中国铁路通信技术发展历史
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发布时间：2024-07-07 08:23
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时间：2024-07-12 22:30
1877年在中国台湾架设了我国第一条路上电报线。
1881年中国自办铁路—唐胥铁路开通，迈出了中国自办铁路通信的第一步，当时采用了西门子莫尔斯电报机，作为站间闭塞和通信联络之用。
1881年清政府批准修建的全长1536千米，途经河北、山东、江苏三省的津沪电报线建成通报，揭开了中国较大规模电信建设的序幕。
1896年唐胥铁路电报线上开通了风拿波式电话。
1899年唐胥铁路开始使用磁石电话。
1918年唐胥铁路开始使用自动电话。
上世纪50年代对称电缆通信技术率先在宝鸡—凤州电气化铁路上实现。
上世纪60年代我国第一代小同轴电缆在成都—昆明铁路首先使用。
上世纪80年代新建的大同—秦皇岛铁路线采用了从多个国家引进的光数字通信系统，首次在我国建成长400多千米的干线光缆，并组成了铁路通信的第一个完整的数字岛。
上世纪90年代铁路通信采用同步数字系统通信技术，并在京九线2500公里线路上一次建成622Mbit/s的光通信系统。
通信技术的进步能促使铁路运输效率提高，因此在铁路历史发展过程中，先进的通信技术被不断采用。100多年中国铁路通信技术的发展史大致可分为3个时期。
一、以架空明线为主的建设和技术发展时期
从1876年到20世纪60年代，我国铁路通信主要采用架空明线。这一时期经历了建国前后近100年之久，从技术发展看大致可划分为以下3个阶段。
1.铁路通信的初创阶段
这一阶段的特点是从简单的单线弯钩通信电线路逐步发展为双线横担线路；从以电报通信为主逐步发展为电报、电话并用，且以双线电话通信为主。
中国铁路初创时期，铁路通信线路十分简陋。在电话发明后，1896年我国京奉铁路开始在电报线上开通风拿波式电话，1899年开始采用磁石电话作为各站电话。采用电话比采用电报联络更为方便、快捷，缩短了联系时间，相应提高了运输效率。为进一步适应铁路运输增长的需要，20世纪初，一些铁路开始改造通信线路，增设了行车管理和调度指挥用的铜电话线，提高了电线路的技术标准，增加了线条数量，逐步从以电报通信为主转为电话、电报并用，并以音频电话通信为主。
这一时期，随着铁路管理机构的建立、健全，铁路内部公务联络增加，一些铁路逐步建立了地区通信和电报、电话交换所。如中东铁路1903年在宽城子（现长春）站开始采用了磁石交换机，南满铁路也在此期间建立了一批电话所。
2．铁路区域性通信网形成和发展阶段
1930年3月“满铁”在沈阳－大连间安装开通了铁路上第一条3路载波电路，开始了架空电线路的频率复用。到20世纪30年代后期，东北地区已经开通了大量3路和单路载波电路。1940年前后，继东北地区之后，华北地区的铁路通信也相应开通了大量载波电路，长途通信有了进一步发展。当时铁路通信在东北、华北地区已形成了较完整的区域性传输网。
在地区通信方面，为提高转接效率，东北、华北、华东等铁路逐步将路局和主要站所在地的人工交接机改为步进制自动交换机，到建国前，建成的自动交换局约有20多处，总数约10000多线。在行车专用通信方面，逐步完善了各种系统，普遍采用的有列车、货运调度电话，站间行车电话（电报），各站电话，工务（养路）电话，扳道电话，子母钟等。个别铁路局还采用了局线会议电话、旅客站扩音设备、列车无线电话及列车广播设备。在共线电话技术方面，1921年“满铁”首次在大连－长春间安装开通了西电式脉冲选号列车调度电话，进一步提高了指挥效率和通话质量。
这一时期铁路通信建设和技术发展相对较快，主要是由于侵略我国的各帝国主义国家在其管辖或统治区内，利用铁路在军事、经济上的重要地位，通过铁路维持与扩充其侵略势力，把铁路通信作为实现其目的的重要手段，因此在铁路通信上舍得投资，将一些当时先进的通信技术引入所管线的区段，使这些铁路的通信建设和技术得到较快的发展。
3．铁路通信网形成和明线多路复用化阶段
