科学技术的发展,铁路通信系统的不断完善,铁路通信系统宽带技术将是未来交通专用通信网的发展趋势,ASON的发展会给铁路通信技术带来更多的惊喜。
  3.2无线通信技术在铁路通信系统中的应用
  铁路通信网络系统具有较大的信息传输量,现代化的铁路运输系统的传播速度快,随着列车的密度增加,列车控制的信号量也大大增加,无线通信网络系统在铁路中的应用,增大了信息传输量,从而实现列了列车的良好控制。[4]无线通信技术是在铁路通信系统中占的比重是比较大的,但是铁路通信系统无线网络的接入比较单一,它主要完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系,随着现代化技术的发展,铁路现代化改造迅速进行,这样单一的无线列调系统已经不能满足铁路通信系统的需要,因此无线通信系统还需要进行进一步改造,需要建立一套适合现代化铁路系统指挥的无线通讯系统,这套系统不仅要满足最基本的通话功能,还要实现线路管理区之间的公务移动通信功能,并且实现调度中心与列车室之间的双向数据通信功能,因此,无线通信接入网的的方式要采用集群通信方式、全球移动通信系统移动通信方式。
  3.2.1集群通信系统
  [5]集群通信系统有它自身的优势,它是一种功能强大的专用移动通信系统,是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术相结合的产物,它通过无线拨号把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户,集交换、控制、通信于一体,最大限度地利用资源,降低内损,提高质量,适合用于调度指挥、应急等场合,解决了资源配置的问题,集群系统倍受现代化铁路通信系统的青睐,是铁路通信方式的首选,当然,每个系统都有自身存在的缺点,集群系统没有考虑到与公用网络的融合问题,没有先进的选择功能,而且在信息输送过程中存在信息丢失的现象,容易受到干扰,但是集群系统的这些缺点是可以解决的,将固定频率的无线列调系统和集群系统结合,用这种使用方式来弥补集群系统给铁路通信系统带来的困扰,将数据通信部分交由无线列调系统来负责,以此解决集群系统在过程中出现的信息损伤。
  4.铁路运输通信网络技术的发展
  铁路通信网络可以为旅客和铁路公务以及相关人员提供及时的信息,例如如果出现突然的天气灾害,铁路通信系统会作出及时判断,传达给列车室,并做出相应调整,以保证顾客的生命安全。随着网络技术的迅速发展,实现企业网络化管理已经成为企业实现现代化管理的必然趋势。当前,我国的铁路运输发展一日千里,铁路通信系统由单条路的内部通信向广域通信转变,随着信息化时代的到来,[6]以新通信技术为载体的网络规划将为铁路的信息化、智能化奠定基础,从铁路信号系统网络来看,在网络化的基础上实现通信信息化,铁路通信网未来会与公用网相融合,实现铁路通信系统统一于公用网,要想实现这个目标,还需继续开发新的技术,最终使铁路通信网实现公用无线通讯接入,实现与公用网的融合,国内的铁路通信网络技术的发展和国外相比还是有一定差距,需要取其精华,用来借鉴、研究并进行创新。
  4.1国内铁路通信技术的发展
  ASON技术的创新网络体系结构会对通信网络技术产生深远的影响,ASON技术的发展为铁路通信系统的全面信息化、智能化发展奠定基础。我国铁路通信技术的发展已有四十多年,经历了三个阶段,上个世纪六十年代以前,[7]我国铁路通信技术是架空明线、电子管载波、人工、步进制交换机、直流脉冲选叫调度电话,六十年代以后,以小同轴电缆、晶体管载波、纵横制交换机、双音频选叫调度电话作为第二个阶段,八十年代以后,随着数字通信技术的发展,铁路通信技术开始进入人们的视线,被称为第三个阶段,光缆、数字复用传输、列车无线通信开始广泛应用,我国的铁路通信技术已经从六十年代的模拟制向数字化发展。
  4.2国外铁路通信技术的发展
  国外的铁路网络化发展还是比较迅速的,例如,德国的铁路通信系统从LZB发展到ERTMS,从LZB到ERTMS的发展过程,可以看到通信网络技术的发展趋势,从利用轨道传输列车运行控制系统到无线列车运行控制系统,实现了低成本、性能高的运行控制系统,最终加入ERTMS系统,整个过程体现了网络通信系统的先进性、安全性,ERTMS系统包括8个子系统,以通信信号一体化技术实现中心到车站各子系统的信息共享,系统达到了自动化,利用安全光纤局域网,达到通信技术与信号安全技术的高度结合,为列车运行提供了安全保障;日本铁路技术的发展也是相当先进的,从上世纪60年代开始,就修建了东海道新干线,当时采用的是小同轴电缆,随后在修建的山阳新干线采用小同轴电缆960路系统,紧接着建设了微波通信系统,80年代中期,光缆替代了小同轴电缆,大大增大了通道容量,日本的通信技术一直在进步,在后来的新干线建设当中,采用了漏泄同轴电缆方式折合成多个话路,完成数据通信、车辆监视、移动台监视、列车及客运调度传真、公用业务等信息功能;法国上世纪建成的东南新干线,采用了高低频综合电缆,高频通信采用电缆数字通信系统,在后来的发展中,[8]在综合缆内设置光纤单元,开通了单模四次群数字通信系统,移动通信从原列车无线调度系统发展到含有数据通信、无线通信,开辟了旅客公共通信服务系统。
  5.结论
  随着科学技术的进步,铁路通信技术不断提高,铁路通信技术的不断发展推动了我国铁路运输行业的发展,提高了劳动效率,降低运营成本,保障了行车的安全,为运输服务带来了极大的福音,铁路企业有其固有的特殊性,而且具有作业频繁、股道交叉多、环境差的特点,因此只有将铁路通信技术运用在铁路企业当中,使得铁路工作更加顺利进行,并且保障了顾客的出行安全。另一方面,铁路通信网的专用性影响着市场的增值性和通信网的商业化运作,但是随着铁路通信网络技术的不断改进,发展多种接入方式,尤其是无线接入方式,逐步达到与公用网的统一。铁路通信技术正在向着实现公用无线通讯接入,实现与公用网的融合而努力,铁路通信技术的发展将会给铁路企业和全国公民带来巨大的利益。
  参考文献
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  [5] 于莉.浅谈兰州铁路局通信传输网络规划的必要性[J].甘肃科技纵横.2013(07)
  [6] 郑志夫,刘芳林.横峰-南平铁路通信优化设计及其效益[J].四川通信技术.2000(03)
  [7] “铁路通信维护管理交流会”正文通知[J].中国铁路.2013(07)
  [8] 陈莲.浅谈新技术在铁路通信中的应用[J].中国新技术新产品.2012(04)
  作者简介
  郭小芳,女.1982年10月10日出生,山西省兴县人.学历:本科。职称:工程师。现工作单位:北京铁路通信技术中心
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