瑞典铁路行业和数字信令系统的全球演变

全球媒体多年来一直在报道大数据、物联网(IoT)、人工智能(AI)和数字铁路等术语。世界各地的专业人士已经提出了他们在这些领域的发展愿景，而铁路公司和他们的供应商一直在寻找创新的解决方案，以帮助建立新的铁路应用。

这对瑞典铁路行业或庞巴迪来说都不是新的。早在1965年，瑞典州铁路（SJ）和LM爱立信的Lightbolaget（庞巴迪的铁路控制解决方案的先行者）签署了一个在铁路换算中发动开发的合同。这项计划导致了第一台计算机化的中央交通管制，包括1971年在斯德哥尔摩安装的火车描述者和自动路由子系统。一年后，同一解决方案输入了控制S-Bane，哥本哈根郊区铁路网络的收入服务。这是数字铁路出生的这一点。

微处理器的诞生：量子飞跃

在当今的现代社会，以计算机为基础的技术常常被认为是理所当然的，但在1971年11月15日，一则简单的广告¹关于世界上第一个商用微处理器启动了一场革命：英特尔4004及其惊人的2,250晶体管芯片代表了铁路信号的量子飞跃。

瑞典铁路行业很快采用了基于微处理器的新设备，全电子联锁很快取代了传统的信号安全技术。随着这一积极的发展，SJ决定评估用计算机替代继电器联锁的优点，通过安装更紧凑的设备，显著降低成本和项目时间。

世界上第一个基于计算机的联锁(CBI)于1978年5月在哥德堡开始营业。它取代了16个传统的联锁系统，控制了1169个信号和输出。第一家瑞典ATP于1980年开始运营，很快成为行业标准。

SJ的传奇全球信号专家长期Bengt Sterner评论了铁路控制中的微处理器作为“信号工程师的小步骤，而是铁路技术的巨大飞跃”，宇航员尼尔阿姆斯特朗释放出来。

斯特纳和庞巴迪都深入涉及从继电器到电子技术的信号传播。严厉是通过在铁路信号传导电子系统中实现准确的冗余来提高安全性和可靠性的驱动力。到20世纪70年代后期，他介绍了一个3D地理模型，代表了铁路网络，并开发了斯内尔诺，为编程互锁算法的基础语言。它还在他的领导下，编写了欧洲列车控制系统（SCS）的系统要求规范（SRS）。

数字炒作的背后:优化列车流动的下一步

对于寻求构建下一代智能系统的供应商来说，充分理解轨道控制流程、运营交通场景和相关任务是至关重要的。

预测试功能自1979年以来一直在使用，以确保所需的列车路径可用。一个有助于列车时刻表准确性的功能可以增加运力并优化交通流量。这些函数可以进一步细化，以匹配任何类型的联锁。

在不久的将来，互锁队将被载于载机的解决方案所取代。这种进化是必要的，有助于引入排或虚拟耦合以及在铁路中使用自动列车操作（ATO）。

此外，跟踪电路和轴计数器不会被认为是足够的，并且会变得过时。我们对每列火车的精确位置和足迹感兴趣，并且前面的火车正在进行，速度，制动，加速等，是需要计算和传输到后面的火车的信息，这意味着需要更多的车载智能。因此，一旦通过个性列车性能的足迹信息馈送，它将是智能化的下一个列车管理系统（TMS），它将能够分析系统内的移动性并减轻可能导致延迟的任何可能的情况。

这种依赖足迹信息的技术是众所周知的，多年来一直被用于无人驾驶地铁应用的基于通信的列车控制(CBTC)系统。

与CBI和TMS中使用的网络布局和关联对象相对应的地理主体将被维持，因为它允许轻松扩展站点。今天，这些系统扩展到监督更大的区域，区域到全国范围内的采用。

诸如投票票中的轨道网络中的节点将在通过接近列车或从火车管理中心的无线电或来自火车管理中心时进行操作，具体取决于所需的列车路径。还通过基于无线电的通信对每个单独列车的位置和速度进行电平交叉激活。

铁路像机器一样运作

可以将铁路网络的操作与复杂的机器进行比较，并且任何机器的所有组件都相互依赖。由于一切都连接，因此可以轻松出现问题，因此能够理解这些连接很重要。众所周知，轨道网络上的一个点的延迟可以很容易地扭转到另一端，导致管理和减轻累计延迟的挑战。

因此，为了预测延迟，网络需要更智能的算法，可以缩短更多的数据。

数据可以从各种子系统提供，如基础设施、能源、铁路车辆、轨旁控制指挥和信号系统以及车载控制指挥和信号系统、操作和交通管理甚至维护系统。

每列火车的表现都可以被跟踪，因为系统中的每一个火车都是一个拥有自己独特的性能的个人，例如不同的速度，牵引力，轴承轴承，重量，火车阻力，加速和减速能力，也是其驾驶员的性能。由于此信息，可以通过主动识别延迟和改进替代会议点的指示，防止延迟在网络上传播。

此外，线几何形状的变化会影响火车的移动模式。车轮和轨道之间的相互作用对车辆和永久性方式的维护间隔和成本具有很大的影响。连续调整火车的最大速度是节约能量的关键，例如优化曲线的速度，并将其连续调整为谈判半径的变化，可以提高乘客舒适度，同时降低总维护成本。

此外，使用来自轨道传感器的数据，以根据轨道，路基和/或桥梁（如桥）在轨道，路基和/或结构中产生的轨道摩擦系数和振动来调整/修改允许的速度和ATP制动能力，是另一种开放新机遇的方法。

挑战和可能性

构思这些系统的应用所需的硬件是发展的早期发展阶段。正在进行的研究将带来提供这些数字解决方案的更大可能性。

铁路行业也缺乏熟练的工程师和开发人员。能够构想出这些应用程序的人并不常见，因为设计这些系统需要对轨道流程和轨道控制有扎实的理解，以及如何使用它为客户创造更多价值。对铁路行业来说，与其他行业争夺熟练工程师是一项挑战。

信令系统依赖于大量信息和数据。由于轨道网络尺寸和复杂性扩展，因此需要计算不断增加的数据量。人工智能技术可以学习如何处理更多数据，而算法可以预测机车或信令子系统需要维护时。

在大多数情况下，封闭系统是优选的，但如果需要，可以从外部源检索数据，这可能会产生网络安全问题，因为传输网络和存储不是100％的安全。例如，GPS系统非常易于破坏。安全迁移铁路网络业务到云的技术可能不够安全。我们必须确定在各个子系统中引入的任何软件都不包括可恶意第三方可以远程激活的隐藏漏洞。我们的客户必须始终保持并完全控制他们的火车运动。

其目标是建立更智能的解决方案，以提高旅行时间精度，节约能源，降低维护成本，提高速度，以及提高线路容量和间距。

正在进行的数字化

SWEDTRAIN,铁路行业协会公司在瑞典,促进瑞典铁路的遗产是提倡铁路控制系统的进化为了提高产能和效率,是一个系统,同时优化资源实现改进的守时和减少环境足迹。最终目标是建立一个制度，以便从新一代的信令产品，然后可以在主要车站的繁忙交通干线以及主要走廊以外的单线上使用。人工智能、智能通信、物联网和创新思维将使我们能够为未来的许多代人构想和运营可持续的轨道交通网络。