铁路通信信号一体化

关键词： 铁路信号 信号系统 系统 列车

铁路通信信号一体化（精选九篇）

铁路通信信号一体化 篇1

通信的本质是在两个或多个有信息交换诉求的实体间, 有机地构建起一条或多条合适的信息交互渠道, 完成信息的有效传递, 重点是“实体”、“渠道”、“合适”三个概念。“实体”意味着信息诉求方, 可以是人, 可以是物, 也可以是由人驱动的物体。“渠道”即信息传输的通道, 可分为逻辑通道和物理通道, 可以是有线的也可以是无线的, 可以是面向连接的也可以是非面向连接的, 可以是点对点的也可以是点对多点或多点对多点的。“合适”是技术层面提到的QoS, 根据业务需求从信息传送时延/资源利用效率、带宽等多个纬度对“渠道”进行修饰和加工。

铁路信号的本质是利用现代的电子化信息技术/控制技术等手段, 辅助或独立完成对线路上运行的列车控制, 在保证绝对安全的前提下提高线路的运营效率, 减少或避免人为因素对列车运营安全带来的影响。信号与通信之间的关系是依赖与被依赖的关系, 通信技术所构建的“渠道”是传递列控信息信号的承载通道。因此, 构建“合适”的通道是技术层面通信、信号一体化需要研究的课题。

目前, 铁路通信定义的标准是GSM-R, 是在GSM Phase 2的规范协议基础上, 由国际铁路联盟 (UIC) 针对铁路的特殊需求改进而成, 主要增加了支持组呼、广播呼叫、多优先强占等业务功能。对信号而言, UIC定义采用GSM标准的Circuit Switch Data (CSD) 语音数据信道作为承载通道。

在无线场景下, 尤其是高速350 km/h的场景, 信号系统的信息交互对“合适”提出五方面的要求, 即丢包率、CSD业务建立时延及呼叫成功率、速率 (带宽) 、高优先信息包的插入传递、包加密及完整性检测。

针对武广和郑西高速铁路信号系统出现的问题进行分析, 其中重点是丢包率和速率 (带宽) 。目前, 武广高速铁路信号系统丢包率较高, CSD的业务带宽只能用4.8 kb/s (CSD的技术上限为9.6 kb/s) , 主要是受高速下多普勒效应带来的信道模型影响 (在其他山区/隧道等带来的多径效应也会影响信道模型) 。除了提升无线技术层面的适应力等传统技术手段外, 推荐以下两种改进技术。

(1) 优化GSM-R切换流程。按照GSM-R双网交织覆盖场景, 每小区平均覆盖范围约1 km, 平均约8 s, 高速列车将进入小区切换流程。通过在目标小区CSD资源预留算法, 加速切换流程, 将会一定程度改变因切换带来的丢包问题。

(2) 更改信号业务层面的传输层协议。将业务包分割成小包, 并且每小包进行固定3～4次重传。通过多包的传递将高误码率打散, 从而提高整包的一次性传递成功概率。

铁路通信信号专科招聘 篇2

铁路运输生产和建设中，利用各种通信方式进行各种信息传送和处理的技术与设备。铁路通信是以运输生产为重点，主要功能是实现行车和机车车辆作业的统一调度与指挥。但因铁路线路分散，支叉繁多，业务种类多样化，组成统一通信的难度较大。为指挥运行中的列车，必须用无线通信，因此铁路通信必须是有线和无线相结合，采用多种通信方式。

自1839年英国在大西方铁路上使用车站间的电报通信以来，随着通信技术的不断提高和现代化，已广泛采用电报机、电话机和传真设备并利用架空线、对称电缆、同轴电缆开通载波通信，使用了中短波无线电通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信等。

铁路通信信号一体化 篇3

【关键词】信号基础；一体化；改革；探究

“教学做一体化”是高等职业学校专业教学中探索创新的一种教学模式，这种教学模式把理论教学和实践技能训练有机结合在一起，能有效激发学生的学习兴趣，针对各个行业，培养熟悉专业规范、标准，掌握实用、够用的理论知识和基本操作技能，熟悉现场工作情境，能按照作业规范，熟练进行生产操作的具有健全人格的高素质、高技能型人才。

一、“教学做一体化”的内涵

“教学做一体化”就是在职业教育中把本专业的理论知识和实践技能科学融合，将课堂教学、技能训练、考核方式等过程有机整合，相互贯穿，每次教学均以完成行动导向的任务为目标，实行教中学，学中做，教学做一体化的教学模式，把“教、学、做、训、考”等各个环节结合在一起，形成新的结构和系统，具备新的功能。

“教学做一体化”要坚持实用为主、够用为度的原则，以职业技能训练为核心，使学校教学与现场实践更好的衔接，将学校教学与岗位技能融为一体。“教学做一体化”要打破传统的学科体系和教学模式，根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源，实现专业理论课教师与实训指导教师一体、理论教材与实训指导材料一体、理论教室和实验实训场所一体。

二、“教学做一体化”改革在《铁路信号基础设备维护》课程的探索

《铁路信号基础设备维护》课程的学习目的是使学生掌握铁路信号基础设备——继电器、信号机、轨道电路及转辙机的作用、结构及工作原理，使学生掌握铁路信号基础设备维护检修的基本程序和技能，为后续专业课程学习与专业技能训练做准备。

在《铁路信号基础设备维护》课程一体化教学改革中，我们根据铁道信号专业教学标准和培养目标，结合学院现有的教学设备，按照我院高职学生的学习特点，研究设计教学方案，打破了传统教学计划中基础课与专业课、章节先后的严格界限之后，大力推行“模块化”课程教学，就某一单元设备逐步加深学习，直至完成整个单元设备的全部项目，再进行下一单元。把单元设备学习设计成一个个工作项目，每一个项目再设计若干个教学任务，由教师分别设计每一节的课堂教学方案。在课堂上运用多种教学方法实施教学，收到了良好的教学效果。

