第一篇：鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用(論文)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（論文）

［摘要］鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰e極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了

現(xiàn)代化通信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。［關(guān)鍵詞］故障-安全技術(shù)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)

合、通信信號(hào)一體化近10多年來，運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各國(guó)鐵路，特別是我國(guó)

鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰e極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通

信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)

形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了

不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平

臺(tái)。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時(shí)器管理、存儲(chǔ)

器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功

能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求

很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨

著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對(duì)開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理

成為一個(gè)大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯(cuò)性和故障—安全性成為一個(gè)亟待解

決的難題。基于RTOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而

有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會(huì)，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會(huì)分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高

知識(shí)創(chuàng)新的效率。

三、數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸發(fā)

展，基于分立元器件和模擬信號(hào)處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號(hào)設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸?shù)陌?/p>

全性和實(shí)時(shí)性。因此，引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號(hào)設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現(xiàn)為

鐵路信號(hào)信息處理提供了很好的解決方法。與模擬信號(hào)處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

具有更高的可靠性和實(shí)時(shí)性。數(shù)字信號(hào)處理的頻域分析和時(shí)域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著

各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信

號(hào)時(shí)容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型

準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路

信號(hào)處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技

術(shù)等。目前，我國(guó)區(qū)間采用的ZPW2000-A信號(hào)發(fā)送、接收以及機(jī)車信號(hào)的接收都采用了數(shù)字

信號(hào)處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國(guó)UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號(hào)處理技

術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)

絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢(shì)。鐵路信號(hào)系

統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

（一）網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)不是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，而是功

能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時(shí)又互相聯(lián)系，交換

信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資

源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

（二）信息化，以信息化帶動(dòng)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢(shì)。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)

代鐵路信號(hào)系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)

等。

（三）智能化，智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指

上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使

整個(gè)鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速

地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。近年來，我國(guó)鐵路行業(yè)已

成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信

息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)

（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以

軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C

技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具

有以下特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又

可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長(zhǎng)距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動(dòng)通信。它

們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡(jiǎn)易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)

不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號(hào)的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡(jiǎn)易形式仍然保留固定長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Autoblock System），簡(jiǎn)稱為CBTC—MAS。在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動(dòng)的(MAS,Moving Autoblock System),簡(jiǎn)稱CBTC-MAS。

六、通信信號(hào)

一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號(hào)技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和

列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破

了功能單

一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)

字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。從鐵路信號(hào)系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國(guó)已經(jīng)

形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢(shì)。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行

車指令和速度指令機(jī)車信號(hào)，取消地面閉塞信號(hào)機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即

FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)（即MAS），其

目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)

輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸

系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)鐵路通信信號(hào)的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號(hào)一體化的進(jìn)程。從信號(hào)系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系

統(tǒng)，則是通信信號(hào)一體化的又一個(gè)成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管

理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個(gè)子系統(tǒng)，以

通信信號(hào)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動(dòng)化水

平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸

通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號(hào)安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)一體化。

七、信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)市場(chǎng)也出

現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)

輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢(shì)：

（一）新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；由于規(guī)范化和標(biāo)

準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

（二）規(guī)范明確定義所有接

口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；公開規(guī)范

和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場(chǎng)，促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價(jià)格。參考

文獻(xiàn)馬桂貞 微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) 西南交通大學(xué)出版社 2001陳紅霞 以微機(jī)為基礎(chǔ)的鐵

路信號(hào)設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)與分析西南交通大學(xué)圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道

交通信號(hào)與通信系統(tǒng) 北京 中國(guó)鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號(hào)容錯(cuò)技術(shù) 北京：中

國(guó)鐵道出版社，1997：50~65［摘要］鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰e極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌

現(xiàn)。［關(guān)鍵詞］故障-安全技術(shù)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)的應(yīng)用、通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合、通信信號(hào)一體化近10多年來，運(yùn)輸

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各國(guó)鐵路，特別是我國(guó)鐵路為實(shí)現(xiàn)高速、高密度和重載運(yùn)輸?shù)男枰e極引

進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障

—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。故障

—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時(shí)器管理、存儲(chǔ)器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對(duì)開

發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個(gè)大的課題。在這種情況下，如何保證

系統(tǒng)的容錯(cuò)性和故障—安全性成為一個(gè)亟待解決的難題。基于RTOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會(huì)，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)

交流以及社會(huì)分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高知識(shí)創(chuàng)新的效率。

三、數(shù)字信號(hào)

處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號(hào)處理技術(shù)的傳

統(tǒng)鐵路信號(hào)設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院蛯?shí)時(shí)性。因此，引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用

計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號(hào)設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現(xiàn)為鐵路信號(hào)信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號(hào)處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時(shí)性。數(shù)字信號(hào)處理的頻域分析和時(shí)域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度

高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號(hào)時(shí)容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難

度大。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號(hào)處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT

（ZOOM-FFT）、小波信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。目前，我國(guó)區(qū)間采用的ZPW2000-A

信號(hào)發(fā)送、接收以及機(jī)車信號(hào)的接收都采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國(guó)

UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)

代化的客觀要求和必然趨勢(shì)。鐵路信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基

礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

（一）網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)代

鐵路信號(hào)系統(tǒng)不是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)

部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時(shí)又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮

者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

（二）信息化，以信息化帶動(dòng)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢(shì)。全面、準(zhǔn)確獲得線

路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

（三）智能化，智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個(gè)鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。近年來，我國(guó)鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具有以下特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長(zhǎng)距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動(dòng)通信。它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡(jiǎn)易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號(hào)的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡(jiǎn)易形式仍然保留固定長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Autoblock System），簡(jiǎn)稱為CBTC—MAS。在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動(dòng)的(MAS,Moving Autoblock System),簡(jiǎn)稱CBTC-MAS。

六、通信信號(hào)一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號(hào)技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。從鐵路信號(hào)系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國(guó)已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢(shì)。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī)車信號(hào)，取消地面閉塞信號(hào)機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)（即MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)鐵路通信信號(hào)的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號(hào)一體化的進(jìn)程。從信號(hào)系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號(hào)一體化的又一個(gè)成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個(gè)子系統(tǒng)，以通信信號(hào)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動(dòng)化水平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號(hào)安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)一體化。

七、信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)市場(chǎng)也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢(shì)：

（一）新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

（二）規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場(chǎng)，促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價(jià)格。參考文獻(xiàn)馬桂貞 微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) 西南交通大學(xué)出版社 2001陳紅霞 以微機(jī)為基礎(chǔ)的鐵路信號(hào)設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)與分析西南交通大

