铁路区间光纤通信系统分析

【摘要】：随着我国铁路事业的发展，铁路部门的事业对通讯系统的要求不断地提高，抗干扰性强，高速传输大容量数据的光线技术必将成为铁路通讯系统的骨干，本文主要对我国目前的光纤通讯技术中的光纤传输系统在铁路中的应用进行简要的分析。

【关键词】：光纤传输 铁路 通信技术

一、铁路区间通信系统的现状

区段通信是各个车站、各个部门之间进行指挥、维护、管理、调度等设置的专用通信系统， 他关系到铁路的正常运营的和运输安全。

目前我国的铁路区段通讯还不成熟，业务类型也只有语言服务单一的一种业务，随着我国铁路部门技术的发展，区段通讯的要求也越来越高，改善现在的通讯条件，采用更先进的通讯系统是势在必行。

二、铁路区间光纤通信原理

光纤通信就是利用光波为载体携带信息来达到通信的目的。让光波携带信息就要对光波进行调整，因技术水平有限，光波的频率调制和相位调制仍没有较大的突破，还不能应用到市场上，因此目前都采用强度调制和直接检测(IM-DD)的方法，。

三、铁路区间光纤通信系统特点

(一)光纤传输系统网络拓扑结构

光纤传输系统的拓扑结构是通讯系统发挥作用的基础。他不仅仅关系到信号传输的质量，还关系着系统建设的成本。其中系统的连接方式有链状结构、星形结构、接力结构，还有混合结构等。

(1)链状结构

一条光纤可以连接一个方向上的多个站的信号，由于是信号一直向下传递，其能量会在远端站和光纤线路中发生损耗，其能量也在不断的减小。因此他不能进行超长传输。在传输过程中如果出现有一点折断，其后边的远端站都将受到影响。

(2)星型结构

星型结构是从中心站发出信号由N路分光器将其分成N路再传输给远端站。他的特点是除了线路中发生能量损耗外，没有别的附加损耗，信号可以传到非常远的地方，这种结构光分配一次到位，所用的光分路由器也少，其结构简单，容易布置，出现故障维护容易，一个节点出现问题不会影响到全局，除非中心站出故障，而且传输质量高，可靠性强，但是他也有他的缺点，就是占用的光纤数量庞大，工程量大。

(3)接力结构

这个结构是从中心站发出光信号传输到下一个远端站，到下一个远端站后，再由这个远端站发出信号到下一个远端站。但是这种传输有缺陷，当信息到达该远端站后要经过该站将处理信息，其信号将会被减弱，因此该站要设信号放大器，将部分信号放大后由光发射机传输到下一个远端站，接力过程中因远端站相距较近，从信号本身上来说没有什么大的问题，理论上系统可以延伸到无限远的地方;但是他也有他的缺点：多个系统相连连接后其噪音会增加;在接力过程中，每个远端站射频信号将损失3dB，因此系统不能延伸到无限远，由于每一个远端站都要设置发射机和接收机，其投资成本费用也将大大的提高。

四、铁路区间光纤通信系统应用

伴随着社会信息化的高速进展和改革进程的进一步深入，不仅要求铁路通信网随时保持具有更强的保障铁路实施安全运营的通信功能，以适应我国高速列车通信发展的需求，而且要以铁道部的全程全网的优势全力发展电信增值服务及经营与中国电信业务范围一样的电信业务。这就要求我国铁路必须应用先进的铁路通信技术，对铁路通信网进行全面的改造，建立新的铁路通信系统以适应我国铁路的发展需要。

铁路通信网的特点：设备分散、路线分叉多、组网难度相当高，他的业务种类也相当的多，要求的设备多种多样，而且对时间和数据的要求相当的精确。铁路区间光纤通信系统主要应用有光纤传感技术和光纤接入网技术。

(一)光纤传感技术在铁路区间中的应用

现在由于铁路的压力不断的增大，重载列车和高速列车的出现，使铁路的病害增加了，严重的影响了行车安全，光纤传感技术的出现给监测带来了更加的准确性，使列车能更加安全的行驶。光纤传感技术在轨道温度、轨道振动、轨道不平、边坡滑坡、车体倾斜、列车防撞预警、安全防护、列车超载等方面有着明显的优越性。

光纤传感技术也是目前传感器领域的研究方向之一;长期研究发现，光纤传感技术在位移、加速度、距离、变形、振动、压力、变形等数据方面有着高准确性。光纤信号可以长距离传送，传输速度快。可以第一时间获得有效数据，对行车安全和各方面都有着重要的作用。

光纤传感技术在铁路设施状态监测中有着非凡的应用。分布式光纤传感技术具有超长距离传输，对电磁干扰有着良好的抵抗能力，精确度高且易于组成网络的有点，使技术人员能够更好地掌握路线中应力和温度的变化，同时还能获得导线应力和温度的变化规律。为采取预防措施提供科学依据。在最大程度减少灾害带来的损失。

光纤传感技术还可以对列车车体状态进行监测。列车运载货物装车不平衡会造成列车车体发生倾斜，严重时可能导致列车脱轨。光纤传感技术可以监测车轮对轨道的压力，通过分析得知列车载重平衡和车体倾斜状态，保证列车的行车安全。

传统的列车定位系统已经不能满足现行列车运行的需求，为了确保列车运行的绝对安全，列车和地面都要具备检测列车位置、速度、加速度等信息的收集系统。传统的方法对现在的高速列车以不能满足。光纤传感技术的出现不仅仅可以满足其安全的需求，同时她对速度，加速度等的监测灵敏度都相当的高，可以精确的确定列车的行驶位置，对其进行实时追踪。

(二)光纤接入网技术在铁路区间中的应用

光纤接入网技术主要应用在铁路的业务方面，铁路的业务十分的繁重复杂。资料显示，光缆比铜缆有着更加优越的发展空间。铜缆网的故障率高，维修成本也非常高，贝尔公司公布的数据显示每年铜缆网的运转费用高达30亿美元。而近年来铜作为战略金属资源，其价格是不断地上升;光缆与之相比有着容量大损耗小的特点，可以大大降低成本的费用，其光缆的传输速度也远大于铜缆。因此光纤接入网有着取代铜缆接入网的趋势。

光纤接入网在铁路中使调度变得更加精确，保证了行车安全，提高了运输能力。光纤的接入也减轻了铁路业务的负担，铁路接入网的业务可分为两个方面：专业业务和公用业务。

专业业务主要用于铁路区间的服务，其内容包括铁路专用通信、专用数据业务和其他媒体业务等。根据承载业务类别的不同，将铁路车站接入网按功能分为4个子网部分：自动交换网、数据交换网、调度通信网、多媒体业务网，每个部分都充当着相当重要的角色。

结语

实验表明，光线通信系统在线监测系统和业务等方面发挥了相当大的作用，它适用于铁路通信专网的光纤网络监测，完全可以取代光纤传输网络的维护方式的人工加仪器，他为线路的正常运行和维护提供了方便，为通信信号提供了简单快捷自动化的传输途径，光线通信系统真正为铁路通信提供了方便，让线路的维护更加自动化、科学化、合理化;光纤通信技术为铁路繁重的业务提供了流畅的运转空间，为操作人员提供了更好的操作环境。

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