劉繼政

(蘇州高新有軌電車有限公司,江蘇蘇州　215000)

軌道交通信號故障安全的安全態(tài)

劉繼政

(蘇州高新有軌電車有限公司,江蘇蘇州215000)

現(xiàn)如今,交通安全問題越來越受到人們的普遍關(guān)注。由于軌道交通信號故障問題時有發(fā)生,不僅給交通事業(yè)帶來嚴(yán)重的影響,同時也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,人們的生命財產(chǎn)安全也受到了嚴(yán)重的威脅。在軌道交通信號出現(xiàn)故障的問題時,會出現(xiàn)一種安全態(tài)。本文主要對這一安全狀態(tài)進(jìn)行深入介紹和分析。

軌道交通信號故障安全態(tài)

在軌道交通運行的過程中，故障安全問題的重要性不言而喻，信號燈要嚴(yán)格按照故障導(dǎo)向安全的原則來進(jìn)行，具體來說，就是在軌道交通信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時會自動處于一種安全的狀態(tài)，也就是安全態(tài)。只有對交通信號故障的安全態(tài)進(jìn)行詳細(xì)地了解，才能保證交通運行的安全性和穩(wěn)定性。

1　安全確認(rèn)型故障安全原則

從傳統(tǒng)的軌道交通信號故障的歷史上可以看出，安全確認(rèn)型故障安全原則起到至關(guān)重要的作用。在世界上第一條鐵路通車時，為了防止列車之間發(fā)生沖突，相互撞擊，工作人員在站內(nèi)點燃蠟燭，如果蠟燭處于燃燒的狀態(tài)，則說明站內(nèi)有車。如果蠟燭熄滅則代表站內(nèi)沒有列車。所以，司機(jī)只需要根據(jù)燭光來進(jìn)行判斷，有燭光就代表有危險，所以需要立即停車。這就是傳統(tǒng)的危險檢出型的安全原則。但是燭火很可能被熄滅，那么就會造成嚴(yán)重的交通事故，可見這種安全原則不屬于故障安全的安全狀態(tài)。在以后列車運行的過程中，故障安全的原則不斷地被利用和推廣，而且技術(shù)人員將燭光變成了信號燈，在一定的時間內(nèi)發(fā)揮了積極的作用。

通過對這一安全原則進(jìn)行深入的分析可以看出，其中包含著一種重要的安全原理。那就是人們常說的安全確認(rèn)型原則。首先，只有信號人員在保證車站是安全的狀態(tài)下才點燃蠟燭，所以，司機(jī)只有在確認(rèn)蠟燭是點亮的時候才進(jìn)入車站。其次，司機(jī)在看不到燭光的情況下，就不能對安全性進(jìn)行確認(rèn)，因此不能判斷站內(nèi)是否安全，所以需要停車不前。針對這一原理，產(chǎn)生了一種車站的連鎖設(shè)備，使得這種安全性得到了有效地保障。這種安全原則在以后鐵路行業(yè)發(fā)展的過程中得到了有效地運用，與此同時，信號技術(shù)也得到了高效地發(fā)展。

2　使信號顯示紅燈即絕對禁止信號作為安全側(cè)

從安全確認(rèn)型故障安全原則的應(yīng)用中可以看出，交通信號基本上采用的都是紅燈作為指引，將紅燈作為安全測。在列車進(jìn)路的過程中，只有保證了信號燈的正確致使，確認(rèn)行車安全的情況下，才可以行車。其中只有保證進(jìn)路空閑、道岔位置正確、沒有建立敵對進(jìn)路或者是進(jìn)路鎖閉以及閉塞空間空閑等情況，才能夠開放信號機(jī)。這些安全的信號條件缺一不可。所以，檢測的結(jié)果是安全的，真實的。在實際的行車過程中不會出現(xiàn)任何安全隱患。