1.行动导向教学法

在实施《电动转辙机维护与检修》项目中采用了行动导向教学法。这种教学方法的基本原则是“行动导向”，学生为了“行动”来学习并通过“行动”学习。教师针对铁道专业室外信号工岗位 “ZD6电动转辙机检修”的工作任务，按照“信息、计划、实施、检查、评估”5个完整的行动序列进行行动导向教学，使学生自主、自觉参与到学习中来。

实施中，教师首先介绍ZD6电动转辙机维护与检修工作任务，然后发动学生按照任务要求，通过查阅设备说明书、信号设备维修手册和实物对比等方法，收集ZD6转辙机结构、原理及维护与检修流程等信息。第二步是把学生按照个体差异进行分组，对收集的信息进行讨论，确定ZD6电动转辙机的认知步骤，制定合理的拆解方案，分析拆解中可能出现的问题，并提出可行的解决方案。第三步，学生根据选定的拆解步骤，按照ZD6转辙机检修流程，实施拆解组装，获得实用的ZD6电动转辙机拆装技能。教师在这一过程中要特别强调电动转辙机拆解组装安全操作规范，引导各组学生按照方案进行任务的实施，着重培养学生独立解决问题的能力。第四步，组间相互检验和评比，找出自身不足，并提出有针对性的改进措施，最后由老师进行检查。第五步，利用提前制作的控制电路，让各组派出1名代表用组装的ZD6电动转辙机试验，能够正常工作的给予表扬，并授予该组先进班组称号，使学生产生强烈的成就感、对以后的学习产生更加浓厚的兴趣。

行动导向教学法系统、规范，能够较全面的达到教学目的，得到了广大师生的认同和好评。

2.仿真游戏式学习法

我们把《信号机维护与检修》中实训室内不能实现的高柱信号机检修、信号显示距离调整等任务用3D游戏场景表现出来。逼真的3D游戏情节、充满节奏感的配乐强烈地吸引着学生，课堂气氛热烈而活跃。学生们都感到不可思议，急于一试身手，在操作过程全神贯注、生怕失败。这种方法能很好地调节学生的情绪，促使学生注意力高度集中，认知效果非常好。

3.头脑风暴与课堂辩论结合法

在认知轨道电路的种类和作用时，采用头脑风暴与课堂辩论结合的方法。教师提出问题：用什么方式可以检测轨道上的列车占用？让同学们充分发挥想象，思考一个合理的答案，并进行优劣辩论。很多同学会根据自己的生活经验提出具体方法，如人工监视、测重、测轴、扫描等手段并组织语言进行回答。

然后，我们组织学生进行一个小型的课堂辩论赛。根据观点把学生分组，每组选举一人首先阐明本组方案及其各项功能指标及先进性，其余选手则分别针对其他组方案进行“反驳”，最后由一人进行总结陈述。

根据辩论结果，老师做点评，再补充讲解学生们没有想到的轨道电路种类与作用等。通过这样激烈的辩论，利用学生的好胜心理，使学生的思维高度集中，注意归纳类比，队员之间相互补充配合，可让学生在热烈的气氛中掌握所学的知识，并对其他方案留下深刻的印象。

三、一体化教学改革的体会与思考

随着铁路信号技术的飞速发展，如何提高教学效果，增强学生的职业技能，已成为高职院校铁道信号专业教学改革的迫切主题。通过一体化教学的实施，提高了教师对专业知识的驾驭能力、提高了学生的学习兴趣，增强了学生的协作精神和综合职业能力。

铁道信号专业“教学做一体化”教学改革的几点思考：

1.推行“教学做一体化”首先要在教学管理制度上改革

“教学做一体化”将传统的课堂教学、技能训练、考核方式等过程整合后，首先带来的是教师教学方式的转变。每节课的授课时长、强度和参与的人数都会增加，在教师的工作量计算、绩效系数计算上给予充分而合理的测算，在教学评价、职称评聘乃至职务晋升上都要建立相应的制度，以鼓励承担一体化课程教师的积极性，避免在实训场所照本宣科、“穿新鞋走老路”的假一体化教学现象。

2.“教学做一体化”改革要有配套的实践场所和双师素质教师

实施“教学做一体化”教学改革，实践场所及设备工位数必须有足够的保障，否则“几个人做，一群人看”，又会沦为传统的“教学演示”模式。实施“教学做一体化”教学改革，必须要有足够数量具有现场实践经验的双师素质教师。教师如果没有接触过现场信号设备或不能进行熟练的维护检修，对学生的实践技能培养就无从谈起。

3.“教学做一体化”改革要避免重实践不重理论

在“教学做一体化”教学中，由于实践环节参与性强，学生积极主动，从而降低了对理论知识的重视程度，这样就造成了“重实践轻理论”的现象。老师应在实施中应积极引导，使学生掌握必备的理论知识，这样培养的学生才是满足企业要求的高素质人才。

4.“教学做一体化”改革是一个长期的过程

铁路通信信号一体化 篇4

由于列车在以往的传统铁路信号系统中的运行速度较低, 所以通信信号系统并不能与信息系统相互连接,二者是相互独立的。而基于现在飞速发展的铁路信号系统中,大部分电子化信号系统的信息,包括列车调度、监督、控制等,这些信息都需要借助铁路信号系统来实现远距离的快速传送,二者如果相互独立则不能满足现代铁路信号系统这一需求,这就促使了CBTC系统的形成。