（1）通信电线路抢修、恢复和全国铁路通信网形成。由于长年内战，铁路通信遭受了严重破坏，铁道部组织全路电务工检修恢复被破坏的电线路，并组织有计划的整修。到1952年底，全路通信电线路全面整修完毕，杆路总长度达22000多千米，并沟通了铁路部至东北地区和南、北方6个铁路局间以及各铁路局对所辖分局、站段的话路，不仅构成了行车专用通信系统，而且初步形成了以铁道部为中心的铁路内部公用通信网。
这一阶段由于铁路有线通信系统不够健全，有些铁路尚未沟通有线通信，因此铁道部还建设了全国铁路短波通信系统，此后逐步形成了应急通信系统、机要短波系统和工程建设通信。由于有线通信的逐步融合和国家对无线实行严格管理，至1957年以后逐步改为备用设备。
（2）明线通信多路化建。1953年，铁路运量迅速增长，新线铁路大规模建设，原来以传输3路载波为基础的通信架空明线的容量已不能满足铁路通信业务量增长的需要。铁道部决定全面提高架空明线的性能，于1952年颁布了《铁路电信路交叉规则》，又于1956年颁布了《铁路市外电线路建设规则》，要求对既有架空明线有计划地改造。1958年后又两次发布有关通信网规划的文件，使铁路通信网建设有序发展。
这一阶段，在专用通信方面，全路调度、各站、养路等通信系统改造为铁线支流脉冲选叫方式，提高了通信效率；站内扳道电话改为共电式辐射方式总、分机，保证了安全，提高了接转速度；开始了列车和站内无线调度电话的研究试点工作，建设、建成了沪宁、沪杭、宝鸡－凤州等线的无线列调电话。在电话交接方面，开始大量发展步进制自动交换机及人工长途台。
二、电路模拟通信为主的建设和技术发展时期
上世纪50年代后期，铁道部为解决宝成铁路宝鸡－凤州段山区铁路坡度大、运输能力严重不足的问题，决定将其改建为交流电气化铁路。由于交流电气化铁路接触网对邻近铁道的通信线路有严重的电磁干扰，原有铁路架空明线必须进行改造，为此铁道部组织了技术力量，与路外工业部门共同合作，于1960年建成了我国第一条自己设计施工的，由邮电、铁道、军委三家共用的，高屏蔽、高低频混合对称长途电缆线路，为铁路通信建设由架空明线转向电缆迈出了关键性的一步，可以说是建国后我国铁路通信建设史上的第一个里程碑。
上世纪60年代中期，中央决定加快西南三线及成昆铁路的建设。成昆铁路地处崇山峻岭，运量大、线路长，并要预留电气化条件。西南铁路工地指挥部决定，铁路通信采用当时国际上较先进的小同轴电缆300路载波系统、纵横制长途及地区交换系统等新技术，并成立了5个通信新技术战斗组，从设备和电缆的研制生产到设计、施工技术进行了系统攻关。于上世纪60年代末期研制成功了小同轴综合电缆，300路、（12＋3）路晶体管电缆载波系统，纵横制长途、地区交换机等一系列产品，并开发出一整套设计、施工技术，在成都－燕岗段施工安装。因受“文革”影响，到1975年才正式交付使用，这是我国自行设计、自行施工、采用自己研制的设备建成的第一条小同轴电缆线路。1977年沿焦枝线建成了北京－洛阳－襄樊1170km的长距离小同轴电缆线路。小同轴综合电缆系统的开发成功，为铁路电缆多路模拟通信建设奠定了基础，是我国铁路通信建设史上第二个里程碑。
上世纪60年代末期开始，电气化铁路逐步发展，国家又对重点地区的通信提出了保密要求。同时，明线受风暴、洪水、冰凌等灾害影响较多，特别是12路载波普遍采用后，冬、春季明线结霜的影响十分严重，运输和公务通信中断的情况突出，不能满足日益增长的运输业务对通信的需要。铁道部开始把电缆通信作为建设长途通信的方向，并在1974年发布的《铁路工程技术规范》中作了明确规定，除新建铁路外，还开始通过基建、技改、大修等工程将现有架空明线改为电缆线路。但上世纪70年代因电缆、通信器材等物资短缺，归口分配部门每年分给铁路的份额极少，铁道部虽采取了自己生产载波器材和拆除已电缆化区段明线铜线返回电缆厂解决电缆生产用铜等措施，但只能在铁路电气化及极少数对通信保密有要求的最主要干线，按电缆线路建设或改造。十一届三中全会以后，改革开放的政策史物资供应紧张情况缓和。1978年全国科技大会以后，铁道部确定了“牵引动力发展以电力牵引为主”、“干线通信传输以电力为主”等政策，并列入了1983年公布的《铁路主要技术政策》。铁路通信电缆化速度加快，到上世纪90年代初，全路建成的小同轴综合电缆线路有15623km，对称电缆线路约20000皮长千米。京沪、京哈、京广、西陇海等10多条干线建成了小同轴电缆线路，实现了电缆多路化模拟通信。
