中国铁路通信系统原理
高速铁路通信系统(程控交换、FAS、传输、GSM-R)
第六章 高速铁路通信系统
本章提纲：
高速铁路通信系统概述
铁路调度数字通信基本原理
铁路调度通信系统与组网
铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）
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现代通信研究所
第一节 高速铁路通信系统概述 本节内容提要： 铁路专用通信业务 铁路通信设备发展历程 铁路通信网络结构
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现代通信研究所 接口：交换机之间的局间中继接口采用 30B+D数字接口，用2M数字通道相连接。 信令：局间信令采用西门子专用ISDN网络共 路信令（CorNET信令）。在以CorNET互连 的Hicom交换机专网范围内可提供大量公共 ISDN网络所没有的服务，并组成一个统一的 ISDN调度网络，实现全部ISDN功能的全网 透明传输。
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现代通信研究所
2. 铁路专用通信业务
铁路专用通信业务包括干、局线通信，区 段通信，站场通信，无线专用通信，应急通信 和列车通信等，其中铁路运输调度通信是铁路 专用通信的重要组成部分，下表为铁路专用通 信业务分类。
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现代通信研究所
区段通信 干、局线 区段调度 区段专用 区段数据 站场通信 无线专用 应急通信 列车通信 通信 电话 通信 通信 通信
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现代通信研究所
(3) 区段调度通信网
铁路局下属的调度区段运输指挥中心设区 段数字调度机（俗称主系统），与所辖区段沿 线各中间站车站数字调度机（俗称分系统）， 用2M数字通道呈串联型逐站向连，并由末端 车站环回，组成一个2M自愈环。区段内所有 调度业务（行调、货调、电调、无线列调）纳 入2M数字环内，一种调度业务固定占有一个 共线时隙
铁路工程的信号通信技术与应用
铁路工程的信号通信技术与应用作为交通领域的主要组成部分之一，铁路在现代化建设中扮演着重要角色。
信号通信技术的应用，为铁路行业的安全、高效运行提供了有力保障。
下文将从信号通信技术的基本原理、应用场景以及未来发展趋势三个方面展开论述。
一、信号通信技术的基本原理铁路行业的信号通信技术主要分为两类，一种是信号系统，另一种是通信系统。
信号系统主要负责控制车辆的运行，保证路面设备的工作正常；通信系统则主要负责车站之间、车辆之间的信息传递。
两者协作构成了铁路行业的信号通信系统，进而保证了铁路行业的正常运行。
1.信号系统原理铁路行业的信号系统采用的是电子控制技术，通过信号灯、车场、地面设施来控制车辆行驶。
在灯色、位置、数量等方面都有所区别，具体表现为：（1）列车移动阶段所匹配的信号灯颜色和位置①绿灯：行驶方向明确，可以起动。
②黄灯：停车紧急，禁止起动。
③红灯：禁止起动。
（2）车站接近信号标志①进站信号：发车放行的标志，绿灯表示准许进站，黄灯表示减速，红灯则表示禁止进站。
②出站信号：核载发车的标志，与进站相反。
（3）地面安全设施①轨道电路：安装在铁轨两侧的设施，检测车辆行驶状态，确保运行安全。
②信号珠：采用不同颜色和尺寸配合灯光进行下一个信号的变化和车辆禁放信息传递。
2.通信系统原理铁路行业的通信系统一般采用一些专门的频率进行无线通信或光纤电缆进行传输，具体表现为：（1）微波频率无线通信微波通信技术应用广泛，主要是因为其具有传输速度快、带宽大、距离远的特点，同时抗干扰的能力也较强。
（2）切换电缆通信切换电缆（SATE）是通信领域中的一种光缆，并通过互联网络进行信息交换。
二、信号通信技术的应用场景铁路行业的信号通信技术在高铁、普速、地铁等场景中都得到广泛的应用。
1.高铁场景高铁场景在信号通信技术的应用方面，主要是轨道电路告警、应答器运行监测、联锁系统的数据传输等等。
其中，压力传感器是相对核心的部分，采用的原理是采集来自铁路路况、车辆抖动、车轮卡轨等情况下产生的压力变化，通过光电传感器将涉及到的参数传输至服务器。
铁路通信原理知识点讲诉
CH0:1、现代铁路信号系统，是集计划(管理)、控制、监测、维护为一体的综合化、集成化的复杂系统、安全-关键系统。
