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轨交信号系统的安全性与可靠性分析

时间:2021-09-27作者:邹定锋
本文导读:这是一篇关于轨交信号系统的安全性与可靠性分析的文章,随着人们生活水平的不断提高,人们对日常出行速度需求也越来越高,为确保人们日常出行安全,列车的维护检查工作非常重要。为了保证乘客的安全,有必要对轨道交通信号系统的安全性和可靠性进行研究。

  摘    要: 随着城市人口的增长,众多大城市道路交通面临着严峻的挑战,为了满足日益增长的道路交通需求,我国各大城市都开始着手轨道交通的规划设计,重点进行轨道交通建设,并引入了相应的交通信号系统,本文对轨道交通系统的可靠性和安全性进行具体分析,并提出一系列有关提高轨道交通安全性、可靠性的措施,希望对轨道交通建设有所帮助。

  关键词 :     轨道交通信号;可靠性;安全性;

  0、前言

  为保证日常列车安全稳定运行,各大城市必须采取相应措施,不断完善运输体系,确保同一线路不同列车之间有足够的安全距离,避免发生列车碰撞和重伤事故,损害人民生命财产安全,这样可有效规范列车行驶速度,防止列车日常超速运行,提高城市轨道交通的经济效益。轨道交通信号系统合理应用,可为城市发展创造有利条件,有利于实现列车自动化管理。

  1 、轨道交通信号系统重要性

  1.1、 为出行提供方便

  轨道交通信号系统可为乘客乘车安全提供基础保障,若是没有安全保障,就谈不上旅行的方便。同时,信号系统在运行中为乘客提供可靠的运行间,使列车没有延误和拥堵发生,这也是乘客选择列车出行的重要原因。而另一方面,轨道交通受人们欢迎的同时,也减少了道路拥堵,以及人们出行时间缩短。所以说,信号系统的可靠性和安全性是乘客乘车的重要保证。大城市有着众多的人口,因此交通压力也相对较大,随着人口和车辆数量的增加,交通流量迅速上升,相对交通服务水平下降,事故率随着交通流量的增加而上升,运输效率的降低直接影响城市经济的发展速度,每年都会因运输问题造成一定程度的经济损失,提高运输效率对改善运输环境至关重要[1]。

  1.2、 确保轨道交通顺利运行

  铁路信号系统的可靠性和安全性是保障道路安全和人身安全的重要基础,轨道交通信号系统就是为了保障安全性以及运行效率而出现,在保障安全的基础上提高运营效率。对旅客安全和列车运行负责,无论列车是轨道设备故障还是机械设备故障,都会导致列车不能正常运行,导致事故率上升。为避免这种情况发生,轨道交通信号系统的设计应优先考虑安全,信号系统的可靠性是安全的基础,信号系统的安全是保障运营安全的基础,当然,运营商的正确操作也是保证运营安全的基础条件。

  2 、轨道交通信号系统可靠性分析

  2.1 、设立可靠性指标是基本内容

  要充分发挥铁路信号系统的作用,既要保证其安全性,又要保证其可靠性。因为只有保证系统可靠运行,才能保证系统的高度安全性。特别是在实践中,可靠性是衡量铁路信号系统安全性的重要指标。目前国际上以针对铁路信号系统制定出了可以定量分析的可靠性相关指标,并且制定了列车超速防护车载设备,平均无故障时间不小于104 h,地面设备无故障的平均时间不应小于105 h。由于ATP系统在城市轨道交通正常运行中运行,是连续控制列车运行的位移方式,并且保障列车日常稳定安全驾驶运行。降级驾驶模式是在ATP系统发生故障后,并且在限速条件下,通过人工操作降低列车运行风险的一种驾驶方式。不过,ATP系统发生故障时,该模式无法避免一切风险,因此正常驾驶模式运行必须非常稳定可靠,尽量避免降级驾驶。鉴于多种因素影响,ATP系统正常运行的可靠性必须大于99.99%。
 

轨交信号系统的安全性与可靠性分析
 

  2.2 、促进UPS使用方案的科学性是有力环节

  双UPS系统是系统中两个双无中断电源系统的配置,在电源中,设置两组输入开关。外部电网的两个回路与电源的输入开关相连,形成两个电源输出回路,UPS1和UPS2分别与电源的直流和交流电源相连。电源的冗余交流负载在UPS1和UPS2交叉后向连接的隔离变压器供电,当两台UPS或隔离变压器中的一台发生故障时,或者隔离变压器发生问题时,系统供电源不受影响,可正常进行工作。UPS1和UPS2作为冗余“1+1”,在直流负载下维持并联电源。如果直流模块发生故障,系统中不存在断电的风险,仍然可以维持系统的正常运行,提高信号系统的稳定性。