在专用通信方面，主要是推广音频选叫调度、各站、养路电话，取代原有的直流脉冲选叫方式，以提高可靠度，缩短选呼时间。电缆区段推广了区间电话自动接续设备，并采用短途、漏泄等载波设备增加中间站的通路，改善了区段通信质量。站内电话推广了电话集中机。同时，无线列调在上世纪70年代中期，随着150MHz晶体管专用电台的定型生产，开始在平原地区建设应用。上世纪80年代初，利用漏泄同轴电缆等措施解决了山区电波覆盖问题，多种制式的无线列调在平原、山区工程中得到应用，使用的区段增多。上世纪90年代，基本上覆盖了全部铁路干线，对保证列车安全、正点运行，提高通过能力，防止事故等起了重要作用。
这一时期，铁道部建设电缆通信多路化、地区通信自动化的速度都较快，与工业部门合作研制并采用的屏蔽对称电缆、小同轴电缆、300路载波系统、点对点长途自动接续、频率自动追踪切换式无线列调等在国内电信事业发展中属领先地位。
三、光缆数字通信建设和技术发展时期
上世纪70年代，我国决定以电力牵引作为牵引动力的主要发展方向，加快电气化铁路的建设速度。上世纪70年代末，国外铁路开始应用光纤技术，这引起了我国铁路通信技术人员的极大关注。我国铁路光缆、数字通信的研究和试点在上世纪80年代初期起步。1980年铁路科研单位即与路外单位合作在北京东郊环行线进行了光纤通信抗电气化铁路电磁干扰的试验。此后铁路上陆续建设了一批光数字通信试点、示范等工程，并开始正式在工程中采用。1988年，铁道部修订颁布的《铁路主要技术政策》把原来的“电缆为主、无线为辅”的规定改为“大力发展光缆、电缆，积极采用微波、卫星通信……”，1992年铁道部颁布的《八五期间电务技术装备政策》对执行《铁路主要技术政策》进行了具体说明，其中明确提出“停止新开同轴电缆工程”，1994年铁道部再次修订颁布的《铁路主要技术政策》，进一步把“信息技术”作为铁路现代化的标志，通信方面提出了“干线铁路通信以光缆传输为主……新建干线一般应采用光缆”。铁路光数字通信建设速度逐步加快。这一时期，大致可分3个阶段。
1．光、数字通信建设的起步阶段
1983年6月，铁道科学院、北京铁路局和路外光通信研制单位合作在北京铁路局至北京站间建成了一条长12千米的短波长多模光缆线路，开通8Mbit/s光传输系统，作为地区电话中继线使用，这是我国铁路第一条实用化通信线路。但是光通信系统是否适合在铁路长途和区段通信上应用是有争议的。1984年，铁道部决定在京秦铁路引入北京枢纽东南环线，利用外资贷款引入光缆、光数字设备，建立光缆数字通信试验段。
1985年，国家决定加快大秦铁路运煤专线的建设。根据世界铁路光通信技术迅速发展情况及京秦线试点工程中光缆及设备国际招标中获得的经验和信息，铁道部提出在大秦铁路采用光缆数字通信，以保证重载电气化铁路大电流干扰下的通信质量，并针对一些专家的质疑，从技术上、经济上向国务院提出报告。在光缆、设备采购中，考虑技术引进和贸易相结合等因素，择优自日本、西欧等国引进了光缆、光数字复用、数字程控交换、数据交换等设备，于1988年底建成开通了大秦铁路第一期工程。该工程有通信站6处、中间通信站14处，是我国铁路第一条长途干线光缆通信线路，也是当时国内最长的一条长途光缆线路，具有示范意义。它使铁路通信技术实现了一次新的突破，也掀开了光数字通信在我国铁路发展的序幕，并对国内其他部门的光数字通信建设起了带动作用，成为铁路通信建设史上的第三个里程碑。
这一阶段建成的光数字通信工程还有重庆铁路枢纽综合光缆工程，该工程全长52km，采用国产设备及多模光纤，初次开发并部分采用了综合光缆，作为地区中继线路，于1986、1987、1989年分段开通；北京－保定光数字通信工程，首次在铁路干线采用140Mbit/s光传输系统和自己研制的光缆接头盒，于1988年试通。这两个工程都列位国务院电子振兴办公室重点示范工程，对促进光通信技术发展起了一定作用。