所谓的CBTC系统,就是将铁路运输组织必需的通信和信号两大系统逐渐的融合在一起,使二者相互渗透结合,最终形成一个涵盖了通信、控制、指挥和处理信息等多个方面的智能自动化系统,事实上也就是将铁路信号利用通信的方式传送出去。因而也就真正意义上实现了铁路的通信信号一体化,而这种新型的传输信号的方式,将比传统的利用轨道电路传送信号的方式具有很多优势,大致包括几点。

1.1 信号传输的可靠性高

在传统的轨道电路中,信号的传输是单向的,也就是发送者只负责发送信号,根本无法确定远处的接收者是不是真正的收到了信息,而且铁轨是轨道电路信号系统唯一的传输媒介,极其容易受到外界的影响而影响信号的传输,造成信号传输十分没有可靠性,也就满足不了控制高速列车的需求。而在新型的CBTC系统中,双方的信号是互通的,可以做到双向通信,还能通过非常多的保证技术来提高信号传输的可靠性,这就能够保证工作人员可以实时并且安全地通过通信网络实现铁路信号的传输。

1.2 铁路信息信号传输效率相对较高

在目前铁路信号传输系统中,主要依靠数字化的通信方式来完成铁路信息和数据信号的大量传输,还能够在过程中做到移动自动闭塞信号传输, 随着列车的运行,这种移动的自动闭塞也会自然移动,还能自动变化其分期的长度,因此我国的铁路运输在运行中既能做到安全高效的传输列车信息信号,同时也可以保证列车在行驶过程中的安全问题,在提高铁路信号传输效率的同时,还能保证列车运行的效率。

1.3 信息信号传输量大

在以往传统的轨道电路系统中,信号的传输是在铁轨上进行的,这样就造成了铁路信号传输的数据量比较小,且速度偏慢。而随着社会各方面的发展,列车呈现越来越高的速度和密度,列控信号也就随之增加,这就要求大量的信号传输能在短时间内安全快速的完成,而通信网络恰好就满足了列车控制对信号传输严格的需求,此外通信网络还能提供包括媒体信息在内的许多其他信息,还能完成列车与地面的双向通信。

2 强化铁路信号传输系统的安全

对通信信号传输系统关于安全方面的整体情况的充分了解,能够为我们熟悉掌握强化铁路信号传输系统的安全性的方法打下良好的基础。

2.1 铁路信号传输系统信号安全构建分析

数字化的铁路信号传输系统实现了信号安全技术与通信技术的深层次的结合,达到了通信信号一体化的巨大成就,为铁路的发展起到十分重要的作用。我们可以通过各种方式在信号传输的过程中提高其信息传输效率、信号传输的可靠程度和传输过程中所能承受的容量,即使在信号的传输过程中,偶尔会发生故障,但是在最后的输出端所输出的数据一定是安全并具有准确性的。在发生故障时,可以运用不同的解决方式,可以通过信号信息传输故障———容错系统构建和信号信息传输故障———安全分析这两种方式来解决横式进行。

2.1.1 信号信息传输故障 ———容错系统构建

我国以前的铁路信号系统的安全保障只要是依靠安全型继电器来保障的, 这是我国传统的铁路信号系统最基本的安全要求措施, 安全型继电器的主要工作原理为,当安全型继电器的线圈没有磁性时,节点就主要考虑在断开状态下的概率, 这种处理的方式主要运用在一些不是逻辑对称故障方面。因此,为了能够在铁路信号安全信息传输系统中建立通信系统, 就必须以大量的电脑作为最核心的控制系统来运用。我们可以通过对铁路信号安全信息传输系统中来设计其容错系统来保障安全, 也就是我们常说的通过利用冗余技术的方法,来解决铁路信号信息传输过程中的安全要求。这是因为容错技术能够在很大程度上提高计算机的安全、可操作性,能够在发现计算机系统内部出现故障的时候,就能在第一时间将其故障解决掉,从而能够在很大程度上确保系统的正常运行。但是在对容错的铁路信号安全信息传输系统设计过程中, 不能只是依靠硬件的容错或者是软件的容错,这些都是不能满足的,这是由于真正的容错系统不仅仅是硬件的系统和软件的系统,还要求各个应用软件的各个层次的容错,并且不同层次的容错的功能是各不相同的。因此,构建信号信息传输故障———容错系统, 能在很大程度上保证应用进程的持续安全运行下去, 并且还能在很大程度上确保其不受到硬件故障的影响。

2.1.2 信号信息传输故障 ———安全分析

在铁路正常运输过程中,如果发生法信号故障———安全情况,这时候不要出现过度的紧张,可以将该情况看做是正常运输过程中出现的一个非常普遍的故障现象即安全的系统,在解决过程中不要受到传统思维的影响,将故障没有构成危险的想法一定要摒弃,在铁路信号传输系统的构建过程中,要考虑不同的可靠性与安全性的技术的应用,只有这样才能在最大程度上降低在整个系统中故障发生的概率。

2.2 新型铁路信号系统的安全设计研究

2.2.1 传输方式的选择

在我国铁路信号传输系统中主要分为两种信号传输系统: 一是采用有线传输的方式的封闭式信号系统;另一种是采用无线传输的方式的开放式信号系统。不同的传输方式对改变传统铁路信号的传输模式起着不同的作用,因此,必须认真选择这两种模式,从而使铁路信号传输系统变得更加安全、可靠,并且这两种传输方式都有各自的优缺点。无线传输线路主要是利用无线中继来进行传输, 这种传输方式能够具有非常大的传输容量,这对满足较长距离的传输起着非常重要的作用。另外,该传输方式的建设速度是非常快的,并且维护起来非常方便、简单,具有非常高的经济价值,但是该传输方式的缺点是非常容易受到外间的干扰,主要是非常容易受到气候、环境的干扰,这就致使其在使用过程中具有非常低的稳定性和安全保密性。