學(xué)圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng) 北京 中國(guó)鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號(hào)容錯(cuò)技術(shù) 北京：中國(guó)鐵道出版社，1997：50~65鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 夏之俊

第二篇：鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近20多年來，在運(yùn)輸市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的壓力下，各國(guó)鐵路，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家鐵路為實(shí)現(xiàn)提速、高速和重載運(yùn)輸，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。

故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時(shí)器管理、存儲(chǔ)器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功 能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是RTOS的應(yīng)用程序接口（API,A lication Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對(duì)開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個(gè)大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯(cuò)性和故障—安全性成為一個(gè)亟待解決的難題。基于RTOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。

另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會(huì)，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會(huì)分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高知識(shí)創(chuàng)新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環(huán)境下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件核心就是RTOS。目前，英國(guó)的西屋公司（Westinghouse）已經(jīng)在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統(tǒng)采用OSE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以滿足如下性能或特性：

提高系統(tǒng)的安全性。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以成為整個(gè)軟件系統(tǒng)的中間件，即實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)程序與底層硬件相結(jié)合，而上層應(yīng)用程序通過API和庫函數(shù)與實(shí)時(shí)

操 作系統(tǒng)相結(jié)合。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)多任務(wù)的調(diào)度和中斷的執(zhí)行，這樣系統(tǒng)的安全模塊和非安全模塊將會(huì)得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊 的同步問題。

滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)要求的是硬實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)時(shí)性要求非常高，如果在系統(tǒng)中選用實(shí)用操作系統(tǒng)開發(fā)該系統(tǒng)的軟件，會(huì)對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性指標(biāo)的提高有很大幫助。

縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。由于RTOS提供了系統(tǒng)中的多任務(wù)調(diào)度、管理等功能，在此基礎(chǔ)上用戶只需開發(fā)與應(yīng)用對(duì)象相關(guān)的應(yīng)用程序，所以縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)備的成本。RTOS還具有開發(fā)手段可靠、檢測(cè)手段完善等特點(diǎn)。

充分發(fā)揮實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可移植性、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

采用RTOS后，一旦系統(tǒng)需要升級(jí)，只需改動(dòng)力量程序，而不像以前系統(tǒng)需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出RTOS再開發(fā)周期短，升級(jí)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

三、數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號(hào)處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號(hào)設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸安全性和實(shí)時(shí)性的要求。

因此，全面引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號(hào)設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（D ,Digital Signal Proce ing）的出現(xiàn)為鐵路信號(hào)信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號(hào)處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時(shí)性。數(shù)字信號(hào)處理的頻域分析和時(shí)域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析 的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號(hào)時(shí)容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型 準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號(hào)處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。

目前，我國(guó)的軌道電路的信號(hào)發(fā)送、接收以及機(jī)車信號(hào)的接收普通采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國(guó)UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢(shì)。

鐵路信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)不是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時(shí)又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配臵系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

信息化。以信息化帶動(dòng)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢(shì)。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。

系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個(gè)鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。

近年來，我國(guó)鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳 輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新 型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) ”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)試驗(yàn)的CBTC系統(tǒng)有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統(tǒng)，均具有兩個(gè)基本特點(diǎn)：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長(zhǎng)距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動(dòng) 通信。它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡(jiǎn)易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電 路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號(hào)的裝臵構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡(jiǎn)易形式仍然保留固定長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Aotoblock System），簡(jiǎn)稱為 CBTC—MAS。

在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動(dòng)的(MAS,Moving

Autoblock System),簡(jiǎn)稱CBTC-MAS。被歐洲聯(lián)盟采用的ERTMS/ETCS的2級(jí)和3級(jí)是當(dāng)前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經(jīng)過多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試和認(rèn)證后，進(jìn)行了商業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)，德國(guó)鐵路計(jì)劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級(jí)設(shè)備。表1-2給出了其他歐洲國(guó)家鐵路正在建設(shè)或已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的ERTMS/ETCS商業(yè)項(xiàng)目。通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了鐵路信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運(yùn)行控制的未來發(fā)展開辟了新開地。

六、通信信號(hào)

一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號(hào)技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。

從鐵路信號(hào)系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國(guó)已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢(shì)。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī) 車信號(hào)，取消地面閉塞信號(hào)機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)（即 MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支 持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)鐵路通信信號(hào)的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號(hào)一體化的進(jìn)程。

從信號(hào)系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號(hào)一體化的又一個(gè)成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn) 行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個(gè)子系統(tǒng)，以通信信號(hào)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信 息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動(dòng)化水平。

另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號(hào)安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)一體化。

通信信號(hào)一體化是現(xiàn)代鐵路信號(hào)的重要發(fā)展趨勢(shì)，鐵路信號(hào)技術(shù)發(fā)展所依托的新技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與通信技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是一致的，屬于技術(shù)發(fā)展前沿科學(xué)，為通信信號(hào)一體化提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。在借鑒世界各國(guó)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情、路情，我國(guó)已制定了中國(guó)統(tǒng)一的CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩箬F路信號(hào)系統(tǒng)具有高可靠性和高安全性。安全評(píng)估理論的建立與推廣為定量評(píng)估鐵路信號(hào)系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了重要手段。

在故障—安全理論的發(fā)展上，20世紀(jì)90年代初，IEC（International

Electrician Committee，國(guó)際電工委員會(huì)）將故障—安全的概念進(jìn)行了量化，制定了安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。該標(biāo)準(zhǔn)提出了安全相關(guān)系統(tǒng)的 “安全完善度等級(jí)（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)安全的綜合評(píng)估指標(biāo)。

IEC61508對(duì)安全系統(tǒng)提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應(yīng)時(shí)間；

可靠性和可維護(hù)性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關(guān)的硬件/軟件安全完善度等級(jí)（SIL）；

效率性（Efficiency）；

可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應(yīng)地以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了相關(guān)的信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以及安全認(rèn)證體系。

歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CENELEC）基于IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，附加列車安全控制系統(tǒng)的技術(shù)條件制定了一些安全相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和評(píng)估的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

EN50126鐵路應(yīng)用：可信性、可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明；EN50129鐵路應(yīng)用：

信號(hào)領(lǐng)域的安全相關(guān)電子系統(tǒng)；

EN50128鐵路應(yīng)用：鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)的軟件；

EN50159-1鐵路應(yīng)用：在封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信；

EN50159-2鐵路應(yīng)用：在開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術(shù)研究所頒布了“列車安全控制系統(tǒng)的安全性技術(shù)指南”，該標(biāo)準(zhǔn)也是以IEC61508為基礎(chǔ)，并吸收了日本計(jì)算機(jī)控制的鐵道信號(hào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)而制訂的。

