城市軌道交通信號系統(tǒng)可靠性分析

楊 斌

西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司

城市軌道交通信號系統(tǒng)可靠性分析

楊 斌

西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司

軌道交通在城市公共交通中的占比越來越大，人們對運(yùn)營準(zhǔn)點(diǎn)率和兌現(xiàn)率要求也越來越高。信號系統(tǒng)作為保證安全、提高效率的關(guān)鍵系統(tǒng)，對城市軌道交通的安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)起了重要作用。如何保證信號系統(tǒng)高可靠運(yùn)行，成為運(yùn)營和維護(hù)人員關(guān)注的重要問題。與此同時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、健壯性和可維護(hù)性較易被忽視，導(dǎo)致因設(shè)備故障或系統(tǒng)穩(wěn)定性原因造成系統(tǒng)降級運(yùn)行甚至被停用，迫使安全部分完全由人工來保證，增加了運(yùn)營安全事故發(fā)生的風(fēng)險。從這點(diǎn)來說，高可靠性也是系統(tǒng)研發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)人員必須認(rèn)真考慮的問題。

城市軌道交通；信號系統(tǒng)；可靠性

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)

1.1 城市軌道交通信號系統(tǒng)在生活中的作用

城市軌道交通在實(shí)際運(yùn)行中具有舒適性、不間斷性、準(zhǔn)點(diǎn)性等特點(diǎn)，基于城市軌道交通的這些特點(diǎn)，在城市軌道交通系統(tǒng)中采用軌道交通信號系統(tǒng)能夠?qū)⑿盘栐O(shè)備的作用充分發(fā)揮，達(dá)到事半功倍的效果。從世界上先進(jìn)的軌道交通運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)，只有高水平的信號系統(tǒng)，才能夠在交通中實(shí)現(xiàn)提高列車運(yùn)行的效率，并且安全性能比較高。

1.2 城市軌道交通信號系統(tǒng)特征

第一，城市軌道交通中所承擔(dān)的客流量比較多，基于安全角度考慮，對于行車之間的最小行車間距要求比較高，進(jìn)而對列車的速度監(jiān)控提出了較高的要求，其主要的目的就是為了實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行中的安全保障。第二，對城市軌道交通運(yùn)輸速度進(jìn)行分析，城市軌道交通運(yùn)行中的實(shí)際速度與鐵路干線相比，數(shù)值上相差很多，所以，在實(shí)際的城市軌道交通信號系統(tǒng)中，不需要數(shù)據(jù)傳輸較快的信號系統(tǒng)，只需要傳輸速度較低的系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)信號傳輸功能；第三，由于在城市中，列車的運(yùn)行間隔比較小，運(yùn)行中所展現(xiàn)的規(guī)律性比較強(qiáng)。

2 影響城市軌道交通信號系統(tǒng)可靠性的因素分析

從上述內(nèi)容的分析中可以看出，影響城市軌道交通信號系統(tǒng)可靠性的因素多種多樣。設(shè)備的可靠性能和信息接收技術(shù)的先進(jìn)性是最大的兩種因素。在不同的歷史時期，城市軌道交通信號系統(tǒng)都以成熟的信號系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用可靠性和可靠性最高的相關(guān)城市軌道交通信號設(shè)別，以此來提高城市軌道交通信號系統(tǒng)的可靠性。因此在城市軌道交通的建設(shè)環(huán)節(jié)，就要尤其注意城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)備的安裝和驗(yàn)收工作。

此外，還要在城市軌道交通信號系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對信號系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)督。將設(shè)備的使用壽命、檢修安排、技術(shù)的先進(jìn)性等內(nèi)容充分考慮到其中。減少因?yàn)槲锢砥茐亩鴮?dǎo)致的更換城市軌道交通信號系統(tǒng)部件，用檢修工作來預(yù)防城市軌道交通信號系統(tǒng)故障的發(fā)生，提高城市軌道交通信號系統(tǒng)的可靠性。

3 軌道交通信號系統(tǒng)的可靠性分析

在軌道交通信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，應(yīng)該將以故障為導(dǎo)向的可靠性能放在首要地位。在此過程中，需要解決的問題主要包括軌道數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集與驅(qū)動以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)热齻€方面的故障-安全問題。可以采用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如容錯技術(shù)、故障檢測和診斷技術(shù)以及多重化技術(shù)等，均能夠?yàn)樘岣哕壍澜煌ㄐ盘栂到y(tǒng)的可靠性提供技術(shù)支持。以下主要對列車自動控制系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。

