劉卓林

中鐵十四局集團(tuán)電氣化工程有限公司，山東濟(jì)南 200014

1 地鐵信號(hào)系統(tǒng)概述

地鐵信號(hào)系統(tǒng)早期為固定閉塞技術(shù)，后期發(fā)展為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞技術(shù)，目前朝著移動(dòng)閉塞方式發(fā)展。我國地鐵采用的信號(hào)系統(tǒng)為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，利用數(shù)字軌道電路技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，利用數(shù)字軌道電路技術(shù)構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而在保證列車運(yùn)行安全的同時(shí)還能提高行車操作的方便。此外，還利用了ATP、ATO、ATS等系統(tǒng)減少了列車之間的間隔區(qū)間，提高了城市軌道交通的運(yùn)行效率?，F(xiàn)階段采用ATC自動(dòng)控制系統(tǒng)可以滿足列車行車需求，但因?yàn)樵撓到y(tǒng)的設(shè)備種類多且設(shè)備數(shù)量大，所以會(huì)出現(xiàn)線路關(guān)系復(fù)雜的問題，影響信號(hào)系統(tǒng)的安全和可靠?，F(xiàn)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)方面正在不斷完善，比如采用移動(dòng)閉塞技術(shù)和ATC硬件技術(shù)集成的方式來保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

2 地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全評(píng)估分析的發(fā)展歷程

地鐵信號(hào)系統(tǒng)分為傳統(tǒng)地鐵信號(hào)系統(tǒng)和現(xiàn)代地鐵信號(hào)系統(tǒng)。其中前者指的是采用固定閉塞安全技術(shù)來保證列車運(yùn)行安全的系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在明顯的不足：在工作中需要加大地鐵列車間的距離，這樣列車的運(yùn)行效率便會(huì)大大降低，減少了單位時(shí)間內(nèi)的客流量，也會(huì)降低地鐵路線的使用效率，使經(jīng)濟(jì)效益減少。后者指的是采用數(shù)字軌道電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)控制，從而保證地鐵運(yùn)行的安全性。這種方式一方面可以提高地鐵系統(tǒng)操作的方便和靈活性，另一方面利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的列車可以起到自動(dòng)保護(hù)、列車自動(dòng)駕駛、列車自動(dòng)監(jiān)督的作用，系統(tǒng)可以減少列車的行車距離，提高城市軌道交通的運(yùn)輸效率。

3 地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全性能和影響地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全的因素

3.1 地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全性能

在地鐵系統(tǒng)的安全保護(hù)中主要采用以下幾種安全措施：首先對于采用固定閉塞技術(shù)的地鐵信號(hào)系統(tǒng)，受到基數(shù)限制不能具體指導(dǎo)列車位置，列車的制動(dòng)器電荷重點(diǎn)設(shè)置在邊界上，又降低了地鐵線路的使用效率。在城市交通壓力增大的情況下，傳統(tǒng)閉塞技術(shù)信號(hào)系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的要求，影響城市地鐵建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其次，對于采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞技術(shù)的地鐵信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)既能保證列車行車安全，減少列車之間的距離，又能提高線路的使用效率，可采用軌道電路、制動(dòng)減速等裝置來判斷列車的具體位置，通過列車之間距離的減少來提高線路利用率。尤其是在利用數(shù)字化及信息技術(shù)以后，可以完成列車間的信息傳輸，避免出現(xiàn)信息不對稱問題，這樣列車事故和由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失便會(huì)大大減少。地鐵信號(hào)系統(tǒng)常見的安全措施包括：在地鐵高速運(yùn)行中由于線路會(huì)受到外界影響，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)要注意沖擊電路設(shè)計(jì)，增加對數(shù)字信號(hào)處理和傳輸抗干擾能力設(shè)計(jì)的重視程度，加強(qiáng)對數(shù)字信號(hào)設(shè)備的管理。可利用網(wǎng)絡(luò)防護(hù)技術(shù)和冗余技術(shù)來保證信息系統(tǒng)的運(yùn)行。在編寫軟件過程中為避免出現(xiàn)死循環(huán)，必須禁止使用條件語句。