具體來說，在對空閑環(huán)節(jié)的故障檢測時，可能會有多種不同的情況:第一，軌道區(qū)段是空閑的，但卻出現(xiàn)了安全側(cè)故障，即檢測結(jié)構(gòu)為占有。第二，軌道區(qū)段實際被列車占用，但是檢測結(jié)果為空閑。第三，檢測任務(wù)受到多種因素的制約，無法進(jìn)行。可見，為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的交通事故，需要將檢測系統(tǒng)檢測出的交通故障作為危險側(cè)故障處理。同時要保證安全檢測系統(tǒng)能夠直接對故障進(jìn)行處理，并且能夠保證信號燈運行的高效性。也就是所，在以后的檢測過程中，將安全檢測的結(jié)果作為信號燈開放的基本條件。

在震驚全國的“溫州動車事故”中，由于采集電路出現(xiàn)了故障問題，雖然想控制中心發(fā)出了故障報告，但是卻沒有將采集到的信息傳遞給主機(jī)，使得主機(jī)仍然顯示原來的信息。故障信息得到了轉(zhuǎn)發(fā)，但是卻沒有從根本上采用解決問題的措施，造成嚴(yán)重的動車事故。

通過這一典型的例子可以看出，可以得出以下幾點結(jié)論:(1)如果信號系統(tǒng)出現(xiàn)了危險側(cè)故障，需要立即顯示紅燈。另外，要根據(jù)相關(guān)的規(guī)定和原則來對信號故障進(jìn)行控制和處理，同時要尋求符合發(fā)生危險側(cè)故障信號要求原則，不能對交通安全問題有所忽視。在這一信號系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，將采集到的設(shè)計信息如實地傳遞到檢測終端，所以，設(shè)計者不應(yīng)該承擔(dān)任何責(zé)任，主要是由于相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題。(2)在信號系統(tǒng)發(fā)生故障問題的過程中，需要利用信號燈自身的紅色指示來確定信號，不能在其中摻雜人工的操作。然后在這種情況得不到滿足的情況下，再考慮信號控制工作人員對其進(jìn)行維護(hù)。(3)如果某一子系統(tǒng)出現(xiàn)了永久性的故障，就需要將其視為危險側(cè)故障，應(yīng)該及時采用驅(qū)動單元來對信號燈進(jìn)行控制，進(jìn)而保證行車運行的安全性。

3　使信號系統(tǒng)仍能正常運行作為安全狀態(tài)

現(xiàn)如今，機(jī)電裝置是信號設(shè)備的重要組成部分，在危險側(cè)故障發(fā)生時才使得信號機(jī)處于顯示紅燈的狀態(tài)，列車不可以運行，進(jìn)而保證了行車的安全性。通常情況下，人們將這一安全問題成為非功能安全。但是從實際的行車指示的過程中可以看出，這種狀態(tài)還存在著嚴(yán)重的問題:列車處于停止?fàn)顟B(tài)，其安全系數(shù)也不是很高。比如在氣候條件較為惡劣的情況下，列車停在暴雨中，不僅會出現(xiàn)嚴(yán)重的泥石流現(xiàn)象，還會造成車輛的追尾。同時列車的停運會造成秩序混亂，影響交通運輸?shù)男?，帶來一定的?jīng)濟(jì)損失。因此，軌道交通需要體現(xiàn)出一定的安全性、可靠性以及可用性特點。其中將安全性和可用性作為重點，明確指出這兩種指標(biāo)之間的聯(lián)系性相對較大，如果一方面出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題就會影響到運輸?shù)男省Ａ硗?，可用性就是指在實際的工作中，交通信號系統(tǒng)具有能夠執(zhí)行相應(yīng)的功能的能力，同時可以對信號系統(tǒng)的工作時間進(jìn)行有效地測量。從理論上來講，可用性的百分比與平均故障間隔時間和平均修復(fù)時間之間都存在著較為密切的聯(lián)系。提高鐵路信號系統(tǒng)的可靠性就可以在某種程度上提高其可用性，同時還可以為信號系統(tǒng)提供一定的可用性條件。