八、信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)市場(chǎng)也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢(shì)：

新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；

由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；

公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場(chǎng)，促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價(jià)格

第三篇：鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)11

鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近20多年來，在運(yùn)輸市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的壓力下，各國(guó)鐵路，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家鐵路為實(shí)現(xiàn)提速、高速和重載運(yùn)輸，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號(hào)設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計(jì)算機(jī)。

故障—安全技術(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高水平的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)。RTOS最關(guān)鍵的部分是實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時(shí)器管理、存儲(chǔ)器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊(duì)列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是RTOS的應(yīng)用程序接口（API,Application Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對(duì)開發(fā)人員、應(yīng)用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個(gè)大的課題。在這種情況下，如何保證系統(tǒng)的容錯(cuò)性和故障—安全性成為一個(gè)亟待解決的難題。基于RTOS開發(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實(shí)現(xiàn)90%以上設(shè)備獨(dú)立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實(shí)現(xiàn)。另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會(huì)，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會(huì)分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高知識(shí)創(chuàng)新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環(huán)境下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件核心就是RTOS。目前，英國(guó)的西屋公司（Westinghouse）已經(jīng)在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統(tǒng)采用OSE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以滿足如下性能或特性：

提高系統(tǒng)的安全性。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以成為整個(gè)軟件系統(tǒng)的中間件，即實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)程序與底層硬件相結(jié)合，而上層應(yīng)用程序通過API和庫函數(shù)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相結(jié)合。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)多任務(wù)的調(diào)度和中斷的執(zhí)行，這樣系統(tǒng)的安全模塊和非安全模塊將會(huì)得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊的同步問題。

滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)要求的是硬實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)時(shí)性要求非常高，如果在系統(tǒng)中選用實(shí)用操作系統(tǒng)開發(fā)該系統(tǒng)的軟件，會(huì)對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性指標(biāo)的提高有很大幫助。

縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。由于RTOS提供了系統(tǒng)中的多任務(wù)調(diào)度、管理等功能，在此基礎(chǔ)上用戶只需開發(fā)與應(yīng)用對(duì)象相關(guān)的應(yīng)用程序，所以縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)備的成本。RTOS還具有開發(fā)手段可靠、檢測(cè)手段完善等特點(diǎn)。

充分發(fā)揮實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可移植性、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。采用RTOS后，一旦系統(tǒng)需要升級(jí)，只需改動(dòng)力量程序，而不像以前系統(tǒng)需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出RTOS再開發(fā)周期短，升級(jí)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

三、數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)的應(yīng)用

隨著鐵路運(yùn)輸提速、重載的發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號(hào)處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號(hào)設(shè)備越來越滿足不了鐵路運(yùn)輸安全性和實(shí)時(shí)性的要求。因此，全面引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算功能，來提高信號(hào)設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP,Digital Signal Processing）的出現(xiàn)為鐵路信號(hào)信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號(hào)處理技術(shù)相比較，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)具有更高的可靠性和實(shí)時(shí)性。數(shù)字信號(hào)處理的頻域分析和時(shí)域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高和抗干擾性能好，而缺點(diǎn)是在強(qiáng)干擾中提取信號(hào)時(shí)容易造成解碼倍頻現(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是定型準(zhǔn)確，而缺點(diǎn)是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號(hào)處理中引入了新的實(shí)用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號(hào)處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。

目前，我國(guó)的軌道電路的信號(hào)發(fā)送、接收以及機(jī)車信號(hào)的接收普通采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，日本的數(shù)字ATC和法國(guó)UM2000數(shù)字編碼軌道電路也都采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢(shì)。

鐵路信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運(yùn)輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，從而實(shí)現(xiàn)集中、智能管理。

網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)不是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作，同時(shí)又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

信息化。以信息化帶動(dòng)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢(shì)。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個(gè)鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運(yùn)行。

近年來，我國(guó)鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用通信、信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新型列車控制系統(tǒng)已成必然。

用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)試驗(yàn)的CBTC系統(tǒng)有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統(tǒng)，均具有兩個(gè)基本特點(diǎn)：

列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續(xù)式和點(diǎn)式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長(zhǎng)距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動(dòng)通信。

它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡(jiǎn)易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點(diǎn)不是用軌道電路的機(jī)械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電路），而是用應(yīng)答器或計(jì)軸器，或其他能傳送無線信號(hào)的裝置構(gòu)成分隔點(diǎn)，這種簡(jiǎn)易形式仍然保留固定長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Aotoblock System），簡(jiǎn)稱為CBTC—MAS。

在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動(dòng)的(MAS,Moving Autoblock System),簡(jiǎn)稱

CBTC-MAS。被歐洲聯(lián)盟采用的ERTMS/ETCS的2級(jí)和3級(jí)是當(dāng)前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經(jīng)過多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試和認(rèn)證后，進(jìn)行了商業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)，德國(guó)鐵路計(jì)劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級(jí)設(shè)備。表1-2給出了其他歐洲國(guó)家鐵路正在建設(shè)或已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的ERTMS/ETCS商業(yè)項(xiàng)目。

通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了鐵路信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運(yùn)行控制的未來發(fā)展開辟了新開地。

六、通信信號(hào)一體化

隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號(hào)技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。

從鐵路信號(hào)系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國(guó)已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢(shì)。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)行車指令和速度指令機(jī)車信號(hào)，取消地面閉塞信號(hào)機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞方式（即FAS）運(yùn)行。FZB是基于無線的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是新一代移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)（即MAS），其目的是實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)鐵路通信信號(hào)的技術(shù)進(jìn)步，加快實(shí)現(xiàn)鐵路通信信號(hào)一體化的進(jìn)程。從信號(hào)系統(tǒng)的橫向發(fā)展來看，日本新干線在1995年成功開發(fā)和投入運(yùn)行的COSMOS系統(tǒng)，則是通信信號(hào)一體化的又一個(gè)成功案例。該系統(tǒng)包含運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)行管理、維護(hù)工作管理、設(shè)備管理、集中信息管理、電力系統(tǒng)控制、車輛管理、站內(nèi)工作管理等8個(gè)子系統(tǒng)，以通信信號(hào)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中心到車站各子系統(tǒng)的信息共享，并使系統(tǒng)達(dá)到很高的自動(dòng)化水平。另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號(hào)安全技術(shù)的深度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)一體化。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩箬F路信號(hào)系統(tǒng)具有高可靠性和高安全性。安全評(píng)估理論的建立與推廣為定量評(píng)估鐵路信號(hào)系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了重要手段。鐵路之家交流社區(qū) qq.china1435.Com 火狐瀏覽器3.0版更加增強(qiáng)系統(tǒng)安全