2、铁路信号关键技术——故障-安全技术3、CTCS-2系统限速设置流程：a、调度中心向车站下达限速调度命令b、车站值班员签认限速调度命令c、向车站列控中心传送限速调度信息d、列控中心选择限速报文并向应答器传送e、列车在经过有源应答器时接收限速信息4、基于固定闭塞的目标距离控制—点连式5、基于移动闭塞的目标距离控制，行车许可生成原理：列车的占用检查由车载设备自行计算；地面设备根据列车发送的位置计算和给出行车许可；两车追踪，后车根据地面给出的限速信息向前搜索障碍点，计算允许速度。
行车许可生成过程：在移动闭塞方式下，两车追踪的情况中，列车实时计算自身的位置，并通知地面设备，地面设备将前车的位置连同本列车前方所有障碍点、限速点等信息发送给本列车，可见前车的位置对于本列车来说等同于线路上其他障碍点，只是限速为零，本列车从自身车头开始向前搜索，将所有障碍点的限速信息综合考虑，计算当前的允许速度，进行速度监控。
6、固定闭塞列控系统特点：依靠地面检查列车占用情况，两车追踪时以前车为参考点向后顺序开放信号，为后续的列车生成行车许可。
移动闭塞列控系统特点：依靠列车自行实现精确定位并报告给地面，两车追踪时后车获取前方信息后向前计算行车许可。
7、移动闭塞列控系统运行过程：列车实时计算自身的位置，并且依赖点式应答器的定位信息实现精确定位，并通过无线传输发送到地面子系统，地面子系统将目标停车点（前方列车尾部）连同其他线路上的障碍点信息（位置、限速等）发送给列车，车载子系统利用这些信息进行相应的计算，将计算的允许速度通过人机界面通知司机，按照允许速度进行驾驶。
8、移动闭塞列控系统地面设备：增加了无线传输方式，地面设备没有轨道电路设备而是增加了无线闭塞中心，车载子系统也不依靠信号行车。
地车信息传输方式仍然采用的是点-连式传输方式，包含连续式的无线传输，也包含点式的应答器等方式。
铁路通信概述PPT课件
网络安全防护策略
01
防火墙技术
通过部署防火墙，限制非法访问和恶意攻击，保护铁路通信网络免受外
部威胁。
02
入侵检测系统
实时监测网络流量和异常行为，及时发现并应对潜在的网络攻击。
03
安全漏洞扫描
定期对铁路通信系统进行安全漏洞扫描，及时修补漏洞，降低安全风险。
数据加密传输技术
数据中心业务
提供数据存储、处理和分析服务，支持铁路运营和管理的智能化决策。
视频监控业务
视频监控系统
在铁路沿线各关键部位和场所部署摄像头，实现实时监控和录像 存储，保障铁路安全。
视频会议系统
提供视频会议服务，支持铁路各部门之间的远程协作和交流。
视频分析应用
通过视频分析技术，提取有用信息，为铁路运营和管理提供决策支 持。
移动电话业务
通过无线网络覆盖，为铁路工作人员提供移动通话服务，满足现 场通信需求。
紧急电话业务
在紧急情况下，提供快速、可靠的紧急通话服务，确保铁路安全。
数据传输业务
铁路数据传输网
构建高速、稳定的数据传输网络，实现铁路各业务系统之间的数据 交换和共享。
宽带接入业务
为铁路沿线各站点、段所提供宽带接入服务，满足铁路信息化建设 的需要。
车地通信
02
03
智能化应用
5G技术提供超高带宽和低时延， 满足铁路通信对实时性和大数据 传输的需求。
5G技术可实现高速移动下的车地 通信，提升列车运行安全和效率。
5G结合AI、云计算等技术，推动 铁路通信向智能化发展，提升运 营效率和服务质量。
物联网技术在铁路领域创新实践
设备监控与管理
物联网技术实现对铁路设备的实时监控和远程管理， 提高设备维护效率。
铁路信号系统讲解材料
通过自动化监控系统实时监测列车运行状态和信号设 备状态，及时发现和处理异常情况。
智能化维护管理
通过智能化维护管理系统实现信号设备的预防性维护 和故障诊断，提高设备维护效率和可靠性。
绿色环保设计理念
能耗优化设计
优化信号设备能耗设计，降低铁路信号系统的 能源消耗。
环保材料使用
优先选择环保材料和可再生能源，减少对环境 的负面影响。
改造后，中国高速铁路运行安全性和 效率得到显著提升，为高铁的快速发
展奠定了坚实基础。
THANKS
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城市轨道交通信号系统还包括自动 列车防护系统（ATP）、自动列车 控制系统（ATC）等子系统，确保 列车在规定的速度和安全条件下运 行。
高速铁路信号系统
高速铁路信号系统是保障高速列车安全、高效运行的核心设施， 通过列车控制系统、信号设备等实现列车运行控制、进路排列、 列车追踪等功能。
高速铁路信号系统通常采用基于通信的列车控制系统（CBTC）， 实现列车与地面设备之间的信息交互，提高列车运行效率和安全 性。
信号系统的历史与发展
