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1、论述新技术在铁路信号系统中的应用摘要:信号系统是现代化铁路中的关键组成部分,也是衡量现代化铁路水平的重要指标,世界铁路信号系统技术发展日新月异,本文介绍了近年来正在信号系统应用以及正在试验和创新的各种新技术,特别是叙述了越来越受到人们日益关注的标准化和计量检测技术,以供参考。 关键词:铁路信号系统;新技术;应用 1数字信号处理技术(DigitalSignalPro-cessing,简称DSP) 我们知道信号处理是铁路信号系统中一个重要组成部分,通常有模拟信号处理和数字信号处理两种类型。在现代化铁路信号系统中,数字信号处理占绝大多数,其处理对象是数字信号。数字信号是一种幅度和时间都
2、离散的信号,因此它是采用数值计算的方法来实现信号处理的,其实现方法分软件实现和硬件实现两种。软件实现方法指的是用户按照数字信号处理的原理和算法编写程序在通用计算机上来实现;硬件实现是根据数字信号处理的原理和算法设计出硬件结构,通过诸如乘法器、加法器、延时器、存储器以及接口等电子集成器件的运行来实现。 近年来，由于集成电路技术的高速发展,使得用硬件来实现的各种数字滤波、快速傅立叶变换等数字信号处理成为可能,从而使数字信号处理器得到了极其迅速的发展和广泛的应用。因此,它们的出现也为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法,可以改变基于分立元器件和模拟信号处理技术的传统铁路信号设备的落后状况。
3、 目前,诸如日本铁路的数字化自动运行控制系统(ATC)、法国铁路的UM2000数字编码轨道电路等信号系统都采用了数字信号处理技术,我国铁路轨道电路的信号发送、接收以及机车信号的接收、监控也大量使用数字信号处理技术。与模拟信号处理技术相比较,数字信号处理技术具有更高的可靠性和实时性,例如,细化快速傅立叶变换(ZOOM-FFT)、小波信号处理技术、现代谱分析技术等新一代实用数字信号处理技术,其运算精度高、定型准确、抗干扰性能好,为铁路信号系统实现自动化、智能化和X络化提供了有利条件。 23C列车位置检测技术 随着铁路现代化的发展。无论是轨道电路还是计轴闭塞都难以满足高速铁路的全面需求
4、,因为它们不仅需要沿着铁路装备许多地面专用设备,投入成本高,而且不便于日常维护,安全性不高。随着计算机技术(puter)、通信技术(munication)和控制技术(Control)的高速发展,向传统的以轨道电路、计轴闭塞作为列车位置检测的信号系统提出了新的挑战。综合利用3C技术代替轨道电路、计轴闭塞构筑新型列车位置检测系统已变成事实。 3可靠性与容错技术 铁路信号系统长期处于24h连续工作状态,其稳定性和可靠性是十分重要的,尤其是要对其可靠性作出定量评估,以便采取适当的技术措施确保整体系统功能常态化。随着计算机技术、微电子技术和高新材料的发展,可靠性与容错技术得到了飞速发展,原先
5、采用诸如继电器等机电元器件而无法达到的高可靠性、高安全性的系统模式得以问世。例如,计算机联锁就是一种利用静态屏敞技术的多数表决系统出现了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同的结构形式,利用微电子芯片等元器件可以方便地由2个或3个相同子系统构成一个系统,借助表决器则可以按多个相同输出为系统的输出,这样可以屏敞一旦发生故障的子系统;而利用动态切换技术则可以实现用备份的子系统来替代故障子系统的功能,以保证系统正常工作。又如,一种被称为实时操作系统(RealTimeOperationSys-tem,简称RTOS)的用于铁路计算机运行的系统,这种安全型计算机能保证铁路信号系统控制的安全性
6、、可靠性和可用性,RTOS是当今流行的嵌入式系统的软件开发平台,其关键部分是实时多任务内核,它的基本功能包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理、旗语管理等,这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的,也就是RTOS的应用程序接口(API,ApplicationProgrammingInterface),它可以有效地解决系统的安全性和嵌入式软件开发标准化的难题。可以肯定，可靠性与容错技术的升级换代它为高可靠和高安全铁路信号系统的发展打下了坚实的基础。 4X络化技术 现代化铁路信号系统不再是传统意义上的各种信号设备的简单组合,而是一
7、个功能全面、层次分明和相互关联的复杂控制系统。系统内部各功能单元之间既有各自独立的工作任务,同时又有互相联系、相互配合的功能要求,并进行实时信息传输和交换,形成错综复杂、数量庞大和跨越地区的运行格局。 铁路信号系统X络化能使行车组织者全面了解辖区内的各种情况,灵活配置系统资源,保证铁路运输的安全和高效运行。例如:X络化信号系统能够十分方便地实施对各种危及行车安全的因素进行实时检测和防范,它可以检测诸如冒进信号、错办进路、信号掉漏码、信号灯断丝
