試論在鐵路信號中計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用初探
〔論文關(guān)鍵詞〕網(wǎng)絡(luò) 鐵路信號
〔論文摘要〕鐵路的主題是安全問題，通常我們把鐵路信號比作人的“眼睛”說明鐵路信號的重要意義，并針對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在鐵路信號中的重要作用，對規(guī)劃建設(shè)，構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)的基本要點進(jìn)行詳細(xì)論述。
隨著鐵路信號技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)己得到廣泛應(yīng)用。很多 信號設(shè)備脫離了傳統(tǒng)的機(jī)電技術(shù)和早期獨(dú)立的一站一點的概念，以具有計算機(jī) 特性的產(chǎn)品和設(shè)備取而代之，而且具備網(wǎng)絡(luò)連接的基本功能。如DIMS, 微機(jī)監(jiān)測，計算機(jī)聯(lián)鎖，智能電源屏等設(shè)備。但是要使這些新技術(shù)設(shè)備在運(yùn)輸 生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用，就必須將其有機(jī)地連接在一起。在數(shù)字信息時代，隨著 鐵路運(yùn)輸對計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴，充分認(rèn)識計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要性，盡快 加強(qiáng)這方面的工作就顯得尤為重要。
1概述
1. 1我國鐵路網(wǎng)的特點
沿鐵路線分布;用戶比較單一;通信資源較為豐富。
1.2鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本要求
建設(shè)鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)客觀上己具備條件，但在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，應(yīng)有一個系統(tǒng)全面的規(guī)劃安排。既要暢通高效、安全可靠，還不能造成通信資源的浪費(fèi)及維修過大。實際上，這是一項涉及計算機(jī)、通信及信號安全于一體的綜合性技術(shù)。目前，我國鐵路各類專業(yè)設(shè)備組網(wǎng)較多，如TIMS系統(tǒng)、DIMS系統(tǒng)、票務(wù)系統(tǒng)、車輛紅外系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、電務(wù)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)及辦公自動化系統(tǒng)等，從建設(shè)情況看，一般是建設(shè)一個項目便組建一個網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)一般也是以“通”為基本要求。
2鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)著重考慮的因素
針對不同的傳送信息及線路連接方式，在選擇鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)著重考慮以下幾個因素。
2. 1綜合考慮網(wǎng)絡(luò)功能、運(yùn)用成本及建設(shè)投入。
首先網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足系統(tǒng)對傳輸帶寬、傳輸速率、誤碼率及網(wǎng)絡(luò)安全等功能的要求，同時留有發(fā)展空間。有條件時盡可能選用光通信傳輸，通信傳輸應(yīng)遵從國際通用的通信協(xié)議規(guī)則(如TCP/工P)。其次在設(shè)計階段必須考慮網(wǎng)絡(luò)建成后的運(yùn)營成本。一般來說串型連接方式較星型連接方式運(yùn)維成本低，主要原因是串型連接方式所占有的通信端口、時隙數(shù)量及長途話路相對較少。按目前通信收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計算，1個專用2 Mb/s端口，月使用費(fèi)一般為4000元至1萬元，網(wǎng)絡(luò)中連接的節(jié)點越多，其端口越多，費(fèi)用也就越高。但串型連接方式所需要的接口轉(zhuǎn)換設(shè)備相對較多，即初期建設(shè)投入相對高些。綜合考慮，若無特殊要求時應(yīng)盡可能選用串型連接方式。在鐵路信號系統(tǒng)中，目前使用的DIMS和微機(jī)監(jiān)測2大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其基層網(wǎng)點的連接均選用了串型連接方式。另外在計算機(jī)接口和通信傳輸設(shè)各間的轉(zhuǎn)換設(shè)各，應(yīng)盡可能選用具有可擴(kuò)展功能的、滿足通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換器、路由器等設(shè)各。
2. 2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)是一個獨(dú)立的系統(tǒng)工程，井不依附于任何一個系統(tǒng)
構(gòu)筑一個網(wǎng)絡(luò)不僅需要硬件，還需要軟件，應(yīng)根據(jù)各系統(tǒng)信息傳輸要求，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計，留出發(fā)展空間，確定網(wǎng)絡(luò)的容量、速率、誤碼率等技術(shù)條件及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。各系統(tǒng)信息傳輸必須滿足網(wǎng)絡(luò)通道的要求，實現(xiàn)一網(wǎng)多用途、一網(wǎng)多平臺，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)功能。建設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)通道是非常不容易的，其工程較尤建設(shè)時間較長，參加施工單位較多，協(xié)調(diào)工作難度較大。而且網(wǎng)絡(luò)一旦建成，要想改動是比較困難的。故此網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)謹(jǐn)小慎微，切忌各自為政。當(dāng)然一個完整的網(wǎng)絡(luò)必然有其網(wǎng)管系統(tǒng)，便于實現(xiàn)自身的維護(hù)。
