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高铁为什么会追撞?——从物联网角度进行技术分析
高铁为什么会追撞?——从物联网角度进行技术分析
作者:杨鸣 | 2011/8/3 14:20:21 | 浏览:2644 | 评论:0

  早在一个月前高铁信号设计专家们还铁定高铁(含动车)不会追撞。为什么遭到雷击后居然会使信号传输从红灯变绿灯?“上海鐵路局局長安路生28日在調查組會議上表示,根據初步掌握的情況解析,動車事故是因為溫州南站訊號裝置在設計上有嚴重缺陷,遭雷擊發生故障後,導致本應察看為紅燈的區間訊號機錯誤察看為綠燈。他並說,這個訊號裝置由北京一家研究設計院設計,2009年9月28日投入使用。” 笔者不是CTCS2訊號系統的设计者,但根据本人对无线移动网络技术的了解,认为北京全路通訊訊號研究設計院有限公司的CTCS2訊號系統的确有设计缺陷。为了从技术上了解事故原因,避患于再发,让我们先看一下CTCS2訊號系統所采用的是什么技术。

  据笔者分析(猜测,但我坚信),CTCS2訊號系統使用的是一种无线随机(ad hoc)网络。这是与有线互联网定点服务(ISP)的那种基于中央基础设施的网络是相反的概念。无线随机网络的网络配置是高度分散的。 Ad hoc网络由移动节点通过配备的无线收发器,建立随时随地的通讯,而不必采用如基站或固定接点的基础设施的援助。

  Ad hoc网络对移动中的物体终端进行互联,例如,运行车辆之间,野外救助活动,军事行动等等,都适合采用Ad hoc网络。连美军海豹陆战队远袭巴基斯坦,击毙本拉登的行动,都得利于这种技术。

高铁为什么会追撞?——从物联网角度进行技术分析
图1. 在相应区域内才能引起互联

高铁为什么会追撞?——从物联网角度进行技术分析
图2. 互联基于接点天线的信号发射

  Ad hoc网络中的一个最近的研究课题是使用定向天线。定向天线,只有预定的方向辐射能量,引起了在媒体访问,路经,和功耗诸方面显着的性能改进。Ad hoc网络,需要非常低的功耗,因为它只有电池供电的用户终端组成。大多数现有的路由和MAC协议采用的是全向天线。由于全向天线的功耗较高,定向天线的协议正在成为研究的热点课题,除了紧凑和低成本,定向天线移动终端的信号功率较全向天线强大。

高铁为什么会追撞?——从物联网角度进行技术分析

图3. 远方指挥部可以通过Ad hoc网络控制战场战斗终端

  Ad hoc网络的不稳定性,在于其对包括系统架构,传输和物理层相关的问题,安全,应用,以及能源管理多种因素的依赖。这些因素均会造成网络信号的不确定性。以这次高铁事故为例,雷电击垮前车信号网络的系统架构,使前车信号不能正常发出,不能在动车锁定区域内把绿色信号改红,而后车在收不到前车改变信号时,黑夜间看到一路绿灯,认为前方路面无障碍,继续高速行驶,造成追尾。

  随机(Ad Hoc)网络容易建立, 但它的随机性强。必需有其他技术的保证:包括系统架构,传输和物理层相关的问题,安全,应用,以及能源管理等。如果应用到象高铁这样的基础设施,必须有其他固定网络系统的重复兼管和双重(三重?)对比。这样在随机(Ad Hoc)网络失灵时,固定网络信号兼管系统可以马上替补和反证。不至于回到由人操纵信号的旧信号制式,因为那肯定会出现人为的延迟和失误,造成晚点和事故隐患。

  从高铁的事故,可以看到智能交通需要强大系统的支撑。无论高铁追尾或由卡车超载而引起桥梁垮塌,归根结底是缺乏大型系统方案,导致智能监测,智能控制的技术能力不到位,加上人为的低素质和浮夸因素,对人民的生命财产,国家的经济发展,社会稳定,和国际声誉都造成不可挽回的重大损失。多名专家認為,“鐵道部研發的‘自動閉塞系統’實際上還不成熟,還要依賴人工作業。其實在京滬高鐵數次停車事故發生之後,當時有專家在報導裡指出說後台系統資料全亂套了。” 依我看,采用单一运动网络信号系统本身就是一个缺陷。若不更新并采用重复兼管网络和双重信号对比机制,高铁追撞隐患依然存在。

  谈到解决方法,我的认识是中国发展物联网一定要依托云计算架构,完善物联网基础系统。云计算将实现众多的基于单机服务器的数据中心以及分离系统和方案所难以完成的大型项目和任务。例如城市智能交通,一个大城市的智能交通管理决策系统需要综合管理数以百计的子系统和数以万计的检测和数据采集终端。如果没有云计算,中国的物联网布局就难以形成规模。不成规模的物联网系统方案就会产生疏漏。中国的大中城市,人口密度大,工作和就业场所集中,交通模式多,加上中国特有的经济调控管理模式,这些先决条件都促成大力发展云计算,物联网和智能科技的有利环境。

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