  综合UPS系统、双UPS系统和单UPS系统共同构成一个稳定可靠的应用系统,实现信号电源系统的可靠性,综合UPS系统是指在设置UPS电源配置时,可以集中通信、相位信号、FAS信号、BAS集中进行。UPS是弱电系统中常用的高性能冗余UPS,与静态传输开关相结合,为系统控制供电。嵌入式UPS系统的负载连接方式与单个UPS系统基本相同。系统可通过静态转换开关与另一台UPS相连,保证系统内设备的连续供电不断电。如果静态转换开关发生故障,整个信号网络系统将发生故障,导致所有设备断电[2]。

  一般应用的电源配置方案都是单UPS,城市轨道交通信号系统采用独立的升降台和电源,多条电网电路同时接入电源的切换模块和冗余电源模块的交流负载。两台绝缘变压器均满足交流电源要求,即使只有一个电源发生故障,也只会失去电源模块的冗余功能,不影响整个系统的正常稳定运行,“1+1”直流模块为直流负载提供并联电源,当一个直流模块发生故障时,整个信号系统在系统运行期间能连续供电保证,从而保障系统不会出现断电问题。

  分析表明,综合UPS系统、双UPS系统和单UPS系统在城市轨道交通信号系统中普遍存在,如图1所示,这种信号系统可保障系统出现单一故障时不会影响整个系统供电,确保了信号系统的可靠性,促进了城市轨道交通的进一步发展。

  图1 地铁及轨道交通用UPS供电系统的集中监控系统
图1 地铁及轨道交通用UPS供电系统的集中监控系统

  3、 轨道交通系统安全性分析

  3.1 、ATP系统

  由于ATP系统主要用于列车的相关设备和系统的安全监控,因此安全架构必须关注设备和系统的安全。首先,确保ATP系统应用双层网络以及全冗余模式设计,系统所有设备必须配置相应的冗余接口,必须进行备份工作,以确保在某个节点发生故障时,系统也能正常工作而不受影响。其次,编码软件也可以接管冗余技术,编码中不能有循环指令,这是为了保证编码控制程序在中断后能继续控制系统,不存在死环问题。最后,为了进一步确保系统的安全性和可靠性,相对较重要设备或容易发生故障的设备,必须采用双重安全模式,进行双重备份。并且必须避免强信号导致的系统干扰问题,电路中的防冲击开关和抗干扰措施的设计应保证系统的安全运行,从而提高轨道交通系统的可靠性。

  3.2、 ATS系统

  ATS子系统是ATC系统的重要子系统,包括现代数据通信技术、计算机技术、网络技术、信号技术、实施技术和分布式控制系统。系统主要特点有:(1)控制中心包含两个ATS系统,两个系统缺一而不可,换句话说,当两个系统中的一个系统在线运行时,另一个系统也在不断更新数据,同时进行工作。如果系统运行发生问题,需要进行系统切换时,热备用系统扫描可在极短时间内完成轨道信息扫描,这种系统的好处是保证了系统的准确性和及时性;(2)系统由车站ATS设备与控制中心ATS主机之间的环路和通道组成。如果列车在运行中遇到通信通道某一点或某一区段的故障,系统也能正常工作而不受影响;(3)当列车运行过程中出现系统故障时,降级功能指示灯就实现了自身功能价值。它可允许调度员调整列车进行人工操作。例如:可在车站进行自动进路设置,也可根据列车识别号进行自动信号控制;(4)日过列车行驶轨道出现偏差状况,系统可自动生成行驶计划,并对行驶轨道进行调整,确定列车停站时间和区间运行时间。如果出现较大偏差,发送器可手动干预调整列车停车时间和间隔运行时间,或调整系统运行图。

  3.3、 ATO系统

  作为低空车的控制系统,ATO系统应能在列车超速时触发报警信号,及时提醒列车超速运行,并能利用系统车载设备实施某些制动措施。在正常情况下,ATO系统必须能够自动运行。但是,如果列车因故障不能自动运行,必须能快速切换到人工操作程序,确保列车运行安全。同时,系统的运行需要大量的实时数据,因此必须要保障列车数据循环传送。为保证运行列车与地面工作站随时通信,来确定列车行驶状况,列车出发前必须对ATO系统进行全面检查,特别是接口处的检查工作要极其重视,以确保系统的安全运行。

  4 、结论

  城市轨道交通系统是一种广泛应用的、能显着提高行车效率的公共交通系统,是保证列车安全舒适运行的技术装备,因此必须提高信号系统的可靠性和安全性。随着人们生活水平的不断提高,人们对日常出行速度需求也越来越高,为确保人们日常出行安全,列车的维护检查工作非常重要。为了保证乘客的安全,有必要对轨道交通信号系统的安全性和可靠性进行研究。

  参考文献

  [1]刘湘国,邓礼万.城市轨道交通信号系统的运营维护及管理路径探讨[J]江西建材, 2020(5):72,74.
  [2]孙来平,洪海珠,施聪,等城市轨道交通运行安全、运营安全和信息安全的矛盾与统- J] 城市轨道交通研究, 2019.22(6):15-19.

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