2. 3實現(xiàn)特定范圍內(nèi)信息共享，應(yīng)成為組網(wǎng)時的基本思路
即在同一個網(wǎng)絡(luò)通道中傳輸多個不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并在一個或多個設(shè)備上接收處理，其最大優(yōu)點是可節(jié)省工程投資及運(yùn)維。就目前信號設(shè)備技術(shù)發(fā)展而言，微機(jī)監(jiān)測、DMIS、計算機(jī)聯(lián)鎖、智能電源屏、以及正在開發(fā)的智能型控制臺、半自動光傳輸設(shè)備及機(jī)車信號黑匣子等具有計算機(jī)特性的設(shè)備和器材，都可以共用同一網(wǎng)絡(luò)，使我們可直接了解掌握設(shè)備的運(yùn)用情況，開展維修管理工作。
2. 4加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理，建設(shè)具有較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性能的防護(hù)休系
在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時必須考慮網(wǎng)絡(luò)安全，這關(guān)系到傳輸數(shù)據(jù)的安全性。在網(wǎng)絡(luò)安全上可考慮采用以下幾種方式:①建成封閉型的信號網(wǎng)絡(luò)。鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)有別于互聯(lián)網(wǎng)、辦公網(wǎng)等網(wǎng)，其專用性較強(qiáng)，涉及行車安全，故對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?zhǔn)確、穩(wěn)定及實時性等方面要求較高，不應(yīng)同外界有任何聯(lián)系，防止網(wǎng)絡(luò)病毒侵襲。②對安全級要求較高的設(shè)備采取增設(shè)隔離設(shè)備的方式，即專用通信方式。網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘栃畔⒋笾驴煞譃?類，即管理信息、監(jiān)測信息和診斷信息，其中第3類信息由于直接來自行車控制設(shè)備，因此對安全級要求較高，組網(wǎng)時可考慮采用增設(shè)隔離設(shè)備等措施，即利用通信前置機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接，遵從公網(wǎng)通信協(xié)議;采取專業(yè)通信方式和專用通信協(xié)議與行車控制設(shè)備連接以確保安全。對于其他類信息，組網(wǎng)時可采取分級、分層設(shè)置防火墻，確保網(wǎng)絡(luò)安全。
3鐵路信號通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇及運(yùn)用
目前已經(jīng)組成的鐵路信號設(shè)備網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為3類:①以微機(jī)監(jiān)測為代表的電纜網(wǎng)絡(luò)。它是以電務(wù)段為中心、各車站節(jié)點形成的串聯(lián)環(huán)網(wǎng)，采用電纜實回線連接，鏈狀長度不定，多者可達(dá)到20多個車站。采取逐站接力方式傳送信息，易形成瓶頸，且越往后通道越窄。其特點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，維修費(fèi)用較低，傳輸速率低，實時性較差，誤碼率較高，尤其在電化區(qū)段，電纜傳輸時受千擾較大，其誤碼率會相對更高。這種網(wǎng)絡(luò)一般適應(yīng)于要求不高的系統(tǒng)。②以DMIS為代表的電纜網(wǎng)絡(luò)。它是以分局為中心，各車站為節(jié)點，以個調(diào)度區(qū)段為鏈長，形成串聯(lián)環(huán)網(wǎng)，每個鏈長間包括7~10個車站。網(wǎng)絡(luò)采用電纜連接，其特點類似微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，但是在接口設(shè)備上采用了專用通信機(jī)，鏈長較短，傳送的信息量相對較少，故傳輸性能優(yōu)于微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。③以DMIS為代表的光傳輸網(wǎng)絡(luò)。它仍是以分局為中心，各車站為節(jié)點，以一個調(diào)度區(qū)段為鏈長，形成串聯(lián)環(huán)網(wǎng)，每個鏈長間包括7~10個車站。其網(wǎng)絡(luò)特點是使用靈活，擴(kuò)展性好，傳輸速率高，實時性強(qiáng)，誤碼率低，有網(wǎng)管功能，維修費(fèi)用較高。由上述分析可知，微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)相對傳輸?shù)男畔⒘枯^多，但是其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)功能的發(fā)揮。
綜上分析，信號通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇，可采取以路局、分局、電務(wù)段、車站為節(jié)點的分層連接方式。網(wǎng)絡(luò)采用光設(shè)備連接，其接口容量大小可根據(jù)信息量確定，網(wǎng)絡(luò)按路由方式尋址，遵從TCP/IP協(xié)議。每級的中心不僅承擔(dān)本級的信息處理，同時又是上一級的節(jié)點。部中心是最高一級，路局中心是部級網(wǎng)絡(luò)層面中的一個節(jié)點，自然也是路局一級網(wǎng)絡(luò)層面的中心，依次類推。車站可暫定為最底層節(jié)點，可選用2 Mb/s光接口接入，并以分局為中心，形成若千個串聯(lián)環(huán)網(wǎng)。各層按其功能需求，進(jìn)行信息處理。若一個層面內(nèi)節(jié)點較少，可選用星型連接方式。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)在統(tǒng)一的規(guī)劃下遵照通用的通信協(xié)議，分步實施。先干線，后支線，逐年建設(shè)完成。建設(shè)完成時應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行嚴(yán)格驗收，通過施工和驗收培養(yǎng)出鐵路系統(tǒng)自己的維護(hù)及管理人員。在部、局、分局設(shè)立專門的機(jī)構(gòu)和人員負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用管理，同時增設(shè)相關(guān)費(fèi)用，出臺相關(guān)管理辦法。
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