基于通信系统的铁路信号安全信息传输的应用研究

基于通信系统的铁路信号安全信息传输的应用研究

郝鑫

中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司

摘要：在我国高速铁路和客运专线建设快速发展的形势下，如何确保铁路信号传输系统的安全、可靠、稳定、高效运行，已经成为铁路信息化建设的重要任务。本文在分析铁路信号安全信息传输系统现状的基础上，根据高速铁路和客运专线建设实际情况，提出了基于通信系统的铁路信号安全信息传输的应用。该方案充分利用现有通信网络，实现了对高速铁路和客运专线信号安全信息数据的安全、可靠传输，为建设高效、可靠、绿色、节能、智能的新型高速铁路网提供有力保障。

关键词：通信系统；铁路信号；信息传输

随着我国高速铁路和客运专线建设的快速发展，对铁路信号安全信息传输系统的需求日益增长，对铁路信号安全信息传输系统的性能、可靠性、可用性要求越来越高。目前我国高速铁路和客运专线均采用无线通信方式，如何充分利用现有通信网络实现铁路信号安全信息传输成为重要课题。

随着高速铁路和客运专线建设的快速发展，基于移动通信系统的列车运行控制（CTCS）、行车监控和调度集中（CTC）、列车自动监控（ATS）等技术手段需要与之相匹配，充分利用现有通信网络传输信息，有效保证系统功能的实现，提高信号安全信息传输可靠性和实时性要求，是目前我国高速铁路和客运专线建设过程中迫切需要解决的问题。

一、通信系统的类型

随着我国高速铁路和客运专线建设的不断推进，通信网络规模不断扩大，通信系统类型日益丰富。目前我国高速铁路和客运专线运营管理单位建设了多个通信系统，如 TDCS、 CTC、 CCTV、区间安全监控系统（TSRS）、区间自动闭塞系统（ATS）等。这些通信系统的种类、数量和覆盖范围在不断增加，其功能也日益完善，为铁路信号安全信息的传输提供了便利。目前，高速铁路和客运专线通信主要包括以下几种类型：一是 TDCS与 CTC之间的通信，主要应用于 CTC系统对信号安全信息的传输；二是 TDCS与区间安全监控系统（ATS）之间的通信，主要应用于区间安全监控系统对信号安全信息的传输；三是 CTC与区间安全监控系统（ATS）之间的通信，主要应用于 CTC与区间安全监控系统之间的传输；四是 TDCS与区间自动化闭塞系统（ATS）之间的通信[1]。

二、我国高速铁路和客运专线的发展现状

近年来，随着高速铁路和客运专线技术水平的快速提高，我国高速铁路和客运专线建设发展迅速，截至2014年底，我国已建成了时速200~250公里的客运专线达到了20条之多。随着铁路客运专线网络规模不断扩大，路网密度不断提高，对信号安全信息传输的稳定性、实时性和安全性提出了更高要求。尽管我国已经建立了高速铁路和客运专线建设、运营的管理体制，形成了比较完善的规章制度体系，但仍存在安全管理制度不够健全、安全信息传输技术保障手段不够先进等问题。因此，在高速铁路和客运专线建设快速发展的形势下，研究高速铁路和客运专线信号安全信息传输系统意义重大[2]。

三、通信系统的铁路信号安全信息传输存在的问题

目前，我国高速铁路和客运专线的信号系统，主要采用基于现有铁路通信网络的方式进行通信数据传输。高速铁路和客运专线采用的网络类型复杂、网元数量多、安全性能要求高，对信号系统的运行提出了更高的要求。

目前，通信系统的铁路信号安全信息传输主要存在以下问题：

（1）铁路信号系统安全信息传输系统分散于高速铁路、客运专线运营部门，没有统一的调度平台和安全管理平台，难以实现对信号安全信息数据的集中统一管理；

（2）原有铁路通信网络的安全性、可靠性、可管理性较差，不能满足当前对信号安全信息的传输需求；

（3）由于我国铁路通信网络还未实现全国一张网，原有通信网络无法满足高速铁路和客运专线对信号安全信息数据传输的要求。

由于存在上述问题，高速铁路和客运专线的信号安全信息数据传输存在一定的安全隐患，必须进行相应的技术改造。传统的通信系统不能满足高速铁路和客运专线对信号安全信息数据传输的要求，主要原因：

（1）原有通信系统主要面向既有线列车进行监测，而高速铁路和客运专线列车运行速度快、车次多，需要及时准确地传输信息；

（2）原有的铁路通信网络，在铁路信号安全信息传输方面，主要面向既有列车进行监测，缺乏对高速铁路和客运专线列车运行状态的监测；

（3）基于既有线列车运行监测所构建的通信系统，无法满足高速铁路和客运专线对信号安全信息数据传输的需求。

由于我国铁路通信网络还未实现全国一张网，无法统一规划、建设、运行、维护通信系统，而通信系统的铁路信号安全信息传输需要根据相关部门提供的相关需求进行设计和建设，这就给信息传输造成了一定的安全隐患 [3]。