就目前而言尽管无线传输的发展是非常快速的, 但是其跟有线的传输方式来比较,就显得非常狭小,尤其是在传输领域内,有线传输占据着主导地位。这是因为有线传输的特点就是在较长的传输距离中还具有非常高的稳定性、安全性和可靠性, 并且还能够具有非常大的传输容量,其缺点也是非常明显的,就是其在建设初级阶段的投入非常是非常庞大的,并且要求要有很长的建设时间。对于以通信系统为主的铁路信号安全信息的传输有线通道介质的选择来说,还是比较倾向于传统的电缆传输系统,但是电缆传输系统非常容易受到气候、环境的干扰的影响而出现传输不稳定的现象, 这也正是铁路心寒传输过程中要求非常高的部分。随着近几年我国社会经济的快速发展,光纤传输系统得到了快速发展,它具有带宽大、中继距离长、传输损耗低、抗电磁干扰能力、传输质量好等各种优点,所以,在建立单方向的铁路信号传输系统通道时,只需要一根光纤就能够建立起来。

2.2.2 开放系统通信的威胁与安全性设计原则

鉴于传输系统是想对开放的,那么遭受外部信息入侵的可能性就会很大,有一些网络病毒或者黑客就会趁虚而入。从系统内部来说,有时会因为环境的因素、元器件的失效或者硬件设计错误等某些原因而引起故障。就网络本身来说,由于网关的作用,在未经许可的情况下,上层传输的不可靠信息的网络是不能与本网进行通信的,这样就能维持网络能够独立运行,从而确保了网络本身的安全性。对于铁路信号信息的传输,网络系统必须能够满足其对安全性的极高的要求,我们把在一定的时间、环境条件和使用条件下,保持传输系统不会陷入危险状态的性能,称为传输系统安全性,排出人为失误的因素, 造成传输系统失败的唯一原因就系统故障,那么为了提高铁路信号传输的安全性,我们有必要想尽一切办法降低在系统故障时传输系统陷入危险的可能性。

3 结束语

铁路通信信号一体化 篇5

铁路通信信号，自中国铁路1825年诞生以来，就与铁路运输安全生产密不可分，并逐步从以人(车务人)保安全迅速发展成以设备保安全、以系统保安全的专业部门。并随着社会科学技术发展和铁路提速、高速、重载和密度的加大而不断发展完善，为铁路现代化提供了重要支撑，是客运高速和货运重载的重要保证。

传统铁路通信信号的主要作用

传统的铁路通信主要是两大业务，一是铁路电报，包括预确报;二是铁路电话，包括调度指挥。其面向铁路运输一是通信联系、沟通情况、电话指挥，二是提供列车编组信息，以便沿线和编组站调车作业。

传统的铁路信号主要是“信联闭”三大功能，均是从车务行车作业中分离出来的业务。主要是通过信号设备为行车提供正确的信号显示，确保进路联锁正确，实现两站之间的半自动或自动闭塞。

铁路通信信号一体化 篇6

针对目前元器件使用情况来看, 生产商供应的大部分元器件的技术文件中, 对元件电涌冲击耐受水平都尚未有明确规定, 一部分技术文件标明ESD参数。在接口设备防护优化设计中, 技术设计人员对元件电涌冲击耐受情况没有具体参考标准, 通常通过多次摸索实验确定SPD, 在完成安装后再开始冲击试验[1]。对通过冲击试验的进行选择, 反之则继续降低SPD残压, 再进行试验, 指导通过冲击试验。该方式对选择电涌保护器防护水平和接口设备耐受水平之间差值较小, 设备为临界防护状态, 使防护不可靠。

临界防护状态下设备遭受损坏的因素包括: (1) 该状态下冲击损害积累效应。设备在临界防护状态时通过反复冲击试验使器件特性有所影响, 包括功率器件烧坏或绝缘器件击穿等。冲击次数越多会使器件过热, 对器件特性影响过大。 (2) 器件耐受雷击冲击水平的离散性。在试验过程中选取SPD (临界防护状态) , 具有一定不确定性, 主要是指对其他设备保护情况。 (3) 另外一种设备损害的影响因素是SPD对限制电压的离散性。在同一种设备应用中同型号SPD的残压值存在差异性, 则产生的保护效果不同。

二、雷电防护系统优化设计方案分析

1. 设备接口雷电防护优化设计思路。

在优化设计中既要对设备接口功能进行优化设计, 也要兼顾电磁兼容性, 加强雷电防护能力。雷电防护, 并非是在设备接口位置安装电涌抑制器件, 主要是指在对接口器件选择时以器件功率、耐受值以及绝缘性为依据, 有效增强设备接口耐受冲击能力, 增强防护有效性。如, 以开关量采集电路为例, 可通过提高光耦前限流电阻以及功率的方式最大限度提高耐冲击水平。

2. SPD量化设计。通过在设备接口应用SPD防护是防护系统优化设计中核心环节。

SPD量化设计, 已知被防护设备耐冲击水平值Uw, 防护值SPD, 结合其离散性进行防护优化设计。

以目前铁路设备接口常出现雷害的CAN总线、开关量采集接口以及RS-422/RS-485通信接口为例, 进行SPD量化设计。其典型串联放回电路如下图1所示:

SPD量化设计要综合多方面考虑, 既要对设备防护效果分析, 也要对SPD安全考虑。

(1) 确定Uw。对于耐冲击水平的确定要进行反复冲击试验, 对多个试验样品进行冲击, 对比最后试验得到的耐冲击水平值, 取其最小为SPD量化设计的Uw[4]。

(2) 确定SPD防护水平值。确定Uw后以规定标准波形, 进行样品选择, 并通过不同电压冲击, 得出SPD残压和冲击电流曲线图。

在曲线上在曲线上得到标准要求冲击电压下SPD的防护水平值UP, 选择SPD必须保证UP<Uw甲, 并且保留一定的余度空间Uw-UP>Uw×10%, 达到远离临界防护状态的目的, 增强设备防护有效性。另外, 在冲击实验过程中SPD盲点若出现破损, 则同样会影响接口设备工作。因此要对不同电压幅值对去耦电阻进行冲击, 达到冲击器件损坏测定线路电流。

结束语

综上所述, 在过去信号设备接口的应用过程中主要用SPD防护, 在对设备接口耐冲击情况不明前提下, 通过摸索实验确定应用SPD是一种缺乏科学性的方法, 无法有效确保设备防护的可靠性。在高速铁路雷电防护优化设计过程中, 要做好基础量化设计, 对被防护对象耐冲击情况准确把握, 并对SPD器件耐受值也做到量化设计。通过系统优化设计避免出现防护临界状态, 增强防护有效性, 减少高速铁路通信设备接口出现雷害几率, 促进铁路系统各设备运行安全。

参考文献

铁路通信信号一体化 篇7

1 铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术介绍

铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术是利用计算机、通信技术和网络通信技术, 对铁路沿线的配电所供配电设备进行实时的视频监控, 并且整个监控体系由主控站、被空站以及通信通道构成。其中, 主控站——调度中心设置视频监控主机, 主要负责对被控站的实时监控;被控站设置视频监控终端, 是对各项监测数据的汇总;通信通道主要采用铁路通信网络, 是对各项监控数据的处理过程。总之, 整个铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术体系在信息终端上实现音、视频各项数据的收集、处理, 并且在视频监控主机上将收集的视频信息呈现 (录像回放等) , 从而有效的实现铁路语音对讲、告警联动等, 保障铁路的正常运输。另外, 铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术的应用, 可以实现对所有的高低压设备、配电所室内空间、微机保护装置等画面信息的传输以及存储, 这样便可以有效的缩短配电所与供配电段调度中心之间的距离, 同时可以有效的调节铁道部中心的距离, 从而使得相关设备的运营及维护保养工作更加便捷、高效的实施, 并且相关工作人员可以在第一时间内及时的发现设备故障, 及时的安排专业维护人员进行修复, 同时在必要的情况下, 启动门禁与红外报警机制, 及时的规避各种外来入侵危害, 保障铁路的正常运行, 降低铁路运行成本, 同时, 全面的提升铁路通信信号电源自动化水平, 为人民群众创造更加优质的铁路服务, 实现经济效益和社会效益的共赢。

2 铁路工程建设存在的技术性问题

2.1 通信信号电源安全运行监控不稳定

目前, 我国的铁路建设中对通信信号电源视频监控技术和监测技术应用缺乏科学的认识, 而且其技术水平较低, 与世界先进水平具有一定的差距, 通信信号电源安全运行监控不稳定, 且相关人才储备不足, 无法准确的把握铁路的运行状况, 而且在运行的过程中, 常常出现视频图像不稳定状况, 视频监控终端与视频监控主机所呈现出来的图像具有一定的差异, 而且受外在因素的干扰性比较大, 在技术不成熟的情况下, 不仅不能够有效的提升工作效率, 还会对工作质量造成一定程度的负面影响。另外, 各大监控设备的布置不合理, 不科学, 往往会影响各项数据信息等的传输质量, 增大视频监控主机与监控终端之间的距离, 增加铁路安全运行控制成本, 不利于经济效益的发展。

2.2 通信信号电源监控不同步现象突出

目前, 我国铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术多为引进, 在应用之前, 缺乏对实际施工场地的综合考量, 难以适应当地经济建设发展需要。这就使得技术难以为当地铁路建设提供应有的支持, 难以保障技术支持与实际建设需要的同步, 且由于整个监控体系比较复杂, 存在诸多潜在的人为风险, 在建设中, 对环境条件的要求比较高, 容易受到外界因素的影响, 从而容易延缓铁路建设进程, 也会对铁路建设质量造成一定的负面影响。总之, 目前我国的铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术难以支持铁路建设, 两者不同步, 容易构成各种各样的安全隐患。

3 铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术早铁路工程建设中的应用价值 (问题的解决)

我们以宁夏六盘山铁路建设为例, 在一条36公里的货运铁路的建设过程中, 将两个站点设置为一个视频监控区间, 设置一所10k V的配电所, 设置1个调度主站, 设置5座相对应的视频监控终端, 并且将配电所海平监控终端与调度主站连接, 经通信通道将各项数据信息等传输。10k V配电所均匀的分布在铁路沿线, 并且针对铁路沿线的地形特点, 创建科学合理的视频监控系统网络拓扑。其中, 调度主站主要负责远程监控视频, 由1台监控主机完成, 并且在监控主机的选取上, 要充分的考虑其性能, 在保障高性能的基础上, 利用硬解码相对应的计算机进行软解压, 除此之外, 还要在计算机上安装网络视频管理软件, 所有的监控工作均在计算机上完成。对于被控站来说, 保障监控系统的稳定性以及实用性是并推动铁路安全建设的关键, 应该采用嵌入式网络数字硬盘录像机 (这是由于嵌入式网络数字硬盘录像机具备了数字音频录像机以及数字视音频服务器的综合功能) , 而且嵌入式网络数字硬盘录像机可以独立存在, 不依附于计算机操作系统, 具有较高的稳定性、实用性、功能性以及网络互联性。被控站设备的选用及应用价值在于:能够有效的实现远程音视频浏览控制, 且便于多路音视频传输, 能够有效的实现双向音频对讲且支持多路监控业务, 另外, 还便于调阅录像资料, 有利于软件升级且支持IE浏览下载。除了监控主机及被控站设备的应用, 还需要强化通信通道建设, 在通信通路的建设中, 摄像机占据着重要地位, 在摄像机的选择上, 要选择扛过电压能力强、抗电磁干扰能力强, 且防污、防雨的摄像机, 另外, 摄像机要具备逆光补偿功能, 具备自动光圈功能等。另外, 还需要强化红外报警器建设, 对于铁路运行安全来说, 红外报警机制发挥着重要作用, 加强门禁控制, 及时的防治各种各样的安全隐患, 将所有潜在的安全隐患扼杀在摇篮里, 并且选用高分辨率的图像, 清晰度比较高的图像用来指导铁路建设, 才能保障施工安全。总之, 全面的提升监控主站、被控站及通信通道的建设质量, 才能保障铁路的安全运营, 创造更大的经济效益和社会效益, 促进我国铁路事业的健康、可持续发展。

