關于地鐵信號系統安全的具體分析

劉卓林

中鐵十四局集團電氣化工程有限公司，山東濟南 200014

1 地鐵信號系統概述

地鐵信號系統早期為固定閉塞技術，后期發展為準移動閉塞技術，目前朝著移動閉塞方式發展。我國地鐵采用的信號系統為準移動閉塞系統，利用數字軌道電路技術設計準移動閉塞系統，利用數字軌道電路技術構建自動控制系統，從而在保證列車運行安全的同時還能提高行車操作的方便。此外，還利用了ATP、ATO、ATS等系統減少了列車之間的間隔區間，提高了城市軌道交通的運行效率?，F階段采用ATC自動控制系統可以滿足列車行車需求，但因為該系統的設備種類多且設備數量大，所以會出現線路關系復雜的問題，影響信號系統的安全和可靠?，F在地鐵信號系統技術方面正在不斷完善，比如采用移動閉塞技術和ATC硬件技術集成的方式來保證系統的安全和穩定。

2 地鐵信號系統安全評估分析的發展歷程

地鐵信號系統分為傳統地鐵信號系統和現代地鐵信號系統。其中前者指的是采用固定閉塞安全技術來保證列車運行安全的系統，該系統存在明顯的不足：在工作中需要加大地鐵列車間的距離，這樣列車的運行效率便會大大降低，減少了單位時間內的客流量，也會降低地鐵路線的使用效率，使經濟效益減少。后者指的是采用數字軌道電路技術實現準移動閉塞系統，該技術可以實現列車的自動控制，從而保證地鐵運行的安全性。這種方式一方面可以提高地鐵系統操作的方便和靈活性，另一方面利用自動控制系統的列車可以起到自動保護、列車自動駕駛、列車自動監督的作用，系統可以減少列車的行車距離，提高城市軌道交通的運輸效率。

3 地鐵信號系統安全性能和影響地鐵信號系統安全的因素

3.1 地鐵信號系統安全性能

在地鐵系統的安全保護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的地鐵信號系統，受到基數限制不能具體指導列車位置，列車的制動器電荷重點設置在邊界上，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，傳統閉塞技術信號系統無法滿足現代城市發展的要求，影響城市地鐵建設的經濟效益和社會效益。其次，對于采用準移動閉塞技術的地鐵信號系統，該系統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。尤其是在利用數字化及信息技術以后，可以完成列車間的信息傳輸，避免出現信息不對稱問題，這樣列車事故和由此帶來的經濟損失便會大大減少。地鐵信號系統常見的安全措施包括：在地鐵高速運行中由于線路會受到外界影響，所以在設計電路時要注意沖擊電路設計，增加對數字信號處理和傳輸抗干擾能力設計的重視程度，加強對數字信號設備的管理?？衫镁W絡防護技術和冗余技術來保證信息系統的運行。在編寫軟件過程中為避免出現死循環，必須禁止使用條件語句。

3.2 影響地鐵信號系統安全的因素

地鐵信號系統常見的安全故障有：信號燈熄滅或信號不開放、信號燈直接顯示錯誤；監視器紅光帶導致信號設備系統連鎖故障；沒有被占用的軌道區域顯示紅光帶。在不同地鐵信號系統應用階段，技術成熟是基礎，強大的設備是條件保障，最終目標是為了保障信號系統的安全。在實踐安全保護工作中，首先要做好技術理論、環境因素和可靠性性方面的研究分析，開展技術設計，做好風險評估工作等。此外，系統設備的安裝、校驗和驗收是當前地鐵建設工程建設的主要內容，投資建設和施工單位在選擇設備時必須將設備的可靠性指標作為主要標準，然后在設備的安裝中做好質量控制工作，加強系統校驗工作，在驗收時要完全按照規范開展工作，做好設備可靠性和安全性檢測。此外，地鐵運營單位應該結合設備使用壽命和環境對設備的影響等制定科學的檢修計劃，做好易損性部件的更換養護工作。同時，應該做好基礎性預防系統設備日常保養維護工作，這也是保證信號系統安全可靠的關鍵。

4 開展地鐵信號系統安全評估分析的意義

軌道交通信號系統的作用是為了保證列車行車安全，提高線路的運行效率和質量。在經濟和科學技術不斷發展的過程中，列車行車距離在縮短，而對于信號系統要求越來越嚴格，信號系統呈現出智能分化發展趨勢，系統變得越來越復雜。所以，加強對軌道交通信號系統的安全評估分析，有利于了解目前存在的問題并進行優化改善，對于保證列車行車安全具有一定的實踐價值和意義。