因此，从技术和管理角度考虑，有必要对通信系统的铁路信号安全信息传输进行重新规划，从而实现基于通信网络对铁路信号安全信息数据的高效传输。

四、基于通信系统的铁路信号安全信息传输的方案概述

根据上述需求和技术特点，采用基于通信系统的铁路信号安全信息传输方案可以实现高速铁路和客运专线信号安全信息数据的可靠、安全、实时传输。具体实施方案如下：（一）方案概述：在铁路信号安全信息传输过程中，综合通信系统和高速铁路和客运专线专用光传输网络均可作为高速铁路和客运专线信号安全信息数据传输的通道。基于通信系统的铁路信号安全信息传输方案要求在保证安全可靠的前提下，充分利用现有综合信息通信网络和高速铁路和客运专线专用光传输网络，采用传输速率较高的光端机等设备作为铁路信号安全信息数据的传输介质，并利用高速铁路和客运专线专用光传输网络实现对高速铁路和客运专线信号安全信息数据的安全、可靠传输。（二）方案设计原则：本方案不涉及对高铁列车运行控制系统安全信息数据传输方式的选择，不涉及对高铁列车运行控制系统信号传输方式的选择，不涉及对高速铁路信号传输方式的选择。因此，本方案既可适用于高铁列车运行控制系统信号安全信息数据传输方式的选择，也可适用于其他类型的信号安全信息数据传输方式的选择；既可适用于现有通信网络为主体的铁路信号安全信息数据传输方案，也可适用于高速铁路和客运专线专用光传输网络为主体的铁路信号安全信息数据传输方案；既可适用于现有通信网络的铁路信号安全信息数据传输方案

[4]，也适用于也可适用于高速铁路和客运专线专用光传输网络为主体的铁路信号安全信息数据传输方案。

五、实施方案分析

基于通信系统的铁路信号安全信息传输系统主要由 TDM业务子系统、 SDH业务子系统和光纤传输子系统组成。

该方案在 TDM业务子系统上实现安全信息传输，对 TDM业务数据包进行格式转换，通过 SDH业务子系统实现安全信息的实时传送，并通过光纤传输系统实现对高速铁路和客运专线信号安全信息数据的安全、可靠、快速传输，保证高速铁路和客运专线信号安全信息的实时性、准确性和安全性。在 TDM业务子系统上采用 SDH设备，可实现对数据包的接收、处理和传送，从而将实时的信号安全信息传输到需要的设备。在光纤传输子系统上通过 SDH设备实现安全信息在 TDM业务系统和光纤传输系统之间的中转。

在实际应用中,在 TDM业务系统上通过设备本身和通道内的方式来实现对安全信息的传输，从网络层面上来看，在安全信息传输的过程中，安全信息是由 TDM业务子系统发出，经过 SDH设备的处理后再进行传输，所以其安全信息数据是经过 SDH设备进行格式转换之后再发送出去。这种方式下存在两种故障：

第一种是由于 SDH设备处理过程中造成的安全信息传输故障，这种故障会影响到铁路信号安全信息传输系统的正常运行，同时对列车行车安全也存在一定的影响。第二种是由于 SDH设备自身的原因造成的安全信息传输故障，这种故障主要是由于 TDM业务系统发送数据时对 SDH设备的发送设置过高或者是发送的安全信息数据不能够满足 TDM业务子系统需要，当 SDH设备接收到这种安全信息时会出现数据丢失的现象，导致安全信息无法在 TDM业务系统进行传输，从而影响到信号安全信息传输系统的正常运行。

在实际应用中，这种方案在 TDM业务子系统和 SDH设备之间进行中转，通过将 TDM业务子系统发送的数据包经过 SDH设备进行格式转换之后再进行传输，这种方案的优点是：（1） SDH设备作为 TDM业务子系统与 SDH设备之间的中转，不会造成 TDM业务系统的安全信息数据丢失；（2）可以实现 TDM业务子系统与 SDH设备之间的安全信息数据传输，降低了铁路信号安全信息传输系统的故障发生概率。从铁路信号安全信息传输系统的网络层面上来看， TDM业务子系统发送数据包经过 SDH设备进行格式转换之后再进行发送，这种方案能够有效地保证信号安全信息传输系统的正常运行，实现了铁路信号安全信息的实时传输。

结束语

信号安全信息传输系统是保证铁路安全行车的重要保障系统。本文提出利用现有通信网络实现对高速铁路和客运专线信号安全信息传输的方案，在满足相关法律法规、规范标准和运输安全的前提下，实现了铁路信号安全信息数据的安全、可靠传输，确保了信号信息数据在高速铁路和客运专线的正确传输，为新型高速铁路网的建设提供有力保障。

参考文献：

[1]刘昌录.基于通信系统的铁路信号安全信号传输的应用[J].信息记录材料,2020,21(01):203-204.

[2]董建国.无线通信系统铁路信号安全传输分析[J].电子制作,2019(22):61-63.

[3]许克.基于通信系统的铁路信号安全信息传输的应用[J].数字技术与应用,2019,37(10):36+38.

[4]田英.基于通信系统的铁路信号安全信息传输应用[J].电子技术与软件工程,2018(18):28.

作者简介

姓名 ：郝鑫

性别：男

民族：汉

出生年月：1987.03.15

籍贯：陕西省子长县

职称：工程师

学历：本科

研究方向：铁道电气化、铁道信号、通信。