在故障—安全理論的發(fā)展上，20世紀(jì)90年代初，IEC（International Electrician Committee，國(guó)際電工委員會(huì)）將故障—安全的概念進(jìn)行了量化，制定了安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。該標(biāo)準(zhǔn)提出了安全相關(guān)系統(tǒng)的“安全完善度等級(jí)（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)安全的綜合評(píng)估指標(biāo)。

IEC61508對(duì)安全系統(tǒng)提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應(yīng)時(shí)間；

可靠性和可維護(hù)性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關(guān)的硬件/軟件安全完善度等級(jí)（SIL）； 效率性（Efficiency）；可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應(yīng)地以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了相關(guān)的信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以及安全認(rèn)證體系。

歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CENELEC）基于IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，附加列車安全控制系統(tǒng)的技術(shù)條件制定了一些安全相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和評(píng)估的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

EN50126鐵路應(yīng)用：可信性、可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明；

EN50129鐵路應(yīng)用：信號(hào)領(lǐng)域的安全相關(guān)電子系統(tǒng)；

EN50128鐵路應(yīng)用：鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)的軟件；

EN50159-1鐵路應(yīng)用：在封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信；

EN50159-2鐵路應(yīng)用：在開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術(shù)研究所頒布了“列車安全控制系統(tǒng)的安全性技術(shù)指南”，該標(biāo)準(zhǔn)也是以IEC61508為基礎(chǔ)，并吸收了日本計(jì)算機(jī)控制的鐵道信號(hào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)而制訂的。

八、信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)市場(chǎng)也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢(shì)：

新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用低；

由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

規(guī)范明確定義所有接口（機(jī)械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互通互連；

公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場(chǎng)，促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價(jià)格。

第四篇：鐵路信號(hào)系統(tǒng)拆解

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實(shí)現(xiàn)車一地信息雙向傳輸、無線閉塞中心（RBC）生成行車許可的列控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)高速運(yùn)行下的列車進(jìn)行運(yùn)行速度、運(yùn)行間隔等實(shí)時(shí)監(jiān)控和超速防護(hù)，以目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行，并可滿足列車跨線運(yùn)營(yíng)的要求。

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：

1、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是符合中國(guó)國(guó)情路情的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、達(dá)到世界一流水平的先進(jìn)列控運(yùn)行控制系統(tǒng)；

2、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是按照中國(guó)鐵路一張網(wǎng)原則規(guī)劃的列控系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，能夠滿足最高運(yùn)營(yíng)速度380km/h，列車正向運(yùn)行最小追蹤間隔時(shí)間3分鐘的要求，能夠與200-250km/h新建鐵路和既有提速線路的互聯(lián)互通；

3、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)成功采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先、GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，標(biāo)志我國(guó)鐵路列車運(yùn)行安全控制技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平；

4、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)基于CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)構(gòu)建，大量采用成熟技術(shù)，整合適配大量既有系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠；

5、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)列車運(yùn)行控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、生產(chǎn)制造技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、工程應(yīng)用技術(shù)、仿真測(cè)試技術(shù)、維護(hù)管理技術(shù)再創(chuàng)新和整體升級(jí)；

6、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手段，構(gòu)建完善的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、以運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景作為導(dǎo)入、按照歐洲安全設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)、采用

系統(tǒng)評(píng)估作為系統(tǒng)確認(rèn)手段，為我國(guó)鐵路列車控制系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)建了完善的技術(shù)平臺(tái)；

7、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，形成了鐵道部CTCS技術(shù)管理人才隊(duì)伍平臺(tái)、以實(shí)驗(yàn)室為中心形成測(cè)試分析和理論研究平臺(tái)、供應(yīng)商和運(yùn)用單位結(jié)合的運(yùn)用管理平臺(tái)、企業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、施工、測(cè)試等生產(chǎn)和施工人才隊(duì)伍平臺(tái)；

8、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建了鐵道部統(tǒng)一組織領(lǐng)導(dǎo)下，以項(xiàng)目為依托、以核心企業(yè)為主體，聯(lián)合國(guó)外技術(shù)支持方、國(guó)內(nèi)高校、科研單位和設(shè)計(jì)院，產(chǎn)、學(xué)、研一體的技術(shù)創(chuàng)新體系。

中國(guó)通號(hào)是中國(guó)軌道交通領(lǐng)域信息和自動(dòng)控制產(chǎn)業(yè)基地之一，是國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成及配套能力最強(qiáng)的專業(yè)化企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)品主要分為信號(hào)、通信、基礎(chǔ)、線纜四大類。

信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：移頻自動(dòng)閉塞、車站電碼化、地面查詢應(yīng)答器、主體化機(jī)車信號(hào)、列控中心及車載設(shè)備，列車調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)備（TDCS），分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)備（CTC），微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備，列車超速防護(hù)設(shè)備（ATP），列車自動(dòng)監(jiān)督設(shè)備（ATS），計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，微機(jī)計(jì)軸設(shè)備，道口防護(hù)設(shè)備，編組站綜合集成自動(dòng)化設(shè)備（CIPS），駝峰溜放控制設(shè)備，信號(hào)產(chǎn)品測(cè)試設(shè)備等。

通信系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：無線列調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、無線車次號(hào)校核系統(tǒng)設(shè)備、無線接入設(shè)備，GSM-R終端設(shè)備，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，鐵路電務(wù)管理信息化系統(tǒng)設(shè)備，鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)設(shè)備，列車服務(wù)信息系統(tǒng)設(shè)備，客運(yùn)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)備，會(huì)議電話及會(huì)議電視系統(tǒng)設(shè)備，數(shù)字式電話集中機(jī)，列車廣播機(jī)，光纜線路自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，光電數(shù)字引入柜，客票售檢系統(tǒng)設(shè)備（AFC）等。

信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備主要包括：25Hz信號(hào)電源屏、區(qū)間信號(hào)電源屏、駝峰信號(hào)電源屏、繼電聯(lián)鎖信號(hào)電源屏、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖信號(hào)電源屏、三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)電源屏，電動(dòng)/電液轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器、駝峰車輛減速器、道岔外鎖閉、道岔安裝裝置，RD1型道岔融雪設(shè)備，繼電器、變壓器，單元控制臺(tái)，色燈信號(hào)機(jī)，防雷單元、防雷保安器，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜機(jī)箱等。