历史
铁路信号系统的历史可以追溯到19世纪初，随着技术的不断进步，信号系统经历 了从机械信号到电子信号、从模拟信号到数字信号的演变。
发展
现代铁路信号系统正朝着智能化、自动化、安全可靠的方向发展，如基于通信的 列车控制系统（CBTC）已经在许多城市轨道交通中得到应用，未来还将有更多 的新技术应用于铁路信号系统，进一步提高运输效率和安全性。
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货运铁路信号系统还包括货运调度系统、货运通信系统等子系统，确保列车在 货运条件下安全、高效运行。
特殊环境下的铁路信号系统（山区、沙漠等）
在山区、沙漠等特殊环境下，铁路信号系统需要具备更高的可靠性和适应性，以确保列车的安全和正 常运行。
铁路无线通信概述第四章
（5）保密措施
安全性方面，GSM-R在下列部分加强了保护： 接入网络方面采用了对客户鉴权； 无线路径上采用对通信信息加密； 对移动设备采用设备识别； 对客户识别码用临时识别码保护； SIM卡用PIN码保护。
4.2.3 GSM-R工作频率
欧洲GSM-R使用专用的R-GSM频段，即876～880MHz。 由于支持该频段的移动终端种类较少，而且在我国该段频 率另有其用，因此我国GSM-R使用E-GSM频段。
中国列车控制系统（CTCS）3级参考欧洲规范，结合中国铁路实际情况， 采用GSM-R作为数据传输平台，目前已经制定了一系列相应的技术规范。
4.3.1 系统结构及功能
基于GSM-R的列控系统包括地面设备和车载设备。GSM-R网 络是列车控制系统安全数据的透明承载平台，提供车－地双 向高可靠性的数据传输通道。列控系统与GSM-R网络间的接 口为IGSM-R接口、IFIX接口，如下图所示。
原信息产业部分配给GSM-R的频率范围885~889MHz（上 行）、930~934MHz（上行），带宽4MHz，共19个频点可 用，该频段在沿铁路线周围2km范围内属铁路专用。频率 资源的获得为GSM-R的发展注入了生机。
4.3 列控系统与GSM-R
GSM-R具有更适应铁路运输特点的功能优势/更成熟的技术优势、满足列 车控制的需要以及更符合通信信号一体化技术发展的趋势。
列控数据传输需要GSM-R网络提供满足下述要求的承载业务： 电路交换模式的数据传输； 非限制数字信息； 全速率无线信道； 仅传输数据，非语音/数据交替； 异步透明传输模式。
GSM-R基本承载业务
承载业务 异步 2.4kbps 透明 异步 4.8kbps 透明 异步 9.6kbps 透明
GSM-R：欧洲铁路综合调度移动通信系统，GSM for Railway。
铁道通信概论电话系统-互联互通靠交换
铁道通信概论王金兰2电话系统—互联互通靠交换The artery of railway transportation .目录消失了的电话接线员人工交换走向自动“纵横制”取代“步进制”数字通信时代的名星我国铁路程控交换机的发展80年代电话接线员世纪年代初期，我国铁路大量的电话交换机还都是人工交换机，人工交换机分磁石式和共电式两种•磁石式交换机。
一般为50门或100门，即一台交换机能收容50个或100个电话用户，对它们之间的通话要求由电话员进行接线，交换台上设有每个用户的号牌或指示灯和塞孔。
世纪年代初期，我国铁路大量的电话交换机还都是人工交换机，人工交换机分磁石式和共电式两种•共电式电话交换机。
与磁石式交换机类似，也由电话员接通电话，只是用户的电话机比磁石式电话简单，没有手摇发电机。
拿起话筒就可以呼叫电话员，这部分供电由交换机供电，大家共用交换机的电源，所以叫共电式。
磁石式的用户号码牌被用户灯替代。
•用户摇动手摇发电机(磁石式）或摘机（共电式）送来呼叫信号时，交换台上的代表该用户的号牌掉落（磁石式）或指示灯亮（共电式），同时显示呼叫用户的号码用户发起通话•电话员即可拿起一根空闲的塞绳，将其一端的插塞（应答塞子）插入呼叫用户的塞孔，并将电键扳向通话一侧，询问呼叫用户要通话的号•用户回答后，电话员将呼叫塞子插入被叫用户塞孔接线员连接用户通话•被叫用户摘机应答后，电话员通知被叫用户通话通话被叫用户摘机应答电话接线员的工作过程北京1234北京枢纽局---长途台长途台—上海枢纽局上海枢纽局-用户上海5678长途电话•史端桥，自动电话交换机的发明者，美国人。
•史端桥的故事我国世纪年代后期，开始引进步进制自动电话。
年，铁道部要求门以上的电话所，不论新建或扩建，在条件允许时，力争史端桥电话交换全部采用步进制交换机。
步进制交换机。
