關于鐵路信號控制系統故障導向安全的探討

張喬

（廣州鐵路（集團）公司衡陽電務段 湖南衡陽 421002）

關于鐵路信號控制系統故障導向安全的探討

張喬

（廣州鐵路（集團）公司衡陽電務段 湖南衡陽 421002）

鐵路信號系統故障預防、排除和維修是電務工作的一項重要內容，是確保鐵路運行、系統安全、網絡功能的重要保障性和基礎性工作，需要對鐵路信號系統故障維修做以認真地探討。本文根據信號系統故障維修工作的實際，探討了鐵路信號系統故障維修工作的安全導向問題，以供參考。

鐵路；信號控制系統；故障；導向安全

1 引言

鐵路通信信號技術在向數字化、智能化、網絡化以及一體化方向發展，鐵路的信號設備對于保障鐵路運輸安全方面，具有非常重要的意義。因此，鐵路局的工作人員應當積極重視信號控制系統的故障問題，通過采取必要的檢測手段，及時發現鐵路信號設備故障，在檢測到故障來源之后，再采用分段檢查的方法定位故障，并對這些故障問題采取相應的處理措施，以保障鐵路運行的安全。

2 鐵路信號系統故障與導向安全

2.1 鐵路信號系統故障

鐵路信號系統是指鐵路網絡中以燈光、顏色、位置、形狀、印象、儀表等設備和設施為鐵路行車人員、維護人員、管理人員提供鐵路網絡狀態、車輛運行條件、系統指令、行車狀態等信息的系統。鐵路信號系統故障的維護是電務工作的基本組成部分，是用技術方法排除信號系統的功能障礙或外部影響，恢復鐵路信號系統正常狀態的重要基礎性工作，對于鐵路實現功能穩定、行車安全、網絡正常有著重要的價值。

2.2 鐵路信號控制系統故障導向安全

所謂“故障-安全”，是當設備的內部發生了任何故障時，設備的運作后果都應當歸于安全的范圍之內，這樣即便是在出現故障的情況下，也能夠為列車及時提供安全可靠的指示命令，從而完成鐵路信號控制系統的核心任務，而鐵路信號控制系統主要的控制對象，就是鐵路與鐵路上運行的列車。“故障-安全”原則，在鐵路的信號控制系統應用中，發揮著不可忽視的作用，尤其實在鐵路信號控制系統發生了故障的情況下，如果讓處于運行中的列車及時停下來，就能夠有效避免安全事故的發生，但是如果系統因故障而發出錯誤的指令，讓本應該停下來的列車繼續運行，則可能會引發安全事故。因此必須保證鐵路的信號控制系統時刻都能夠發出正確的指示命令，才能夠保證鐵路的運行安全，從而避免造成非常嚴重的后果。

3 鐵路信號控制系統故障導向安全的探討

3.1 合理設計鐵路信號控制系統

在設計鐵路信號控制系統時，就應當注意采取多項安全控制措施，具體如下：①應采用重力向下的機械控制手段，這種方式能夠有效保證設備的運行安全；②可以安裝非對稱的安全型繼電器，這樣，在發生斷電故障的情況下，該繼電器仍然可以依靠銜鐵、重錘片的重力，安全落下；③在設計電路的過程中，應當嚴格遵循相應的安全原則，使繼電器在吸起的時候，仍然能夠與設備危險相對應，是繼電器在落下時也能夠與設備安全面相對應。例如，在對信號點燈的控制電路中，通常紅燈應當由繼電器的落下來實現接點控制，而綠燈、黃燈則應當由繼電器的吸起實現接點控制。這樣，在控制系統設備出現故障時，列車的信號繼電器就會落下，控制紅燈亮起，而看到紅燈亮起，列車就會停止前進，這樣就從系統的設計上，達到了保證鐵路信號控制系統安全的目的。

3.2 建立健全鐵路信號控制系統

為了確保列車的運行安全，需要建立健全的高速鐵路信號控制系統，系統中應當包括的子系統有連鎖控制車站系統、集中調度控制系統以及閉塞區間控制系統等，這些系統應當在保證各自獨立的同時，又保證彼此之間的相互聯系。與此同時，對于安全性的冗余環節，也需要進行綜合設計，從而保證列車的安全運行。此外，由于鐵路信號控制系統應當適當增加“丟車”的檢查功能，該功能的使用主要是當前方的運行列車出現大量信息被覆蓋問題，會導致后面的列車看不到相關信息，從而引起列車的追尾事件。而這種情況通常是因為控制系統的設備發生故障而導致的。因此，在各個控制系統中，都應當增加“丟車”的檢查功能，這樣有利于各級值班人員在發現“丟車”現象時，能夠及時輸出“緊急制動”信息，保證后續列車能夠安全地向前運行。