線纜產(chǎn)品主要包括：數(shù)字信號(hào)電纜、通信電纜、光纜、光電綜合纜、控制電纜、電力電纜等。

機(jī)車車輛電控設(shè)備、制動(dòng)電阻裝置、機(jī)車儀表。

電力工程高頻開關(guān)直流組合電源柜、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、真空斷路器、隔離開關(guān)、電力鐵塔等。

中國(guó)通號(hào)擁有的信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)主要有自動(dòng)閉塞系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、國(guó)產(chǎn)化列車自動(dòng)防護(hù)ATP系統(tǒng)、車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)、駝峰自動(dòng)控制系統(tǒng)、道岔轉(zhuǎn)換安全保障系統(tǒng)等。

自動(dòng)閉塞系統(tǒng)主要有ZPW-2000A無絕緣移頻自動(dòng)閉塞、WG－21A無絕緣軌道電路及25HZ相敏軌道電路、ZPW-2000（UM）系列閉環(huán)電碼化。

車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要有DS6-11型雙機(jī)熱備系統(tǒng)、DS6－20型三取二冗錯(cuò)系統(tǒng)、DS6-K5B型二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、DS6-50型聯(lián)鎖和列控一體化集中控制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

調(diào)度集中系統(tǒng)主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)。車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)作為CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)地面主要組成部分，適用于裝備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖或6502電氣集中、CTC或TDCS車站。

國(guó)產(chǎn)化列車自動(dòng)防護(hù)ATP系統(tǒng)：包括區(qū)域控制中心、車載設(shè)備、數(shù)字軌道電路三個(gè)子系統(tǒng)。

駝峰自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有TW-2型駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)、FTK-3型駝峰自動(dòng)控制系統(tǒng)、TYWK型駝峰信號(hào)計(jì)算機(jī)一體化控制系統(tǒng)及編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)（CIPS）。

中國(guó)通號(hào)擁有的通信系統(tǒng)技術(shù)主要有無線通信、視頻監(jiān)控、專用通信、智能交通、專用信息管理等。

無線通信系統(tǒng)技術(shù)主要有列車無線調(diào)度系統(tǒng)、DMIS無線車次號(hào)、800M列尾裝置和列車安全預(yù)警綜合系統(tǒng)、DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)等。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)主要有鐵路線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)及高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

專用通信系統(tǒng)技術(shù)主要有IP智能通信系統(tǒng)、鐵路資源監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)技術(shù)主要有自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、列車移動(dòng)補(bǔ)票系統(tǒng)、鐵路GSM-R SIM卡管理系統(tǒng)。

專用信息管理系統(tǒng)主要有鐵路電務(wù)管理信息系統(tǒng)、鐵路資金結(jié)算信息系統(tǒng)、地鐵集中告警系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、鐵路財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)管理信息系統(tǒng)及項(xiàng)目管理系統(tǒng)等。

第五篇：航海新技術(shù)應(yīng)用論文

一、本船條件

1． 本船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：老船銹蝕嚴(yán)重抗風(fēng)能力差。如在北太平洋的冬季40°N以北，常有10級(jí)偏北大風(fēng)，如本船為低速的老船，擬定大洋航線應(yīng)適當(dāng)考慮低緯海區(qū)，即使免不了要作一些繞航。

2．吃水：空船吃水淺受風(fēng)面積大，船舶搖擺大，不利于發(fā)揮車效舵效；滿載遇強(qiáng)頂風(fēng)嚴(yán)重上浪而會(huì)損傷船體。

3．航速：航速快慢對(duì)航線選擇影響較大。因?yàn)楹剿倥c頂風(fēng)浪的能力有關(guān)。所以不同航速的船舶，應(yīng)選擇不同的推薦航線。

4．噸位：噸位大的船一般抗風(fēng)能力大。

5．客貨載情況：航線擬定時(shí)應(yīng)考慮是否滿載；是否載有危險(xiǎn)品、甲板貨，封艙、襯墊和綁扎情況。如甲板上裝有大量貨物，艙內(nèi)裝有易滑動(dòng)的貨物而未經(jīng)平艙或認(rèn)真綁扎和裝有大量易爆、易燃、易污染的貨物時(shí)，或貨物重心太高太低而致GM值過小或過大時(shí)，都會(huì)使船舶在海上的風(fēng)險(xiǎn)大大增強(qiáng)，因此，選擇的航線也應(yīng)有不同，要慎重考慮。客船一般應(yīng)選擇風(fēng)浪小的航線。

6．船員情況：航線擬定時(shí)應(yīng)考慮船員的素質(zhì)和干部船員的技術(shù)狀況。

7．船舶尺度：某些航線如海峽、運(yùn)河、水道包括進(jìn)出港的航道，對(duì)于船舶的長(zhǎng)、寬、高皆有一項(xiàng)或多項(xiàng)的限制。

8．船舶續(xù)航力：船舶續(xù)航力應(yīng)考慮燃料、淡水和食品等儲(chǔ)備量。船舶在航行中需要消耗大量的燃料，對(duì)于萬噸級(jí)貨船，航行時(shí)每天要消耗燃油20 t左右。對(duì)于航線長(zhǎng)的船舶，航行時(shí)間長(zhǎng)，燃料消耗大，開航前需要燃料儲(chǔ)備量也大。一般應(yīng)考慮到船舶航行安全儲(chǔ)備一定數(shù)量的燃料，不致于在航行途中因缺乏燃料而造成停車漂航，或不得已掛靠港口補(bǔ)充燃料，延誤到港時(shí)間，增加不必要的開支。設(shè)備老舊的船舶尤其是主機(jī)狀況不佳的船舶，要適當(dāng)增加儲(chǔ)備量。

船舶在航行中，如遇冬季、臺(tái)風(fēng)季節(jié)或其它惡劣天氣，船舶頂風(fēng)、頂浪航行，會(huì)使船速下降，航行時(shí)間增加，或?yàn)榱吮茈x災(zāi)害性天氣，船舶需要調(diào)整航線而增加航程，都將會(huì)增加燃料消耗量。因此，船舶在航行中每天檢查燃料消耗量，將剩余燃料與剩余的航程進(jìn)行比較，選用合適的航速，以保證船舶安全順利地抵達(dá)目的港。

二、水文氣象

要充分了解本航次所經(jīng)海區(qū)的水文氣象條件，對(duì)可能會(huì)遇到的災(zāi)害性天氣的航區(qū)，應(yīng)事先做好充分準(zhǔn)備，并在航線擬定時(shí)為保證船舶航行安全采取的具體措施均應(yīng)作出設(shè)計(jì)與安排。多年來由于災(zāi)害性天氣給船舶造成的海難事故時(shí)有發(fā)生。所以，對(duì)災(zāi)難性天氣要特別留心防范，絕不能掉以輕心。