由主叫用户拨号直接控制交换机接线器的定位，因此要求用户的电话机还有拨号键盘，直接呼叫被叫号码，用户拨每一个号码时，送出一个脉冲，控制交换机的选号，这是利用电脉冲“开、关”功能的机电式选叫方式。
铁道概论第六章 铁路信号与通信
二、调度集中（CTC） （一）调度集中的基本知识 （二）分散自律调度集中系统
铁路信号集中监测系统
信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理 、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系 统把现代最新技术，传感器、现场总线、计算机网络通讯、数据
库及软件工程，融为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行
第六章
铁路信号与通信
铁路信号与通信
铁路信号广义上是保证行车安全，提高区间和车站通过能力
以及编组站编解能力的自动控制及远程控制技术的总称，它是
计算机技术、现代通信技术和控制技术在铁路运输生产过程中
的具体应用。
一、铁路信号的组成 （一）信号基础设备 （二）信号系统
二、铁路信号的作用
（一）铁路信号是指挥行车的命令 （二）保证行车安全 （三）提高运输效率 （四）铁路信号是铁路现代化的主要器
二、信号装置
三、轨道电路 四、转辙机
车站联锁系统
一、联锁的基本概念 （一）联 锁 （二）联锁设备 二、6502电气集中联锁 （一）设备组成
（二）设备具体功能
三、计算机联锁
（一）计算机联锁的基本原理 （二）计算机联锁系统的硬件组成 （三）计算机联锁设备的基本功能 （四）计算机联锁系统的特点
（1）由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，就大幅度地提
高了行车密度，显著地提高区间通过能力。 （2）由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，
因此既提高了通过能力，又大大减轻了车站值班员的劳动强度。
（3）由于通过信号机的显示能直接反映运行列车所在位置以及 线路状态，因而确保了列车在区间运行的安全。
规范是它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘
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铁路通信系统特点
防护无线通信
防护无线通信专为沿线作业人员对列 车进行防护之用。
铁路通信系统特点
电子闭塞用的无线通信
列车与地面设备间发收识别号码， 自动检查进入和驶出闭塞区间的列车， 以确保安全。
铁路通信系统特点
列车无线通信示意图
铁路通信系统特点
列车无线通信功能
地面与列车的无线通信可保证：司机与 调度员之间的联络、无线电告警，以及紧 急制动的告警识别信号。
旅客通信接口
列车到达指示器 告警信号 列车上的广播系统和数字音频传输
系统。
铁路会议电话通信系统
铁路会议电话系统
会议电话是将若干条通信电路以某 种方式汇接起来，使分散在各地的工 作人员以会议的形式进行通话的一种 通信方式。
铁路会议电话通信系统
铁路会议电话的优点
• 省钱 • 省力 • 省时 • 高效
中国铁路通信现状
有线通信方面
铁路通信中至今仍以语音通信为主。 主要完成工作人员之间的联系、调度及运 营等各种命令的下达以及情况的汇报等 。
中国铁路通信现状
铁路无线通信方面
无线通信主要完成行进列车上的乘务人 员、旅客与地面工作人员和居民保持通信 联系。
中国铁路通信现状
铁路无线通信方面
无线通信同时完成了传递地面和列车之 间各种控制和监视、显示信息。
铁路会议电话通信系统
会议电话网的构成方式
铁路通信系统简介
通信系统基本理论
什么是通信系统
完成信息传输任务的系统
通信系统基本理论
通信系统模型
待发 消息
发射机
信道
接收机
1 通信系统模型
接收 消息
通信系统基本理论
通信系统工作过程
(1) 消息与信号的转换 (2) 信号的处理 (3) 信号的传输
通信系统基本理论
形成通信子系统
✓ 接入系统 ✓ 交换系统 ✓ 传输系统
无线通信概念
无线通信：不利用物理导体来传输信号
通信系统基本理论
无线通信传输方式
地表传播 对流层传播 电离层传播 视线传播 空间传播
通信系统基本理论
主流通信技术
光纤通信技术 卫星通信技术 移动通信技术
通信系统基本理论
总结
通信系统是一个复杂的系统,是一个融 合数学,物理学,计算机学,信息学,生物学 等多种学科的综合学科,我们这里只是简 单的做一下了解.但是作为中国新技术的 代表,通信技术在中国得到最快速和最广 泛的发展.