除此之外, 在视频监控系统的数据传输建设上, 宁夏六盘山铁路数据传输靠一条40芯贯通光缆承载, 监控系统可分配几芯用于传输。而且整个数据传输系统包括 (1) 图像监视对数据的控制。调度主站的工作人员可以实时的观察记录10k V配电所所监视到的图像, 然偶可以利用摄像机将施工现场的具体情况传输给相关工作人员, 而且10k V配电所是信息数据的监控终端, 可以将监控到的数据进行数字化压缩 (数据压缩标准为H.264) , 然后可以将压缩过后的图像数据等进行打包, 并且以IP的形式传输于网络, 并且任何一台运行正常的计算机均可以有效的接收视频数据 (实现解压播放) 。另外, 监控的视频数据具有时序切换、报警自动切换、关联切换、分组切换等功能, 而且具备锁定功能, 因此, 可以充分的利用摄像机记录仪实现表盘读数, 且可以有效的实现远程抄表, 提升铁路通信信号电源视频监控效率及质量。 (2) 硬盘录像对数据的控制。铁路通信信号电源视频监控技术设有硬盘记录仪, 其容量可以高达120GB, 因此, 所监控的所有视频数据均可以在10k V配电所呈现, 进行录像。另外, 硬盘录像能够实现数据标准压缩编码格式的转换, 实现数据的数字化录像, 且所监控到的所有视频数据均保存在硬盘上, 因此, 可以实现10k V配电所、调度主站等的多级录像体系创建, 从而有效的提升铁路通信信号电源视频监控技术性能。另外, 在整个硬盘录像中, 可以采取手动、报警触发、自动循环等录像模式, 并且录像文件可以实现慢放、快放、正常、逐帧、放大、缩小等, 全面的提升铁路通信信号电源视频监控水平。 (3) 电子地图以及语音对讲的实现。铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术的应用, 可以为相关工作人员提供电子地图和语音对讲服务, 针对电子地图, 铁路通信信号电源视频监控技术可以将所有的地标、门禁、报警等装置的位置和环境特征等呈现出来, 指导相关工作人员更加高效的完成相应的工作;针对语音对讲, 铁路通信信号电源视频监控技术可以实现数据与语音的转换, 为相关工作人员提供更加精准的铁路沿线状况指导, 以便及时的作出相应的工作调整, 保障整个铁路沿线运行安全及高效。

4 结语

总之, 铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术具有较高的发展空间, 对我国的铁路建设具有重要的影响作用, 需进一步强化铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术的适用性, 强化各大建设环节的质量控制, 才能保障铁路建设的顺畅, 促进我国铁路建设事业的健康、可持续发展, 实现经济效益和社会效益的共赢。本文的分析阐述可能存在一定的片面性, 但是不能忽视其研究价值, 期望能够产生一定的积极效用。

参考文献

[1]刘军启.铁路通信信号电源视频监控技术的应用及分析[J].铁路通信信号工程技术, 2010 (2) :24-27.

[2]刘军启.铁路通信信号电源视频监控技术的应用及分析[C].中国铁道学会铁路综合视频监控系统技术交流会论文集.2009:146-151.

铁路通信信号一体化 篇8

1.1 现状

随着铁路运输行业的快速发展, 沿线车站不断增加, 信号、通信机械室、配电室不断增多, 电子化技术的不断发展, 电线路板等可燃物增多, 塑料制品和双层玻璃的大量应用, 使火场的外部救援困难重重。目前永煤矿区铁路共有9个车站和处机关、石弓、机务段12处所, 共23个三电机械设备场所, 一旦出现火灾, 将对铁路运输安全造成极大的危害。

2 项目研究主要技术方案

2.1 技术方案

2.1.1 机房监控需求:

机房动力环境监控管理工作主要体现在:温湿度、消防火警等环境状况报警管理;针对于机房的实际需求, 本方案主要从以下几方面实现统一集中管理:

2.1.2 温湿度远程集中监控:

通过现场总线式数据采集方式, 采用温湿度传感器采集机房环境温湿度数据, 结合IP网络通信主机, 将现场数据集中上报中心数据服务器, 做到机房环境温湿度统一集中监控管理。

2.1.3 火警系统远程集中监控:

监控现场通过火警探头采集机房火警数据, 结合网络监控主机实现机房火警远程集中报警管理。

2.1.4 依据机房动力环境监控的需求, 整个机房环境监控系统的架构如下:

2.2 系统各功能模块解决方案

2.2.1 温湿度检测系统。

2.2.2在现有机房中, 有大量的精密设备, 对温、湿度等运行环境的要求非常严格, 所以应加装温湿度传感器, 以实时检测机房和重要设备区域内的温、湿度。

2.2.3温湿度传感器可与空调系统实现联动, 当机房的温度越限时, 现场监控系统可联动设定空调温度及启动空调进行工作等联动动作。

3 研究成果效果评价

项目实施后保证了铁路各个车站场所通信、信号机械室和配电室具有了可靠的火灾预警系统, 填补了铁运处机械设备安防管理空白, 在调度室监控主机实时监控, 实现对机械室火灾及时发现, 更加合理的安排救援处理, 同时通过温湿度传感系统, 随时掌握各个机械室、配电室的环境温度。系统监控操作方便, 信息传输快, 设备运行稳定。

4 实施效果分析

4.1 经济效益分析

本次完成23个机械室火灾预警系统安装, 每个机械室的设备价值十几万甚至上百万, 通过安装烟雾报警系统后, 达到对细小火灾烟雾的提前预知报警, 及早采取灭火救护措施, 可以避免火灾的扩大, 减少火灾造成的损失, 减少因火灾处理的救护时间, 降低火灾造成损坏设备的再配备资金, 缩短火灾造成的运输中断停时影响时间, 避免不可估量的经济效益损失。

4.2 安全效益分析

设备重地出现小型火灾就会引发大型火灾, 一个设备出现火灾就会引起其他设备出现火灾, 进而会蔓延整个车站甚至临近居民, 严重者将会出现人员伤亡事故, 同样会因为火灾对列车运行指挥系统产生重大影响, 造成隐性事故, 因此, 机械重地的小型火灾得到及时救治, 对行车设备安全、行车运输安全以及人员生命安全都具有重要意义。

5 结束语

铁路三电机械设备的防火防灾是铁路企业安全的头等大事, 影响安全生产的因素千差万别, 除人为因素外, 自然灾害等不可抗力时刻威胁着行车效率和安全。如何做到监控作业场所、以高生产效率预防预警、避免影响人民生命财产突发事件的发生以及在影响行车或危害人民生命财产安全的突发事件发生时以最快的速度响应、正确指挥决策、以最有效的手段组织抢险, 最大程度地减少损失, 正是该系统建设的出发点。根据大量的铁路火灾事故案例分析, 结合众多铁路管理经验, 在矿区铁路机械室、配电室必须建立一套有效的、安全的烟雾报警安全预防系统, 达到对细小火灾烟雾的提前预知报警, 及早采取灭火救护措施, 可以避免火灾的扩大, 减少火灾造成的损失, 减少因火灾处理的救护时间, 降低火灾造成损坏设备的再配备资金, 缩短火灾造成的运输中断停时影响时间, 避免不可估量的经济效益损失。

摘要：本文通过对各个机械室大小不同和位置距离远近, 以及传输方式不同, 合理配置烟雾报警探测报警以及传输设备。将所有车站的信号、通信机械室和配电室均根据面积大小合理配置探测传感器, 在车站值班员、道口值班员、工区值班室安装报警主机, 在调度室配置安装接警中心设备, 达到有烟雾报警时本地值班人员能够听到报警, 处调度室能够接到准确地点的报警信息, 从而达到对火灾现场的及早发现, 有效救护, 降低或减少火灾的损失。

铁路通信信号一体化 篇9

在同时共孔径方式中,现有研究主要提出两类一体化信号调制解调方法。在第一类方法中,通信信息被直接调制到雷达信号上,雷达信号成为载波[3,4]。通过阵列天线发射时,这类方法调制的一体化信号无法分离为雷达与通信信号。这意味着雷达与通信信号的发射方向无法被独立控制。同时,以雷达信号为载波的一体化信号的信息传输速率往往受限。第二类方法基本是从已有的通信复用技术上发展而来的,如CDMA、OFDM等[5,6,7]。该类方法用雷达信号取代某一路通信子信号,从而形成一体化信号。在解调端,该方法利用雷达与通信信号间的正交性,通常是时域正交性,将它们从一体化信号中分离出来。其中,雷达与通信信号的形式往往受到通信复用模式的限制。如在CDMA通信复用模式演变而来的一体化系统中,雷达和通信信号要采用正交编码进行调制,且雷达载频为固定频率,线性调频信号在此系统中无法作为雷达信号使用。

与现有方法相比,本文提出的方法具有以下优点:

①本方法没有对雷达和通信信号的形式做出限制。本方法对应的一体化系统可以与多种已有的雷达和通信系统相兼容。

②本方法中,只有当一体化信号在接收端被以特定频率采样时,雷达和通信信号才能被正确分离出来。考虑到采样频率的多样性与可变性,一体化信号被敌方正确解调的可能性很低。

③相比于传统的通信系统,本方法对应的一体化系统在通信方面具有更低的误码率。

1 信号的离散频谱交叉

本方法中,雷达与通信信号都被周期性发射,且具有相同的脉冲重复周期和脉冲宽度。为确保一体化系统的性能,雷达与通信信号的带宽也应大致相等。设r0( t) 和c0( t) 分别是复数形式的原始雷达与通信信号在连续时间域上的表达式。T0和B分别表示信号的脉宽和带宽。设fs为在连续时间域上对信号进行采样的特定频率,fs的值满足带通采样定理的要求。

1. 1 雷达信号的离散频谱变换

r0[k]是原始雷达信号经过频率为fs的采样后在离散时间域上的表达式,采样点数为N。R0[m]是原始雷达信号在离散频率域上的表达式,可知:

R0[m]的点数为N ,包含了原始雷达信号r0[k]的频谱信息。为实现离散频谱的交叉,对R0[m]进行两倍插0 值和两倍乘。经过该处理后,改进的雷达信号离散频率域表达式为R[m],其点数为2N ,且满足:

改进的雷达信号的离散时间域表达式r[k]可通过对R[m]作2N点的IDFT求得:

可知,r[k]的前N点与r0[k]的N点一致,由式( 3) 可知,r[k]的后N点与其自身的前N点一致,也即与r0[k]的N点一致可知:

1. 2 通信信号的离散频谱变换

c0[k]是原始通信信号经过频率为fs的采样后在离散时间域上的表达式,采样点数为N 。C0[m]是原始通信信号在离散频率域上的表达式。C0[m]的点数为N ,包含了原始通信信号c0[k]的频谱信息。根据第1. 1 节同样对C0[m]进行两倍插0 值和两倍乘。更进一步,将初步改进的通信信号的离散频谱向右平移一个点。设最终改进的通信信号的离散频率域表达式为C[m],其点数为2N,且满足:

改进的通信信号的离散时间域表达式c[k]可通过对C[m]作2N点的IDFT求得,参照1. 1 节可知:

1. 3 一体化信号

设S[m],s[k]分别是复数形式的一体化信号的离散频率域和离散时间域表达式。一体化信号的离散频谱是由改进的雷达与通信信号的离散频谱相加形成的。由第1. 1 和1. 2 节,可知:

根据DFT的线性性质,可知一体化信号是由改进的雷达与通信信号相加形成的。

1. 4 导频信号

雷达和通信信号组成的一体化信号在空间传输时会产生多普勒频移。本文涉及的基于离散频谱交叉的一体化信号调制解调系统对多普勒现象敏感。为保证在接收端准确分离雷达和通信信号,发射信号中需加入导频信号。本发明设计的导频信号为单载频信号,且载频位于一体化信号频谱之外,从而便于系统在接收端快速简便地提取导频信号。

2 系统的抗噪声性能

在接收端,设经过频率为fs的采样后,附加在接收到的一体化信号上的加性高斯噪声的离散时间域表达式为x[k],X[m]为该噪声经过2N点的DFT后得到的离散频率域表达式:

由式( 8) 可知,在获取通信信号的过程中,只有一半的附加在接收到的一体化信号上的噪声频谱被抽取。设N[m]是经过频谱抽取后附加在获取的通信信号上的噪声频谱,n[k]是它的离散时间域表达式。可知:

由式( 6) ,( 11) 可知,通信信号c[k]和噪声n[k]中相距N点的值互为相反数。因此,只需截取获取到的附加有噪声的通信信号的前N点来分析系统的抗噪声性能。设附加在接收到的一体化信号上的加性噪声服从均值为0,方差为 σ2的高斯分布,且:

设ch[k]是c[k]中前N点值的表达式。在此,为简化分析,设一体化系统采用2PSK通信系统作为它的通信子系统,采用相干解调恢复通信数据。可知:

其中,p[k]的值为1 或- 1。设f[k]是相干解调模块的输入信号,且:

f[k]先后与用本地载波exp( - jΩck) 和exp[- j2πk / ( 2N) ]相乘,乘积结果取实部。设得到的输出信号的表达式为g[k],则:

g1[k]=akcosφkcos(πk/N)+aksinφksin(πk/N) ,g2[k] = ak + Ncosφk + Ncos( πk / N) + ak + Nsinφk + Nsin( πk / N) 。根据带通高斯白噪声自相关函数的性质,g1[k] 和g2[k] 相互独立,且0. 5 { g1[k] -g2[k]} 服从均值为0,方差为0. 5 σ2的高斯分布。

采用相干解调的2PSK通信系统的误码率公式为。在传统2PSK通信系统中,r =a2/ ( 2σ2) ,在本文涉及的一体化系统中,r =a2/ ( σ2) ,误码率降低。

3 一体化系统解调模块

图1 所示为一体化系统解调模块的框图。模块前端使用模拟带通滤波器分别获取导频信号d'real( t)和一体化信号s'real( t) 。两路信号分别通过采样频率为Mfs的ADC转换成数字信号d″real[k] 和s'real[k]。将它们输入希尔伯特滤波器进行正交化处理,再进行M倍抽取,可得复数形式的导频信号d'[k]和一体化信号s'[k]。对d'[k]进行虚部符号处理输出载频为负的导频信号dn'[k],将其与复数形式的本地导频信号d[k]相乘,即可求取出以多普勒频率的负值为载频的补偿信号b[k]。将s'[k]与b[k]相乘,即可获取消除多普勒频移影响的一体化信号s[k]。s[k] 经过2N点的DFT得S[m]。根据式( 11) - ( 12 ) 可分离出雷达与通信信号的频谱R[m]和C[m]。对R[m]和C[m]分别作2N点的IDFT可得r[k]和c[k]。将获取的雷达与通信信号分别前后截取为两段,得到雷达信号rh[k]、rt[k]和通信信号ch[k]、ct[k]。

4 仿真

如图2 所示,对传统2PSK通信系统和采用2PSK为通信子系统的一体化系统的误码率进行了比对,两类系统都采用相干解调恢复通信数据。误码率曲线由误码率公式直接绘制得到,仿真结果则是通过MATLAB仿真得到。仿真结果与误码率曲线基本吻合,可知仿真符合理论推导。同时通过比较两组误码率曲线或仿真结果,可知本文提出的一体化信号调制解调方法对应的系统在通信方面具有更低的误码率。

5 结束语

本文提出了一种新型的基于离散频谱交叉的雷达通信一体化信号调制解调方法。结合DFT的相关定义和性质,推导出了为形成一体化信号,原始雷达和通信信号所需经历的时域变换。本文给出了一体化系统解调模块的具体实现,并对系统在通信方面的误码率进行了仿真验证。结果表明其相对于传统通信系统具有更低的误码率。

参考文献

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