1．氣象條件

⑴ 世界風(fēng)帶：船舶要經(jīng)哪條風(fēng)帶，對(duì)船舶航行有利還是不利。

⑵ 熱帶氣旋：它對(duì)船舶航行安全威脅最大，它屬于災(zāi)害性天氣，應(yīng)千方百計(jì)地避離。

⑶ 霧：對(duì)世界上有名的霧區(qū)要了解清楚，本航線是否經(jīng)過這些霧區(qū)，應(yīng)做到心中有數(shù)并做好準(zhǔn)備。

⑷ 流冰和冰山：在高緯度海區(qū)航行時(shí)，流冰和冰山出現(xiàn)較頻繁，應(yīng)結(jié)合冰情報(bào)告，注意避開流冰和冰山。

2．海況

⑴ 流：大洋航線主要研究洋流。洋流是大洋環(huán)流，與風(fēng)帶有密切關(guān)系。近海海流主要受季風(fēng)影響。近岸航線主要是受潮流的影響。擬定航線時(shí)，應(yīng)盡量避開頂流，多利用順流。

⑵ 海浪：大風(fēng)過后常伴隨著大浪，大浪威脅船舶的安全，大大降低船速，也會(huì)影響到船員的生活和工作，應(yīng)盡可能避開大風(fēng)浪區(qū)。

3．危險(xiǎn)物

在大洋中水比較深，危險(xiǎn)物比較少。在沿岸航行時(shí)危險(xiǎn)物比較多，對(duì)船舶航行安全威脅比較大，在擬定航線時(shí)應(yīng)離開危險(xiǎn)物有足夠的安全距離，即使在最有利的條件下，離危險(xiǎn)物不得少于1n mile。在確定離危險(xiǎn)物的距離時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

⑴ 從最后一個(gè)觀測(cè)船位到危險(xiǎn)物的距離。

⑵ 危險(xiǎn)物附近海圖測(cè)量的精度。

⑶ 危險(xiǎn)物附近有無顯著的可供定位和避險(xiǎn)的物標(biāo)。

⑷ 通過危險(xiǎn)物時(shí)的能見度及時(shí)間。

⑸ 風(fēng)流對(duì)航行的影響。

4．定位與避讓

擬定航線時(shí)，應(yīng)充分考慮利用各種定位方法進(jìn)行定位的可能性，特別是重要轉(zhuǎn)向點(diǎn)位置應(yīng)考慮實(shí)測(cè)求得。接近陸地時(shí)，應(yīng)選有顯著物標(biāo)或明顯特征等深線的水域。注意避讓條件，特別是能見度不良時(shí)，更應(yīng)盡可能避免穿過漁區(qū)或擁擠水域。還應(yīng)考慮避免通過禁航區(qū)、軍事演習(xí)區(qū)等水域。

三、載重線公約

國(guó)際載重線公約(load line rules)規(guī)定了某些指定區(qū)域與指定日期采用的最小干舷。這些區(qū)域與日期在該公約的附圖或英D6083—載重線季節(jié)區(qū)域圖中可查得，也可查《世界大洋航路》（OCEAN PASSAGES FOR THE WORLD，87年版15頁的圖1．26）。在選擇航線時(shí)，應(yīng)預(yù)先考慮到本船的吃水在駛經(jīng)常規(guī)航路時(shí)是否會(huì)受到該公約有關(guān)規(guī)定的限制。

1．航線設(shè)計(jì)與船舶所使用的載重線的關(guān)系

根據(jù)航線所經(jīng)海區(qū)的類別和季節(jié)期，確定使用何種載重線，從而最終確定本航次允許使用的最大總載重量。當(dāng)船舶整個(gè)航次在使用同一條載重線的海區(qū)航行或船舶由使用較低的載重線海區(qū)航行至使用較高的載重線海區(qū)航行時(shí)，應(yīng)根據(jù)船舶裝貨港所在海區(qū)確定裝載吃水；當(dāng)船舶由使用較高載重線的海區(qū)航行至使用較低載重線的海區(qū)時(shí)，應(yīng)以船舶航行途中的燃料消耗，使之航行至使用較低載重線的海區(qū)時(shí)，船舶吃水正好等于該海區(qū)所允許的吃水為依據(jù)確定裝載吃水，從而確定船舶總載重量。

2．航線設(shè)計(jì)與限制吃水的關(guān)系

除在始發(fā)港外，在航線上某處水深受限，尤其是始發(fā)港較近處，應(yīng)根據(jù)下式確定船舶的滿載吃水d：

dmax=Dd+HW+鋎g-Da

式中：

dmax：最大吃水;

Dd

：航道最淺處的海圖基準(zhǔn)水深（m）;

Hw

：過淺水時(shí)可利用的潮高（m）;

鋎g：始發(fā)港至航線水深最淺處油水消耗對(duì)吃水的修正量

Da ：船舶過淺水時(shí)應(yīng)留的富裕水深

如航線上水密度為非標(biāo)準(zhǔn)海水，則dmax尚應(yīng)扣除水密度修正。船舶滿載吃水確定后，便可從靜水力曲線圖或載重線圖尺上查得船舶的總載重量。

3．航線設(shè)計(jì)與貨物特性的關(guān)系

某些貨物由于自身特性而對(duì)外界條件具有一定要求，如溫度、濕度、風(fēng)浪、振動(dòng)等，則應(yīng)在航線設(shè)計(jì)時(shí)盡量滿足這些條件。

四、航行受限制區(qū)域

有關(guān)當(dāng)局公布的禁航、禁錨、禁漁區(qū)域或其他方面限制的區(qū)域是影響航線設(shè)計(jì)的諸因素之一。這些區(qū)域大部分位于領(lǐng)海內(nèi)，但也有位于公海的。可歸納以下幾種類型：

1．軍事演習(xí)區(qū)

⑴ 界限：有的演習(xí)區(qū)(exercise area)事先在有關(guān)的出版物上標(biāo)定了具體界限。但是由于涉及公海的法律地位，除非演習(xí)區(qū)在領(lǐng)海范圍內(nèi)，在一般航用海圖上不予以標(biāo)出。然而，英版《航海手冊(cè)》中認(rèn)為演習(xí)當(dāng)局為了避免責(zé)任而不在一般海圖上標(biāo)示其區(qū)域界限。航路指南中可能述及演習(xí)區(qū)情況，但不予以述明其具體界限。若演習(xí)區(qū)設(shè)有航標(biāo)，則航路指南、燈標(biāo)表、航用海圖皆會(huì)刊載。