3.2 影響地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全的因素

地鐵信號(hào)系統(tǒng)常見的安全故障有：信號(hào)燈熄滅或信號(hào)不開放、信號(hào)燈直接顯示錯(cuò)誤；監(jiān)視器紅光帶導(dǎo)致信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)連鎖故障；沒有被占用的軌道區(qū)域顯示紅光帶。在不同地鐵信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用階段，技術(shù)成熟是基礎(chǔ)，強(qiáng)大的設(shè)備是條件保障，最終目標(biāo)是為了保障信號(hào)系統(tǒng)的安全。在實(shí)踐安全保護(hù)工作中，首先要做好技術(shù)理論、環(huán)境因素和可靠性性方面的研究分析，開展技術(shù)設(shè)計(jì)，做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作等。此外，系統(tǒng)設(shè)備的安裝、校驗(yàn)和驗(yàn)收是當(dāng)前地鐵建設(shè)工程建設(shè)的主要內(nèi)容，投資建設(shè)和施工單位在選擇設(shè)備時(shí)必須將設(shè)備的可靠性指標(biāo)作為主要標(biāo)準(zhǔn)，然后在設(shè)備的安裝中做好質(zhì)量控制工作，加強(qiáng)系統(tǒng)校驗(yàn)工作，在驗(yàn)收時(shí)要完全按照規(guī)范開展工作，做好設(shè)備可靠性和安全性檢測。此外，地鐵運(yùn)營單位應(yīng)該結(jié)合設(shè)備使用壽命和環(huán)境對設(shè)備的影響等制定科學(xué)的檢修計(jì)劃，做好易損性部件的更換養(yǎng)護(hù)工作。同時(shí)，應(yīng)該做好基礎(chǔ)性預(yù)防系統(tǒng)設(shè)備日常保養(yǎng)維護(hù)工作，這也是保證信號(hào)系統(tǒng)安全可靠的關(guān)鍵。

4 開展地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全評(píng)估分析的意義

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用是為了保證列車行車安全，提高線路的運(yùn)行效率和質(zhì)量。在經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，列車行車距離在縮短，而對于信號(hào)系統(tǒng)要求越來越嚴(yán)格，信號(hào)系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能分化發(fā)展趨勢，系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。所以，加強(qiáng)對軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全評(píng)估分析，有利于了解目前存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化改善，對于保證列車行車安全具有一定的實(shí)踐價(jià)值和意義。

在建設(shè)中存在施工水平、施工質(zhì)量和技術(shù)難以保障等問題，這樣就給列車行車安全埋下了許多隱患。為從根本上規(guī)范軌道交通，保證地鐵運(yùn)行安全，就需要加強(qiáng)對其地鐵信號(hào)系統(tǒng)的研究分析。軌道交通屬于許多部分聯(lián)動(dòng)的龐大系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)是其中的神經(jīng)樞紐中心，直接關(guān)系到列車行車安全。在運(yùn)行中如果出現(xiàn)供電電源問題、操作失誤問題或設(shè)備維修等問題，便會(huì)引發(fā)各種故障，不但會(huì)影響行車的效率，而且還可能會(huì)對乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。因此，加強(qiáng)對信號(hào)系統(tǒng)的安全分析，判別其中的風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的原因和造成的后果等，最終可全面掌握風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率、可行性和危害度，然后結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的安全措施和手段。

5 開展地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全分析的具體方案

5.1 安全評(píng)估技術(shù)原理

對地鐵信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析，我國主要采用的技術(shù)原理和核心系統(tǒng)技術(shù)是通過完善信號(hào)系統(tǒng)的認(rèn)證系統(tǒng)，利用連鎖系統(tǒng)、列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和其他與行車安全有關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制性認(rèn)證。在實(shí)踐中可以通過專業(yè)的第三方對軌道交通信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行安全認(rèn)證，相關(guān)安全證書要齊全，應(yīng)該有獨(dú)立的安全評(píng)估機(jī)構(gòu)；同時(shí)，在具體項(xiàng)目中要結(jié)合具體情況進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)分析。分析系統(tǒng)運(yùn)行原理、設(shè)備生產(chǎn)制作過程，開展階段性的系統(tǒng)安全評(píng)估，并在列車運(yùn)行前提供安全評(píng)估報(bào)告。

