張志遠(yuǎn)

【摘要】安全是鐵路交通運(yùn)輸過程中重點(diǎn)關(guān)注的問題，而鐵路信號(hào)又對(duì)鐵路安全有著決定性的作用，因此鐵路信號(hào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全就尤為重要。本文主要介紹了鐵路信號(hào)設(shè)備管理的結(jié)構(gòu)組成和功能，并對(duì)我國當(dāng)前的鐵路計(jì)算機(jī)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用狀況進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型，提出加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理，提高網(wǎng)絡(luò)管理水平，采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為鐵路運(yùn)輸提供更好的安全保障。

【關(guān)鍵詞】鐵路信號(hào) 網(wǎng)絡(luò)安全 通信網(wǎng)絡(luò)

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。

一、我國鐵路通信網(wǎng)的特點(diǎn)

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)一長途的通信網(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)缺乏一定的競(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，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一種信號(hào)連接的要求。

二、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)配備一個(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，若是同一部門或同一專業(yè)的信號(hào)要盡可能采用同網(wǎng)傳輸?shù)姆绞?，這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)面臨一些不利的因素，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。

三、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，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。

四、鐵路信號(hào)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇和應(yīng)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。

五、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。