⑵ 時(shí)間：少數(shù)事先在有關(guān)的出版物上作了大略規(guī)定,但絕大多數(shù)是在航行警告中臨時(shí)規(guī)定的。為了避免誤傷，事先有時(shí)間規(guī)定的演習(xí)區(qū)一般也進(jìn)行航行警告的廣播。要弄清楚其規(guī)定的演習(xí)起始終止時(shí)間是世界時(shí)，還屬當(dāng)?shù)貢r(shí)間。

⑶ 種類: 分為海戰(zhàn)、空戰(zhàn)、登陸戰(zhàn)、海對(duì)空、地對(duì)空、轟炸、潛艇、掃雷布雷、航空母艦飛機(jī)起落、導(dǎo)彈等演習(xí)。航海者一旦誤入演習(xí)區(qū)如知其演習(xí)種類，也可以推測(cè)危險(xiǎn)的程度和尋求其臨時(shí)解決的辦法，例如遠(yuǎn)離飛機(jī)起落中的航空母艦。

⑷ 信號(hào)：除了在有關(guān)出版物和航行警告中已有敘述外,在現(xiàn)場(chǎng)可能有飛機(jī)、軍艦或巡邏艇警戒和顯示警告信號(hào)及VHF廣播,也可能設(shè)置警告用的或表示演習(xí)區(qū)界限的航標(biāo)。

在航線設(shè)計(jì)中：

① 絕不進(jìn)入已經(jīng)宣布為禁航區(qū)的軍事演習(xí)區(qū)。

② 不應(yīng)進(jìn)入固定的事前有出版物刊載的軍事演習(xí)區(qū)。但船長(zhǎng)在接近現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，如在演習(xí)時(shí)間之外，仍可能臨時(shí)決定駛?cè)耄瑒?wù)仍須在演習(xí)時(shí)間之前駛離。

③ 航線可畫在臨時(shí)演習(xí)區(qū)或**限的演習(xí)區(qū)內(nèi)，但安全措施或注意事項(xiàng)中要注意此點(diǎn)，以提醒駕駛員加強(qiáng)了望和收聽航行警告，待接近時(shí)再核算駛?cè)牒褪闺x時(shí)間是否在演習(xí)時(shí)間之外。

④ 臨時(shí)的演習(xí)區(qū)，平時(shí)雖可開放，但也不宜在此捕撈，錨泊。

2．水下電纜與管道

除非極重要的水下電纜或管道，一般不宣布禁航，只是不準(zhǔn)拋錨或漁撈、疏浚或鉆探。由于海底電纜在海圖上的位置并非十分精確，不得近于0．25 n mile。誤觸水下電纜、管道其后果嚴(yán)重，將會(huì)發(fā)生通信中斷、用水中斷與觸電、爆炸、火災(zāi)引起的諸如人員傷亡重大經(jīng)濟(jì)損失等后果。

3．空中電纜與橋梁

航經(jīng)空中電纜或橋梁的下方時(shí)，須注意船在水面上的高度和空中電纜與橋梁的高度，一般需保留2～5 m的 距離以防計(jì)算失誤。航線設(shè)計(jì)要求對(duì)船舶的兩個(gè)高度必須十分清楚，一是大橋的安全通過限制高度，另一個(gè)是本船的最大高度，即當(dāng)時(shí)吃水狀態(tài)下本船的實(shí)際水面上高度。顯然，如果本船的最大高度小于大橋的制限高度，則船舶可以安全通過，反之，則不能通過。特別要指出的是，即當(dāng)本船的最大高度接近大橋的安全制限高度時(shí)，就更應(yīng)認(rèn)真核對(duì)當(dāng)時(shí)水尺、潮高，仔細(xì)計(jì)算船舶最大水面高度。倘若兩者非常接近，就應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，采取措施如注入壓載水，調(diào)整油水艙，以調(diào)整水尺，滿足大橋安全制限高度的要求。

4．垃圾傾倒區(qū)、拋泥區(qū)、彈藥傾倒區(qū)

航線設(shè)計(jì)中一般皆不通過這些區(qū)域，因?yàn)檫@類區(qū)域水深可能減淺很快。此外也可避免與垃圾船或拋泥船相會(huì)

5．雷

區(qū)

世界上極大多數(shù)雷區(qū)是戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)布放的。這些雷區(qū)業(yè)經(jīng)掃雷或在其中通過掃雷開辟航道。雷區(qū)中的航道左右皆有浮標(biāo)表示其界限。

可以參考如下航線設(shè)計(jì)的方法：

⑴ 避開習(xí)慣航線或“必經(jīng)”之路，繞以遠(yuǎn)道或在習(xí)慣航線遠(yuǎn)處平行駛過。例如1984年8月紅海最緊張期間，船舶在紅海南端曼德海峽以北避開了習(xí)慣航線，即避開哈尼什島以東地區(qū)。

⑵ 避開船舶觸雷多發(fā)水域。

⑶ 避開100拓以下的淺水水域,因音響水雷放置越深,效果越差。

⑷ 避免使用回聲測(cè)深儀（echo sounding）。避免拋錨。

⑸ 跟隨前船航跡前進(jìn),但須保持相當(dāng)距離。

⑹ 用舵時(shí)盡量少用大舵角。

6．禁

區(qū)

禁區(qū)(prohibited area)有兩種。禁錨與禁漁的禁區(qū)仍可通航。但禁航區(qū)不但禁止通航也不許拋錨與魚撈。未說明何種禁區(qū)則以禁航區(qū)看待。在航線設(shè)計(jì)中要十分注意此點(diǎn)。

7．海上油田區(qū)

海上油田區(qū)中的設(shè)施包括鉆井架、油井、水下油井、暫閉油井口、生產(chǎn)輸油輸氣管道、水上儲(chǔ)油庫、油輪單點(diǎn)停泊泊位及工作船艇的系船浮等。其中鉆井架位置會(huì)變更，故應(yīng)注意查閱航海通告與收聽航行警告。在航線設(shè)計(jì)中，對(duì)上述孤立的設(shè)施應(yīng)距1．5 n mile以上。對(duì)一群設(shè)施的最外一項(xiàng)設(shè)施也應(yīng)距1．5 n mile以上，更應(yīng)避免穿越其設(shè)施群。如海圖上已標(biāo)明該處油田區(qū)的范圍，則應(yīng)離其界限500 m以外,海上油田區(qū)不得拋錨或漁撈。

8．避航區(qū)