3.3 提高鐵路信號控制系統可靠性

有研究表明，航空運輸中出現的“故障-安全”概率，通常要比鐵路運輸過程中所發生的概率更大，但是飛機的飛行主要依靠的是多個發動機的共同作用，因此，飛機發生“危險失效”問題的概率非常低。另外，飛機的運輸系統具有極高的可靠性，且遠遠高于其他的運輸方式，因而有效保證了飛機運輸的安全性。而在鐵路的運輸過程中，鐵路信號控制設備系統中雖然采用多套冗余設備，但是由于鐵路運輸本身的安全性不高，因此列車通常也需要設置“多個發動機”來達到控制系統中冗余設備的目的。這樣，即便是在列車發生故障的情況下，也能夠確保自動切換發動機，從而使列車能夠維持正常運行，大大降低了鐵路信號控制系統發生故障失效的概率。鐵路運輸應當通過各種試驗的方式，進一步加強信號控制系統的抗高壓、抗高溫和耐強磁能力，提高系統的可靠性，減少追尾事故的發生。

3.4 信號系統“故障-安全”保障措施與設計

為了實現“故障-安全”，鐵路信號控制系統在設計時，采取了多項安全控制措施：

（1）機械控制手段，大多數利用的是重力向下原理，以實現機械控制，例如過去所應用的是臂板信號機，運用重錘控制臂板進行動作，用于傳導拉力導線，或拉桿折斷，依靠重錘的重力，讓臂板能夠保持水平的狀態，指示其列車的停車，從而實現“故障-安全”。

（2）應用繼電控制，采用非對稱模式的安全型繼電器。信號控制電路通常采用的繼電器是安全型的繼電器，能夠確保在故障的情況下，仍然能夠落下或吸起。在電路的設計過程中應當嚴格遵循安全對應的原則，用繼電器的吸起狀態來對應設備的危險側，用繼電器的落下狀態應對設備的安全側，從而實現了繼電電路的“故障-安全”。

3.5 綜合安全性冗余方式

高速鐵路的信號控制設備通常主要包括了以下系統：車站聯鎖控制系統、區間閉塞控制系統、調度集中（CTC）控制系統、列車運行控制系統等。為了保證列車運行安全，應設計綜合上述各系統的安全性冗余環節（見圖1），只有各子系統都輸出了指示列車正常運行的命令，列車才可以正常運行。如果任何一項子系統輸出了要求列車“減速或停車”的安全側信息，綜合控制系統都必須輸出使列車“減速或停車”的控制命令，以實現“故障-安全”。

圖1 鐵路“故障-安全”系統

3.6 “丟車”檢查功能的設計

“7.23”大事故中，就是因為前方運行列車的占用信息被覆蓋，導致了“丟車”問題，進而造成后續列車的追尾事故。在線路上處于運行狀態的列車是不可能丟失的，如果存在清出的區段，則必然已進入了另一區段。而如果出現了“丟車”或“飛車”信息，即表明必然是相關設備發生了故障，所以在各控制系統中應當設計添加“丟車”的檢查功能，一旦發現“丟車”，就及時讓綜合系統輸出后續列車“緊急制動”信息，從而保證后續列車的運行安全。

3.7 提高系統可靠性，減少危險故障發生

借鑒飛機采用“多個發動機”的控制“故障-安全”措施，可以在鐵路的運輸系統中采用類似的設計，大大提高系統的運行可靠性，從而提高了運輸過程的安全性。雖然鐵路信號控制設備在車站聯鎖等系統中，采用了多套的冗余設備，但為了提高鐵路運輸的安全性，還應在區間閉塞、調度集中（CTC）、列車運行控制等系統中增加冗余設備，以保證發生故障后，能夠通過自動切換等方式正常運行，以減少系統發生故障失效的概率。此外，應進一步加強信號控制系統耐高壓、耐高溫、耐強磁等試驗，通過“破壞性”試驗，檢驗系統在極限條件下的運行狀態，以提高系統的可靠性，減少危險的故障發生。

4 結束語

對于鐵路信號控制系統中的相關設備，應當積極采用先進的技術，做好相應的故障防范措施，保障相關的信號控制設備故障能夠得到及時的維修與維護，在鐵路信號設備系統已經發生故障時，能夠快速、準確的找出故障點，并運用相應成熟的的故障解決方案及時對設備故障進行處理，實現故障導向安全。

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[3]潘建軍，潘超，夏勇.鐵路信號控制智能安全技術探討[J].中國安全生產，2014（11）：56～57.

U284.92

A

1004-7344（2016）13-0164-02

2016-4-20

張 喬（1979-），男，助理工程師，本科，主要從事鐵路通信信號工作。