轨道交通信号系统可靠性与安全性浅析

王磊

【摘要】近些年，我国各大城市纷纷开展轨道交通建设，以缓解城市路面的交通压力。而轨道交通基础设施的数量不断增多的同时，轨道交通的管理也更加复杂。作为保证轨道交通系統正常安全运行的一种重要手段，交通信号系统的可靠性与安全性设计就显得很有必要，因此必须要重视并合理设计和利用轨道交通信号系统。现本文就重点来谈谈轨道交通信号系统的可靠性与安全性。

【关键词】轨道交通；信号系统；可靠性；安全性

在轨道交通系统的运行中采用相应的交通信号系统，不但能够在最大程度上保证列车的安全正常行驶，解决各个列车行驶时间上的冲突和矛盾，避免追尾事件发生，还能够极大的提高列车的运行效率，增大轨道交通建设的经济效益和社会效益。除此之外，轨道交通信号系统的使用还有利于实现列车运行自动化管理，对于提高城市交通管理现代化水平有着重要意义。而要使轨道交通信号系统发挥其应有的作用，就要确保其可靠性与安全性。以下本文笔者就结合自己对轨道交通信号系统的认识来探讨其可安全性与可靠性问题。

一、轨道交通信号系统概述

轨道交通信号系统主要是由连锁装置与列车自动控制系统（ATC）组成。ATC系统又包括列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护系统（ATP）及列车自动运行系统（ATO）。其中，ATS的主要作用是对列车的实际运行情况进行监督与控制，这样可以使行车调度工作者对整个线路的列车进行全面、系统、完整的管理。ATP的作用主要是对行驶中的列车进行监控和安全防护，避免其出现连锁设备或自身系统中出现问题故障而影响列车运行安全。ATO则主要是通过分析地面情况来对列车进行控制，这样就可以避免列车在行驶中突然的加速或减速，提高列车运行的舒适性和节能性。这三个系统相互作用，相互影响，从列车、地面、控制中心三个方面对列车进行全方位的控制，确保列车的安全稳定运行。目前的轨道交通系统是各种先进科技的共同产物，其不但技术密集程度较高，而且成本低，效益高，是一种高速度、高效率、高安全性的可靠控制系统。

二、轨道交通信号系统的安全性分析

对于轨道交通信号系统而言，安全性主要是指行车的安全和乘客的人身安全。在列车的行驶过程中，无论是因为设备出现故障，还是因为电路、软件出现问题，都可能会影响到列车的正常行驶，而由此造成的误动或错误操作，极有可能造成严重的安全事故。为此，在轨道交通信号系统的设计与应用中，应该将以故障为导向的安全性能放在首要地位。在此过程中，需要解决的问题主要包括轨道数据处理、数据采集与驱动以及数据传输等三个方面的故障-安全问题。可以采用当前先进的计算机技术，如容错技术、故障检测和诊断技术以及多重化技术等，均能够为提高轨道交通信号系统的安全性提供技术支持。以下主要对列车自动控制系统的各个子系统的安全性进行分析。

1、ATS系统

（1）在控制中心设立两套ATS系统，互为热备份，即其中的一个系统在线时，另一个系统也在不断更新其数据信息，当出现故障需要切换时，热备份系统在很短时间内完成对轨旁信息的扫描，从而保证系统获取最新的数据。

（2）控制中心ATS主机与车站ATS设备间采用双通道（主、备）或环路方式构成系统（由通信专业提供），以保证某点或某段通信信道发生故障时，系统仍能正常工作。

（3）当系统中某些单元出现故障或运营过程中出现异常情况时，系统具备降级运行的功能，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，如在车站可以完成自动进路调整或根据列车识别号进行自动信号控制。

（4）当列车运行偏离运行图时，系统自动生成调整计划或自动调整列车的停站时间、区间运行时间。当偏离误差较大时，可由调度员人工介入，指定列车的停站时间和区间运行时间，或对系统实施运行图进行调整。

（5）通过列车识别装置（PTI）能自动完成全线监控区域内的列车跟踪（服务号、目的地号、车体号、车次号）。随着列车的运行，跟踪显示从一个轨道区段向下一个轨道区段移位、显示。

2、ATP系统

由于ATP系统主要是对列车的设备和系统进行安全监控，因此其安全性设计应该将重点放在保证设备系统安全上。首先，ATP系统可以利用双层网络与全冗余的模式来进行设计，将系统中的所有设备都设置相应的冗余接口，并做好备份，以保证系统某个节点出现故障后系统也可以不受影响而正常运行。其次，编码软件也可以利用冗余技术，且编码中不可出现循环语句，这样是为了保证某个编码控制程序出现中断后可以继续对系统进行控制，且不会形成死循环的问题。第三，为了进一步的保证系统的安全性与可靠性，对于一些较为重要或者较为容易出现故障的设备，应该进行双重备份。同时，为了避免强信号对系统产生干扰，还要在电路中设计一定的防冲击电路和防干扰措施。这样才可以很好的保证系统的安全运行。

3、ATO系统

作为以地控车的控制系统，ATO系统应该能够在列车超速运行时给予一定的警告，并利用系统中的车载设备采取一定制动措施。正常情况下ATO系统是自动运行，但是如果其因故障无法自动运行，应该要能够尽快转入人工操作的程序中，以保证列车安全运行。同时，在系统的运行中需要大量的实时数据，因此数据传输应该首先循环传送。为了保证行驶中的列车和地面工作站点之间可以随时联系沟通，在列车出站之前，要对ATO系统进行检查，尤其是要对接口处进行仔细检查，以保证系统的安全工作。

三、轨道交通信号系统的可靠性分析

要充分发挥轨道交通信号系统的作用，不但要保证其安全性，还要保证其可靠性。因为只有确保系统的可靠，才能保证其高安全性。尤其是在实践中，可靠性是评价轨道交通信号系统安全性的重要指标。在国际上目前已经提出了定量可靠性性分析指标，并规定列车超速防护的车上设备的平均无故障时间（MTBF）不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。

在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。不过，该模式并不能避免所有风险，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99.99%。

四、结语

总之，在现代城市轨道交通事业的发展中，加强列车运行的安全控制是非常重要的。这就需要合理的设计和运用轨道交通信号系统，从每个子系统的角度出发来确保其安全性与可靠性，为人们出行提供安全可靠的交通设施。

参考文献

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