4．通信与计算机和计算机网 相结合，形成一个现代化的运营、 管理、服务系统。
铁路通信系统特点
铁路通信技术特点
5．通信应完成多种信息的传 输和提供多种通信服合形成统 一的铁路通信网。
铁路通信系统特点
铁路有线通信
铁路有线通信主要用来解决铁路沿线长 途干线以及中短途地区间信息的传输。
铁路列车通信系统
运营和维修人员通信接口
维修中心的计算机接收列车情况和任何部件或 设备故障的实时数据，以便维修人员为迅速修 复和有效地组织检查作好准备。
铁路列车通信系统
运营和维修人员通信接口
一种便携式终端，以便维修人员可与每个车上 计算机对话。运营职工可遥控起动列车按预定 情况工作。
铁路列车通信系统
铁路通信系统特点
旅客无线通信
主要任务是满足行驶列车中旅客通信 需求，例如：话音，图像，数据。
铁路通信系统特点
铁路卫星通信
卫星通信的特点是覆盖面广、频带宽、 可以多址接续，即多个用户可以同时工作。 中国铁路主要是用来列车接受卫星电视信 号.
铁路列车通信系统
列车内部的数据网
铁路列车通信系统
列车通信系统框图
铁路无线通信系统
铁路固定无线通信特点
4 中国铁路通信传输的信息开始多样 化：图象、语音、数据等信息 .
铁路无线通信系统
铁路移动无线通信
列车无线通信 防护无线通信 电子闭塞用的无线通信
铁路通信系统特点
列车无线通信
列车无线通信是列车乘务员与地面调 度员、车站值班人员在列车运行中保持联 系的重要手段。
铁路通信系统特点
列车通信接口
• 司机通信接口 • 列车乘务员通信接口 • 运营和维修人员通信接口 • 旅客通信接口
铁路列车通信系统
司机通信接口
用于列车在运行和停车时相互对话 执行预定行车指令和自动处理功能 用于同调度员、司机和旅客进行音频通
信。
铁路列车通信系统
列车乘务员用的通信接口
列车配电间装设视频显示器和键盘，用于输 入或修改列车装备和整修的指令。
铁路通信系统特点
铁路通信技术特点
1．通信应具有高可靠性，以 保证列车的高速安全运行。
铁路通信系统特点
铁路通信技术特点
2．通信应保证运营管理的高 效率。建设现代铁路通信系统的 目的就是要提高运输效率。
铁路通信系统特点
铁路通信技术特点
3．通信与信号系统紧密结合， 形成一个整体。
铁路通信系统特点
铁路通信技术特点
通信系统基本理论
传输系统模型
基带信号 X （t ）
Hs
HC(w)
发送滤 波器
信道 T (t)
HR(w) 接收滤
输出 抽样
波器 y(t) 判决
噪声
2 传输系统的模型
通信系统基本理论
通信系统分类
有线通信 无线通信
通信系统基本理论
有线通信传输介质
• 双绞线 • 同轴电缆 • 光纤
通信系统基本理论
1 超高频（SHF）、特高频（UHF）和甚 高频（VHF）构成基干线路 。
铁路无线通信系统
铁路固定无线通信特点
2 开始仅传电话，现在调度集中（CTC）、 变电所集中控制（CSC）等与列车运行控制和 表示直接有关的信号也在其中传输。
铁路无线通信系统
铁路固定无线通信特点
3 为了保障通信安全可靠性，通常线 路做多备份。
中国铁路通信现状
铁路无线通信概论
固定无线通信 移动无线通信 铁路旅客无线通信 铁路卫星通信
铁路通信系统特点
铁路固定无线通信
有线通信满足不了需求时，建立固定无 线通信系统来满足铁路通信需求.
这种方式投资少,收效快,在国外很多铁 路部门都采用这种方式建立主干网络.
铁路无线通信系统
铁路固定无线通信特点
每辆车的设备柜中数字显示各种旅客服务设 备的故障类型、发生故障的原因，以及发生 问题的处所。
对讲和广播系统用于与旅客、司机和调度员 进行通信。
铁路列车通信系统
运营和维修人员通信接口
用于与司机的音频通信的电台,以及用于 遥控地面无线电台附近的列车准备的有 关信息，远程显示运行列车的任何不正 常现象。