摘要：铁路信号系统是保证运输安全的基础设施，是实现铁路统一指挥调度，保证列车运行安全，提高运输效率和质量的关键，是铁路信息化的重要技术领域。铁路信号系统会随着铁路运输的发展而发展，信号监控系统的未来发展将克服传统信号监控系统的不足，指出了新型通信信号监控将替代传统信号监控的必然。
关键词：铁路信号 安全 通信系统
铁路运输业是我国的基础产业，是经济发展的命脉。铁路运输业务的特点，决定了铁路信息系统对系统安全的要求尤其突出。安全是铁路运输的永恒主题。近年来，随着铁路几次大规模的提速，对铁路信号系统设备的控制和系统运行方式的信息化、自动化和智能化要求越来越高。现代的铁路信号系统是一个大区域内的控制网络和信息网络，而对应的监控系统只有快速、安全的对信息的交换才能满足各种调度指挥和行车控制的要求。因此，为实现铁路运输的安全高效，建设现代化铁路，要求对现有的监控系统进行改造。
1 传统铁路信号系统的缺陷
随着社会的发展和进步，科技水平不断提高，人们对铁路运输的也提出各更高的要求，运输市场竞争日趋激烈，我国传统铁路使用的基于轨道电路的列车控制系统TBTC TBTC(Track Circuit Based Train Control)-在提高列车速度，保证行车安全，提高行车效率等方面存在很多不足，受到很大挑战。而这种技术基本上都是只有地面轨道传输的信息，它们经机车上感应后可成为机车信号，构成车一地单向传输。TBTC轨道电路本身特性使得其存在很多问题无法克服，主要有：
第一，只能使用较低的频率发送信息，如果传输频率过高，由钢轨效应导致信号的衰耗增大，因此，为保证有效的传输距离，轨道电路只能以较低的频率发送信息。
第二，列车速度的提高需要对列车实施更为精确的控制，这就需要车上、地面间传输大量的信息，但为满足列车控制对信息传递实时性的要求，轨道电路只能传输较少的信息量。
第三，轨道电路受环境影响大，如:阻抗变化、天气变化、牵引回流的干扰。
第四，通过轨道电路只能判断闭塞分区是否被占用，而无法判断列车在闭塞部分的具体位置，这就会造成线路通过能力的降低。
第五，轨道电路需要大量电缆，其投资费用几乎占整个自动闭塞系统的一半，维护费用也很大。
在传统的铁路信息系统中，由于列车运行速度比较低，通信系统与信号系统基本上是各自独立的。而在现代铁路信息系统中，这种分离状态已不适应需要，由于TBTC系统存在这些问题，因此有人在这过程中提出一种新的设想，它能否用通信方法来实现。基于通信的列车控制系统CBTC(Communication Based Train Control)实际上就是用通信方式来实现铁路信号的传送。这正是实现了铁路通信信号一体化。实现车地之间的铁路信号传输有不同的实现方式，如采用全程移动无线通信方式和采用卫星通信等。
2 新型铁路信号系统的优势
相对传统铁路信号系统来说，基于CBTC发展的无线机车信号系统具有较多优点：
首先，提高了信号传输的可靠性。轨道电路中的信号传输是开环的，即发送者只管发送，并不能确切知道接收者是否真正接收到信息。另外轨道电路信号系统的传输媒质是铁轨，很容易受到外界的影响，因此信号传输可靠性非常差，不能满足高速列车控制需求。而在CBTC系统中能做到双向通信，通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段，通过车、地间双向信息传输，实现对列车的闭环控制，从而大大降低人为错误的影响，系统的可靠性更高。使铁路信号通过通信网络安全和实时地传输。
其次，提高了运输效率。采用通信方式传送铁路信号能够实现移动自动闭塞。移动自动闭塞分区长度可变，而且闭塞分区随列车运行而移动。闭塞分区已经不再应用地面信号，而且也不需要地面信号。它是通过无线车载设备系统接收与前方列车或车站距离等信息来实现列控的，无线车载设备系统接收信息具有较高的实时性和准确性，即使在列车运行速度很高的情况下，也能实现较短的移动闭塞区段。因此，可以在保证运行安全的情况下，提高列车行车密度，大大地提高了列车运行的效率。
再次，减少沿线设备，设备主要集中于车站和机车上，减轻设备维护和管理的劳动强度，受环境影响小(如:可减少雷击等现象的干扰和损伤)，在遭受自然灾害战争破坏后易恢复运行。
另外，新型铁路信号系统传输信息量大。传统的轨道电路系统由于在铁轨上传输信号，因此速度慢、数据量比较小。实际上，因为列车速度和密度越来越高，因此列控信号也非常之多。而通信网络能提供大量的信息传输，因此能满足列车控制对信号传输的要求。能够适应不同类型、速度、制动性能的列车和不同密度、运量的线路。不存在系统改、扩建问题。无线机车信号除了提供机车信号信息外，还提供进路信息和列控信息。
3 新型铁路信号系统替换传统信号系统必然性
随着我国铁路的不断提速、客运专线和重载铁路的大规模建设与陆续投入运营，现代铁路运输系统已成为支撑具有高速度、高密度和大运量运输、具有技术构成复杂、子系统众多和功能高度综合等显著特征的复杂动态巨系统。在这种形式下，如何依靠先进的安全管理理念、信息技术及系统手段，及时掌握铁路运输系统运营状态、准确把握不同尺度下运营安全程度的变化规律、高效实施应急和救援措施、确保铁路运输安全保障的主动性和有效性是建设适合我国国情的铁路运营安全保障体系的重点工作。
铁路信号系统借助无线传输网络及全球卫星定位系统，建立信息传输平台，将机车运行信息、故障信息及机车的参数信息通过远程移动通信技术直接传输到地面的监控中心，监控中心也可以根据机车信息向运行中的列车下达调度命令、预警命令，从而实现数据的双向传输。
铁路信号监控系统可以解决长期以来监控中心无法实时获得机车运行数据的问题，达到了对机车远程实时监控的目的，进而也达到了在轨列车网络化管理、系统决策、全局调度的目的。①监控中心根据列车实时返回的机车位置信息对途停、机破、车辆分离等发生重大故障的列车进行准确定位，为指挥紧急救援提供准确的依据；②监控中心可以对超速运行或失控的列车下达遥控指令迫使其减速或停车，防止发生危及机车人员安全的重大事故的发生；③利用车载系统的远程通信接口，监控中心可以对机车直接下达调度命令，防止由于调度命令层层转达造成误解而导致不安全因素；④地面专家诊断系统通过遥测数据对机车实行故障预警，指导机车工作人员迅速排除机车故障，防止故障升级，快速恢复机车运行，提高对重大故障的应急反应速度；⑤监控中心根据列车返回的机车运行数据异常信息，参照异常时的机车位置信息，可以有针对性的指导线路检修，排除其安全隐患。实现了通信信号一体化。从各个方面来说，这种技术代替传统技术已经成为必然趋势。
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