中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头电务段内蒙古包头市014040
摘要：随着我国经济的快速发展，铁路交通设施建设日益完善，铁路信号技术也有了很大的发展。铁路信号被称为“列车之眼”，这是因为它通过特定方式为铁路机组人员实时传递了有关列车运行方面的列车状态和路况状态，为整个车组设备建立了一套完善且全面的信息系统，这大大提高了列车运行过程的安全性和有效性。而随着人类高科技技术的不断更迭，铁路信号技术也拥有了它今非昔比的巨大进步，值得深入研究探索。
关键词：铁路信号技术；发展
引言
在确保安全的前提下，高速铁路信号系统智能化能够进一步提高运输能力、提升服务水平、降低运营成本，是未来的发展方向。目前，世界各国高速铁路信号系统实现了部分自动化，但大部分工作仍然需要人工操作，亟需研究高速铁路信号系统智能技术，以保持和提升高速铁路技术核心竞争力。高速铁路信号系统的智能技术主要包括智能调度指挥、列车自动驾驶、电务大数据和智能运维等，实现调度指挥智能化、列车控制自动化、运维监控现代化。结合云计算、物联网、大数据、北斗定位、５Ｇ通信、人工智能等先进技术，简要阐述高速铁路信号系统智能技术及其发展趋势。
1概述
随着网络规模的逐渐扩大、运行速度的不断提高，高速铁路信号系统已经从保障高铁安全高效运行，拓展到多层域状态智能感知、系统协同控制、安全态势评估、大数据融合与智能维护、行程智能引导等前沿领域与技术的系统性研究领域。现阶段，高速铁路自动驾驶、智能调度指挥、智能维护等技术，在支撑高速铁路信号系统智能化的过程中起到了关键作用，实现了列车控制自动化、调度指挥智能化及运维监控现代化。
2高速铁路信号的智能技术
2.1高速铁路自动驾驶
高速铁路ＡＴＯ是保证高速列车在多等级切换和复杂运行场景等条件下，列车高速平稳运行及一次精确控制的核心，由于其具有运行环境复杂等特点，地铁、城际铁路中常用的ＰＩＤ、模糊逻辑控制、神经网络控制、迭代学习控制等传统方法难以适用，需要提高其自适应性与自学习特性。曲线优化、准点控制和跟踪控制是需要解决的关键技术。
2.2高速铁路智能调度指挥
列车运行计划的智能调整通常使用线性规划模型、混合整数规划模型、约束规划模型、交互图模型、模糊Ｐｅｔｒｉ网和专家系统模型、离散事件模型和仿真模型等进行分析，并结合机器学习、深度学习和增强学习等人工智能理论方法。列车运行计划的智能调整涉及时刻表调整、动车组调度和乘务计划调度三个方面。
2.3高速铁路智能运维
智能运维需要对长期、海量、异构历史数据（如电务设备监测数据、图片、维修文本记录、设备台账等）进行有效存储、检索、故障模式挖掘和劣化趋势分析。传统的基于计算机和关系数据库存储和处理技术难于适应这种需求，随着大数据和云计算等技术的发展，重点研究基于大数据和云计算的电务设备健康管理和故障预测技术，实现电务设备超前预防，提前发现并有效化解系统源头风险。
3高速铁路信号系统智能技术发展趋势
智能高铁的研究和应用刚刚起步，伴随着计算机技术、人工智能技术和现代通信技术的快速发展，高速铁路信号系统的智能化拥有很大发展空间。
3.1多层域状态智能感知
轨道交通自动化等级的进一步提高和高速列车自动驾驶的发展等，需要运用列车运行周界检测与入侵物智能感知技术和识别技术，实现对轨道交通运载工具、运行环境、运行周界等进行全天候、全场景、跨区间、多层域的状态实时感知，除了在列车上增加智能感知设备外，在铁路沿线也要增加智能感知设备，并将感知状态实时传输给列车，实现车、地相结合的智能感知。未来高速铁路信号系统可对车、电、机和环境的状态进行数据收集和融合。通过Ｍ－Ｍ网络实现设备间信息传输，利用全感知信息的障碍物状态输入，实现高精度、高安全的列车移动闭塞控制。
3.2车－车通信
目前在用的列车运行控制系统都是以“地面设备为中心”，各个列车将自身的状态信息汇集到地面中心设备，然后由地面设备再向相关列车发送，造成追踪列车（后车）对前方列车的运行状态信息获取不及时。随着通信技术的不断发展，车－车通信技术变为可能，使得传统的线性通信变为了三角通信的网络。前车可通过车－车通信的通道直接将位置、状态等安全相关信息发送至后行列车，使后行列车增加了获取前车位置的渠道，综合地面设备的信息，增强主动防护的能力。通过实现列车间的直接通信，实时获取前车的位置信息、速度信息和运行状态信息（牵引或者制动）等信息，提高列车控制的反应能力，为列车智能驾驶提供及时、全面的信息。
3.3智能驾驶
研究发展高速铁路移动闭塞技术和更高自动化程度的列车自动驾驶技术，进一步提高运能、降低能耗，进一步提高列车操纵自动化水平、减轻司机劳动强度、优化旅客旅行体验。未来高速铁路信号系统实现列车智能驾驶，能够实现设备替代司机智能化地驾驶列车，使列车平稳地加速至行驶速度，自动调整车速，并使列车平稳地停在车站的正确位置。智能驾驶系统与地面调度控制系统直接通信，实现监督、引导列车按预定的时刻表运行，保证系统的稳定性。通过列车智能系统部分或完全替代驾驶员，实现对列车速度更安全、高效、舒适、节能的控制，实现单体列车的最优化控制。
3.4智能调度控制一体化
运用先进的感知、传输、控制方法和技术，利用实时状态反馈、精细抗扰控制和列车智能分群调度的思想，深度融合调度指挥和运行控制，研究突发事件的基于数据驱动的高速铁路列车群协同控制与动态调度理论、深度融合调度指挥和列车运行控制的技术，实现具有“快（实时）、智（智能）、协（协同）、稳（稳定）”特色的智能调度与列车运行优化控制一体化，从而实现路网整体运行效率全局最优化控制，全面提升及时应对突发事件能力。
3.5智能维护
随着传感技术、大数据处理、人工智能、深度学习和云计算技术的不断成熟和实践，可以在对信号系统进行全面数字化、信息化和智能化的基础上，通过海量数据挖据、机器自学习和数据关系建模等方法，完善和开发监测监控系统的故障精准定位技术、故障处理的向导技术，同时通过监测数据与生产维修调度指挥流程和业务的有机结合和联动，健全信号系统健康管理ＰＨＭ体系，在预防性维修和综合维护方面发挥更加积极有效的作用。
结语
智能、绿色是人类社会发展的必然趋势，鉴于高速铁路天然的环保特征，智能高铁必将在第四次工业革命中占据重要地位。2035年中国将率先建成发达完善的以高速铁路为骨干的现代化铁路网，为实现社会主义现代化强国提供强大运输保障，进而使中国铁路成为社会主义现代化强国的重要标志和组成部分。高速铁路将向基于智能感知和车－车通信的移动闭塞，以及全系统、全过程智能化和高度自动化方向发展，高速铁路将会更加安全、更加高效、更加舒适、更加环保，在交通强国建设中独树一帜，并引领世界高速铁路的发展。
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