在建設中存在施工水平、施工質量和技術難以保障等問題，這樣就給列車行車安全埋下了許多隱患。為從根本上規范軌道交通，保證地鐵運行安全，就需要加強對其地鐵信號系統的研究分析。軌道交通屬于許多部分聯動的龐大系統，信號系統是其中的神經樞紐中心，直接關系到列車行車安全。在運行中如果出現供電電源問題、操作失誤問題或設備維修等問題，便會引發各種故障，不但會影響行車的效率，而且還可能會對乘客的生命財產安全構成威脅。因此，加強對信號系統的安全分析，判別其中的風險、風險出現的原因和造成的后果等，最終可全面掌握風險發生的概率、可行性和危害度，然后結合具體情況采取相應的安全措施和手段。

5 開展地鐵信號系統安全分析的具體方案

5.1 安全評估技術原理

對地鐵信號系統進行安全性分析，我國主要采用的技術原理和核心系統技術是通過完善信號系統的認證系統，利用連鎖系統、列車自動保護系統和其他與行車安全有關系統進行強制性認證。在實踐中可以通過專業的第三方對軌道交通信號系統進行安全認證，相關安全證書要齊全，應該有獨立的安全評估機構；同時，在具體項目中要結合具體情況進行詳細設計分析。分析系統運行原理、設備生產制作過程，開展階段性的系統安全評估，并在列車運行前提供安全評估報告。

5.2 指標要求的確定

為保證城市軌道交通工程試運營的安全，在結合實際情況對地鐵信號系統進行安全分析時首先應該確定列車之間最小間距、點式降級模型最小行車間隔、列車在出入正線的能力等要求指標。①信號系統安全設備導向危險側的概率≤10～9/h；②信號系統可用度指標≥99.98%；連鎖和列車自動運行、列車自動監控各子系統可用性的性能指標≥99.99%；③應在保證車輛各參數符合要求基礎上，停車精度誤差在0.3m之內；④列車運行中的時刻表和平均差距之間的誤差控制在5s內；⑤列車到達折返站過程中保障無人自動折返，準確率控制在99.99%之內。

5.3 具體地鐵信號系統安全評估內容

地鐵信號系統具體安全評估內容包括以下幾個方面：首先，對ATS設備進行功能實驗，對列車系統硬件進行性能測試分析和對系統進行顯示實驗分析。同時，對時刻表和運行圖功能等進行實驗分析，對系統自動存儲、回訪等進行實驗分析。對列車進路分析實驗、車次號跟蹤和生成實驗分析，并對各項試驗進行檢測。其次，對信號機、計軸設備、電纜等基礎信號設備進行安全評估，評估內容包括信號機顯示距離、燈絲報警室內外控制、中線狀態和電纜聯通狀況等。第三，開展計算機連鎖功能的措施，即對系統硬件設備性能、連鎖進路等測試，對故障、報警和診斷等進行分析和記錄。第四，通過硬件設備、連鎖接口、緊急停車等對地面設備開展功能實驗，做好和其他子系統的接口實驗分析，對保護區段進行實驗分析。第五，對車載功能、信號電源設備等進行功能試驗，做好報警功能、檢測功能等信號維護檢測系統及其子系統的功能試驗。最后，在一些特殊狀況下，需要對系統后備模式的危險狀況進行分析，對各類故障進行試驗分析。在信號系統安全評估分析結束后，需要對整體安全性進行總結分析，掌握其中存在的問題和不穩定因素，然后劃分風險等級和類型，最后形成安全評估報告。安全評估分析報告作為實際采取安全措施的主要依據，在實踐時需綜合評估報告內容結合實際情況制定改進計劃，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 結語

綜上所述，地鐵信號系統的安全關系著列車行車安全。采用現代化地鐵信號系統技術可以有效提高地鐵信號系統的安全性，而加強對地鐵信號系統的安全評估分析，可以有效控制地鐵的運行，在保證其安全的同時，還能提高線路運行效率和使用率。開展地鐵信號系統安全分析工作中，要圍繞安全性能開展，對于信號系統的設計、施工和運營管理應從地鐵本身結構和管理機制著手，加強對地鐵信號系統的安全控制和管理，加強對地鐵設備的日常檢查維護保養?？傊?，只有保證地鐵信號系統的安全才能保證行車安全，才能保障乘客的生命財產安全。在未來還需要加大對地鐵信號系統的研究，以推動我國城市交通事業的發展。