3.1 ATS系統(tǒng)

1)在控制中心設(shè)立兩套ATS系統(tǒng)，互為熱備份，即其中的一個系統(tǒng)在線時，另一個系統(tǒng)也在不斷更新其數(shù)據(jù)信息，當(dāng)出現(xiàn)故障需要切換時，熱備份系統(tǒng)在很短時間內(nèi)完成對軌旁信息的掃描，從而保證系統(tǒng)獲取最新的數(shù)據(jù)。2)控制中心ATS主機(jī)與車站ATS設(shè)備間采用雙通道(主、備)或環(huán)路方式構(gòu)成系統(tǒng)(由通信專業(yè)提供)，以保證某點(diǎn)或某段通信信道發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍能正常工作。3)當(dāng)系統(tǒng)中某些單元出現(xiàn)故障或運(yùn)營過程中出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)具備降級運(yùn)行的功能，由調(diào)度員人工介入設(shè)置進(jìn)路，對列車運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，如在車站可以完成自動進(jìn)路調(diào)整或根據(jù)列車識別號進(jìn)行自動信號控制。4)當(dāng)列車運(yùn)行偏離運(yùn)行圖時，系統(tǒng)自動生成調(diào)整計(jì)劃或自動調(diào)整列車的停站時間、區(qū)間運(yùn)行時間。當(dāng)偏離誤差較大時，可由調(diào)度員人工介入，指定列車的停站時間和區(qū)間運(yùn)行時間,或?qū)ο到y(tǒng)實(shí)施運(yùn)行圖進(jìn)行調(diào)整。5)通過列車識別裝置(PTI)能自動完成全線監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的列車跟蹤（服務(wù)號、目的地號、車體號、車次號）。隨著列車的運(yùn)行，跟蹤顯示從一個軌道區(qū)段向下一個軌道區(qū)段移位、顯示。

3.2 ATP系統(tǒng)

由于ATP系統(tǒng)主要是對列車的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)控，因此其安全性設(shè)計(jì)應(yīng)該將重點(diǎn)放在保證設(shè)備系統(tǒng)安全上。首先，ATP系統(tǒng)可以利用雙層網(wǎng)絡(luò)與全冗余的模式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)中的所有設(shè)備都設(shè)置相應(yīng)的冗余接口，并做好備份，以保證系統(tǒng)某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后系統(tǒng)也可以不受影響而正常運(yùn)行。其次，編碼軟件也可以利用冗余技術(shù)，且編碼中不可出現(xiàn)循環(huán)語句，這樣是為了保證某個編碼控制程序出現(xiàn)中斷后可以繼續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行控制，且不會形成死循環(huán)的問題。第三，為了進(jìn)一步的保證系統(tǒng)的安全性與可靠性，對于一些較為重要或者較為容易出現(xiàn)故障的設(shè)備，應(yīng)該進(jìn)行雙重備份。

3.3 ATO系統(tǒng)

作為以地控車的控制系統(tǒng)，ATO系統(tǒng)應(yīng)該能夠在列車超速運(yùn)行時給予一定的警告，并利用系統(tǒng)中的車載設(shè)備采取一定制動措施。正常情況下ATO系統(tǒng)是自動運(yùn)行，但是如果其因故障無法自動運(yùn)行，應(yīng)該要能夠盡快轉(zhuǎn)入人工操作的程序中，以保證列車安全運(yùn)行。同時，在系統(tǒng)的運(yùn)行中需要大量的實(shí)時數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該首先循環(huán)傳送。為了保證行駛中的列車和地面工作站點(diǎn)之間可以隨時聯(lián)系溝通，在列車出站之前，要對ATO系統(tǒng)進(jìn)行檢查，尤其是要對接口處進(jìn)行仔細(xì)檢查，以保證系統(tǒng)的安全工作。

結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通的信號系統(tǒng)關(guān)系到整體城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行安全，在現(xiàn)代化的城市軌道交通信號應(yīng)用過程中，提升了城市軌道交通線路的安全性和運(yùn)輸效率。城市軌道交通信號系統(tǒng)的安全性也成為了城市軌道交通保證運(yùn)行安全的重要前提，所以，需要城市軌道交通運(yùn)行管理單位加大城市軌道交通信號系統(tǒng)檢測和維修管理力度，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自身管理系統(tǒng)的優(yōu)化，促進(jìn)城市軌道交通信號系統(tǒng)整體應(yīng)用水平的提高。

[1]白鑫.城市軌道交通信號系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué),2003.

[2]杜平.城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展[J].鐵道通信信號,2010,05: 56-58.