避航區(qū)(area to be avoided)是船舶定線制內(nèi)容之一。IMO規(guī)定了三處避航區(qū)。有關(guān)國(guó)家政府為了避免污染或保護(hù)珍奇生物出發(fā)自定一些避航區(qū)，船舶是否是其避航對(duì)象，可在航海通告、警告、海圖或IMO出版的《Ships’ Routeing》中得知。

9．領(lǐng)海與漁業(yè)管轄區(qū)

領(lǐng)海和毗連區(qū)公約規(guī)定了船舶在領(lǐng)海內(nèi)享有無害通過權(quán)，所以領(lǐng)海對(duì)航線設(shè)計(jì)一般無影響。

五、船舶定線

1．船舶定線制

根據(jù)IMO《船舶定線制的一般規(guī)定（General provisions on Ships’ Routeing）》船舶定線制(routeing system)是指旨在減少海難事故的任何單航路或多航路或定線措施。它包括分道通航制(traffic seperation schemes,TSS)、雙程航道(two-way route)、推薦航線(recommended route)、推薦航路(recommended trace)、避航區(qū)(area to be avoided)、沿岸通航帶(inshore traffic zone)、環(huán)行道(roundabout)、警戒區(qū)(precautionary area)和深水航路(deep water way)九種。

上述定線措施在實(shí)際水域中通常是根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r相互結(jié)合起來使用的。船舶定線制的目的是在下列水域中增進(jìn)航行安全：

⑴ 交通匯聚區(qū)域；

⑵ 通航密度大的區(qū)域；

⑶ 由于海域有限而使船舶活動(dòng)的自由受到約束的水域；

⑷ 存在航行障礙的水域；

⑸ 水深受限的水域；

⑹ 氣象條件不佳的水域。

2．船舶定線制的實(shí)施

船舶定線制通常由各國(guó)海上交通安全主管機(jī)關(guān)負(fù)責(zé)實(shí)施。有強(qiáng)制和非強(qiáng)制船舶定線制。強(qiáng)制的船舶定線制由主管機(jī)關(guān)依法制定和實(shí)施，具有行政法規(guī)的性質(zhì)，船舶必須遵守。非強(qiáng)制的船舶定線制不具有行政法規(guī)的性質(zhì)，只是向船舶推薦使用。在實(shí)際可行的情況下，船舶遵守非強(qiáng)制的船舶定線制是海員運(yùn)用良好船藝的表現(xiàn)。

實(shí)施船舶定線制的各國(guó)主管機(jī)關(guān)有義務(wù)使航行于其管轄的定線制水域中的海員清楚地了解該定線制的內(nèi)容和在該定線制水域中的航行方法。主管機(jī)關(guān)通常是以發(fā)布航行通告和出版各類航海出版物的形式向海員傳播。如果一國(guó)主管機(jī)關(guān)所實(shí)施的或擬定實(shí)施的船舶定線制方案已遞交IMO并被采納，則IMO將在其出版物《船舶定線制（Ships′Routeing）》中載入該定線制并向全世界發(fā)行。在英版《航海通告摘要》的第17號(hào)通告和英版海圖上均有刊載，設(shè)計(jì)航線時(shí)應(yīng)參考。

分道通航制(traffic seperation schemes,TSS)是船舶定線制中使用最頻繁、最重要的定線措施。它對(duì)于避免船舶對(duì)遇中的碰撞事故具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)分道通航的規(guī)范化和在分道通航制水域中航行方法的統(tǒng)一《1972年國(guó)際海上避碰規(guī)則》第十條規(guī)定了船舶在分道通航制水域中的航行方法，而且，規(guī)定該條僅適用于IMO采納的分道通航制。也就是說，僅當(dāng)船舶在IMO采納的分道通航制水域中航行時(shí)，船舶才應(yīng)遵守《1972年國(guó)際海上避碰規(guī)則》第十條的規(guī)定。

深水航路（deep water way簡(jiǎn)稱 DW）多屬IMO所制定，主要供深吃水船或限于吃水的船舶使用，故在海圖上不但具有“DW”字樣而且在航跨范圍內(nèi)或線上標(biāo)明最小水深，是經(jīng)過精確測(cè)深的，故某些深水航路水深并不大于航路以外的水深。若非深吃水或非限于吃水船進(jìn)入深水航路而與深吃水船或限于吃水船發(fā)生碰撞，則前者違反了避碰規(guī)則第十八條的規(guī)定“應(yīng)避免妨礙顯示第二十八條信號(hào)的限于吃水的船舶安全航行”。一般吃水的船在選擇航路時(shí)，可不采用“深水航路DW”，但當(dāng)實(shí)際中未發(fā)現(xiàn)有深吃水船或限于吃水船駛經(jīng)或不妨礙它們的行動(dòng)時(shí)，其他船舶也可隨時(shí)駛?cè)耄怯忻魑囊?guī)定或設(shè)有專門的控制臺(tái)、信號(hào)臺(tái)須經(jīng)其批準(zhǔn)后才能駛?cè)搿?/p>

3．在船舶定線制水域中設(shè)計(jì)航線時(shí)的注意事項(xiàng)

⑴ 在IMO采納的分道通航制水域中設(shè)計(jì)航線時(shí)，應(yīng)使船舶在所設(shè)計(jì)的航線上航行時(shí)能有效而方便地遵守《1972年國(guó)際海上避碰規(guī)則》第十條中有關(guān)規(guī)定。

⑵ 在未經(jīng)IMO采納的分道通航制水域中或其他定線制水域中設(shè)計(jì)航線時(shí)，應(yīng)使船舶在所設(shè)計(jì)的航線上航行時(shí)能有效方便地遵守有關(guān)主管機(jī)關(guān)制定的在該分道通航制水域中或定線制水域中的航行規(guī)定和一些特殊規(guī)定。

⑶ 在非強(qiáng)制性的定線制水域中設(shè)計(jì)航線時(shí)，也應(yīng)參照上述⑴、⑵中的一般原則和方法。

⑷

航線通常應(yīng)在通航分道的端部畫進(jìn)或畫出，但船舶在分道的任何一側(cè)駛進(jìn)或駛出時(shí)，應(yīng)與分道內(nèi)的船舶總流向形成盡可能小的角度。設(shè)計(jì)航線應(yīng)盡可能避免穿越通航分道(traffic lane)，但如不得不穿越時(shí)，應(yīng)盡可能與分道的船舶總流向成直角的航向且船流密度小、分道寬、危險(xiǎn)物少的水域穿越。若分隔帶由自然障礙物構(gòu)成，航線應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在通航分道的外緣，以避開障礙物。