这一阶段，铁路通信在紧跟世界通信新技术方面仍然是走在前面的，特别是大秦线的光数字通信建设，对带动国内光通信事业的发展起了一定的作用。
2．准同步数字系列（PDH）光缆数字通信建设阶段
上世纪90年代铁路采用光缆数字通信的工程增多。新建铁路通信干线均按光缆建设，既有线通信繁忙或通信容量不足的区段也纷纷改建为加快或地下光缆线路。1991～1995年建成的光缆线路约有30条左右，总长约7000km。这一时期建设的光缆线路采用的光缆芯数较少，一般为8芯；设备都是准同步光数字系列，容量不大，繁忙主要干线采用140Mbit/s，一般干线采用34Mbit/s，区段通信采用8Mbit/s。
通过前两个阶段，铁路光数字通信建设技术逐步成熟，特别是在适应铁路特色方面取得了不少经验。如在光缆选型上，从开始的骨架式单光缆扩大为层绞式、束管式及综合光缆；光纤应用上，除1.3μm波长外，还采用了1.55μm波长作长中继传输；区段通信复接设备从初期采用一次群D/I（分支/插入）设备替代背靠背式上下话路方式，发展为上世纪90年代初的二次群、三次群光电D/I设备，利用插入码在光种机器上直接分出集群码流，不仅增加了中间站电缆数，进一步节省了设备投资，还可减少金属电缆芯数；此外，开发了一些适合铁路通信网的开启式光、电缆接头盒等接续器材。而且，这一时期设计、施工、运营技术队伍日益壮大，这些都为大规模的铁路光缆数字通信建设准备了充分条件。
3．同步数字系列（SDH）大容量光数字通信建设阶段
准同步数字系列存在着数字信号频率、帧结构及光接口等没有统一的世界标准，低速数字信号复用至高速数字信号必须逐级分、复接，复杂不便，四次群再向高次群复接时技术存在困难，容量受限，没有留出足够的检测和网管通道，难以实现现代化网络管理等缺点。国际电报电话咨询委员会（CCITT）于上世纪80年代末至90年代初制定了克服PDH系列缺点的SDH建议，规范化并制定了一系列标准。因此铁道部在上世纪90年代设计的广深、京九、合九、郑徐、京沈、兰新等线的光缆数字通信系统都采用了SDH系列。京九铁路通信干线包括连接武汉、天津枢纽的两条联络线，全长达2500多千米，全段采用20芯光缆，是我国铁路一次建成开通的芯数最多、速率最高、距离最长的SDH光数字系列通信线路，为建设高速率的SDH系列积累了经验。
在铁路主要技术政策知道和铁路客货走向市场的推动下，上世纪90年代，铁道部运营各系统相继建设各种运营管理信息系统和客票预售系统对铁路通信提出了更高的要求。1996年底，铁道部党组决定加快通信建设，集中资金、集中力量、集中时间进行三年会战，使建设速度大为加快。到1999年底，全路建成的长途光缆通信线路累计达39000km，数字微波线路2730km，基本形成了铁路骨干光数字通信网。这一时期建设的主要干线大多采用20芯光缆，一般干线采用12芯光缆，干线传输采用622Mbit/s，短途及区段通信采用155Mbit/s，并开始采用接入网技术解决区段、地区通信，向大容量建设迈开了步子，成为铁路通信发展史上的第四个里程碑。
这一时期除光缆建设迅速发展以外，其他数字通信建设也得到了相应的发展。在交换方面，曾成批引进数批程控交换机，随着国产大容量程控交换机的定型生产，开始大量采用国产程控交换设备。到1999年底，全路数字程控交换机已发展到约160万线，基本上实现了铁路局、铁路分局及主要干线的数字程控交换化，全路长途交换网基本形成。在数据交换方面，根据铁路运输管理信息系统（TMIS）、客票预定和发售信息系统及铁路其他信息业务的需要，建设了铁路第一个分组交换数据网。在卫星通信方面，建成了铁道部直属通信处为中心的各铁路局及太原分局共16座卫星地球站，1座可移动地球站。1996年底，铁道部还利用光缆和卫星系统建成开通了铁道部至各铁路局14个会场的电视会议系统。在专用通信方面，由于光数字分插设备的应用，区段通信电缆数大幅度增加，中间站通信条件大为提高。调度等共线电话也推广采用了程控共线设备。在应急通信方面，已开通便携式卫星移动电话20台，部直属通信处及各铁路局间开通了短波自适应电台。上世纪80年代后期开始建设了无线寻呼系统，1994年5月开始推广应用全路寻呼联网漫游业务。1998年8月成立中铁寻呼有限公司。