5.2 指標(biāo)要求的確定

為保證城市軌道交通工程試運(yùn)營的安全，在結(jié)合實(shí)際情況對地鐵信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行安全分析時(shí)首先應(yīng)該確定列車之間最小間距、點(diǎn)式降級(jí)模型最小行車間隔、列車在出入正線的能力等要求指標(biāo)。①信號(hào)系統(tǒng)安全設(shè)備導(dǎo)向危險(xiǎn)側(cè)的概率≤10～9/h；②信號(hào)系統(tǒng)可用度指標(biāo)≥99.98%；連鎖和列車自動(dòng)運(yùn)行、列車自動(dòng)監(jiān)控各子系統(tǒng)可用性的性能指標(biāo)≥99.99%；③應(yīng)在保證車輛各參數(shù)符合要求基礎(chǔ)上，停車精度誤差在0.3m之內(nèi)；④列車運(yùn)行中的時(shí)刻表和平均差距之間的誤差控制在5s內(nèi)；⑤列車到達(dá)折返站過程中保障無人自動(dòng)折返，準(zhǔn)確率控制在99.99%之內(nèi)。

5.3 具體地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全評(píng)估內(nèi)容

地鐵信號(hào)系統(tǒng)具體安全評(píng)估內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：首先，對ATS設(shè)備進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn)，對列車系統(tǒng)硬件進(jìn)行性能測試分析和對系統(tǒng)進(jìn)行顯示實(shí)驗(yàn)分析。同時(shí)，對時(shí)刻表和運(yùn)行圖功能等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，對系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)、回訪等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。對列車進(jìn)路分析實(shí)驗(yàn)、車次號(hào)跟蹤和生成實(shí)驗(yàn)分析，并對各項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行檢測。其次，對信號(hào)機(jī)、計(jì)軸設(shè)備、電纜等基礎(chǔ)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容包括信號(hào)機(jī)顯示距離、燈絲報(bào)警室內(nèi)外控制、中線狀態(tài)和電纜聯(lián)通狀況等。第三，開展計(jì)算機(jī)連鎖功能的措施，即對系統(tǒng)硬件設(shè)備性能、連鎖進(jìn)路等測試，對故障、報(bào)警和診斷等進(jìn)行分析和記錄。第四，通過硬件設(shè)備、連鎖接口、緊急停車等對地面設(shè)備開展功能實(shí)驗(yàn)，做好和其他子系統(tǒng)的接口實(shí)驗(yàn)分析，對保護(hù)區(qū)段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。第五，對車載功能、信號(hào)電源設(shè)備等進(jìn)行功能試驗(yàn)，做好報(bào)警功能、檢測功能等信號(hào)維護(hù)檢測系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的功能試驗(yàn)。最后，在一些特殊狀況下，需要對系統(tǒng)后備模式的危險(xiǎn)狀況進(jìn)行分析，對各類故障進(jìn)行試驗(yàn)分析。在信號(hào)系統(tǒng)安全評(píng)估分析結(jié)束后，需要對整體安全性進(jìn)行總結(jié)分析，掌握其中存在的問題和不穩(wěn)定因素，然后劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和類型，最后形成安全評(píng)估報(bào)告。安全評(píng)估分析報(bào)告作為實(shí)際采取安全措施的主要依據(jù)，在實(shí)踐時(shí)需綜合評(píng)估報(bào)告內(nèi)容結(jié)合實(shí)際情況制定改進(jìn)計(jì)劃，完善處理方式，從而可有效提高城市軌道交通行車的安全。

6 結(jié)語

綜上所述，地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全關(guān)系著列車行車安全。采用現(xiàn)代化地鐵信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)可以有效提高地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全性，而加強(qiáng)對地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全評(píng)估分析，可以有效控制地鐵的運(yùn)行，在保證其安全的同時(shí)，還能提高線路運(yùn)行效率和使用率。開展地鐵信號(hào)系統(tǒng)安全分析工作中，要圍繞安全性能開展，對于信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理應(yīng)從地鐵本身結(jié)構(gòu)和管理機(jī)制著手，加強(qiáng)對地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全控制和管理，加強(qiáng)對地鐵設(shè)備的日常檢查維護(hù)保養(yǎng)?？傊挥斜ＷC地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全才能保證行車安全，才能保障乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。在未來還需要加大對地鐵信號(hào)系統(tǒng)的研究，以推動(dòng)我國城市交通事業(yè)的發(fā)展。