在容錯計算技術(shù)高度發(fā)展的今天，在當(dāng)今微型計算機(jī)化的軌道交通信號系統(tǒng)中，只要合理地融入容錯計算技術(shù)，使其具有很強(qiáng)的在線檢錯和校正能力，就可以做到在鐵路信號系統(tǒng)發(fā)生故障時使其用很小的平均修復(fù)時間，自動地迅速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，正確地執(zhí)行它的規(guī)定功能，從而給出止常的信號顯示，使列車正常運行。這種安全叫功能安全。

1997年，法國科技工作者就提出了可用的故障安全系統(tǒng)概念和軌道交通信號系統(tǒng)中實現(xiàn)的具體方案，開啟了故障安全容錯軌道交通信號系統(tǒng)的研究，并取得了成績。其成績主要表現(xiàn)在兩個方面:

(1)故障安全容錯CPU。在日本，實用的I型電子聯(lián)鎖裝置sM ILE就是采用了3模容錯結(jié)構(gòu)的故障安全計算機(jī);幾年之后又公布了在單片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了2模一3模故障安全容錯CPU，其故障安全2模用的是比較技術(shù)。在歐洲，捷克的科技T作者就已經(jīng)在單片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了2模一3模容錯故障安全CPU，其故障安全2模用的是并發(fā)自校驗技術(shù)，也把它用于電子聯(lián)鎖系統(tǒng)。使用大規(guī)模集成電路FPGA芯片易于實現(xiàn)在線檢測、結(jié)構(gòu)重組等容錯技術(shù)，有利于實現(xiàn)故障安全和容錯技術(shù)的組合，其功能增強(qiáng)了，但體積沒加大，可用性卻

············顯著提高。

(2)故障安全容錯軟件。20年前，S.Kulkarni就提出了在線檢測和在線校正。這是軟件容錯的兩個基本部件。微型計算機(jī)化的軌道交通信號系統(tǒng)硬件和軟件都要具有故障安全容錯特性。

4　安全技術(shù)的可信性故障

值得一提的是，在現(xiàn)代軌道交通領(lǐng)域，列車控制系統(tǒng)由中心、車站、軌旁和車載等多系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)間通過并發(fā)、協(xié)同、分布控制列車安全運行。采用單一的“故障一安全”措施并不一定能夠帶來系統(tǒng)的安全性，如在高速運行中的列車，緊急剎車會帶來危害。所以在現(xiàn)代信號控制系統(tǒng)，“故障一安全”的措施也是多層面的、多場景的多級控制模式，即要求能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)鎖完成列車的安全控制。這就要求在不同的危害場景下，系統(tǒng)應(yīng)該采用不同故障一安全的措施，其總體技術(shù)方案是:針對每類安全關(guān)鍵設(shè)備，依據(jù)危害場景，制定平滑的故障一安全降級措施。面向列車運營場景，確定系統(tǒng)整體、局部的安全側(cè)，并制定安全側(cè)的系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)鎖動作?！肮收弦话踩钡奶幚磉^程共有三級模式:正常運行、故障一運行和故障停止。

5　結(jié)語

軌道交通信號系統(tǒng)必須遵守安全確認(rèn)型故障安全原則，實現(xiàn)故障安全容錯結(jié)構(gòu)。在其自身發(fā)生故障時，能快速恢復(fù)正常運行，具有安全確認(rèn)能力，使信號機(jī)正常顯示，這是一種安全狀態(tài);在其自身發(fā)生故障時，不能快速恢復(fù)正常運行，喪失安全確認(rèn)能力，應(yīng)自動將信號機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈顯示的安全狀態(tài)。

[1]宋景奇.城市軌道交通信號系統(tǒng)安裝與調(diào)試技術(shù)[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2008(03).

[2]宋景奇.AF904無絕緣軌道電路安裝調(diào)試技術(shù)[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007(S1).

[3]宋景奇.關(guān)于國有流通企業(yè)更新改造策略的建議[J].中國流通經(jīng)濟(jì),2000(04).

[4]宋景奇.我國大中型物資企業(yè)改革需要有新突破[J].物資流通研究,1998(02).