城市軌道交通信號系統(tǒng)安全隱患分析

欒 夏，徐永能，喬 僑

（南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094）

隨著國家的快速發(fā)展，城市軌道交通的優(yōu)勢逐步凸顯，其在解決交通擁堵、緩解環(huán)境壓力、改善城市空間結(jié)構(gòu)、節(jié)約城市土地等方面具有很高的優(yōu)越性。作為一種高效的交通方式，近年來我國的軌道交通發(fā)展速度非常快。城市軌道交通飛速發(fā)展雖然帶來了很多便利，但也無可避免地帶來了一些問題。由于信號系統(tǒng)故障曾造成上海地鐵發(fā)生側(cè)面碰撞和追尾的事故，城市軌道交通在快速發(fā)展的同時，安全問題也不容小視。信號系統(tǒng)是城市軌道交通中最容易發(fā)生故障的系統(tǒng)，同時又是最重要的系統(tǒng)，因此，發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患，保障城市軌道交通安全平穩(wěn)的運行是極其重要的事情。

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展及組成

城市軌道交通信號系統(tǒng)經(jīng)歷了基于模擬軌道電路的列車自動控制系統(tǒng)、基于數(shù)字軌道電路的列車自動控制系統(tǒng)到基于通信的列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程。城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1中，ATC（Automatic Train Control）指的是列車自動控制系統(tǒng)，ATS（Automatic Train Supervision）指的是列車自動監(jiān)控系統(tǒng)，ATP（Automatic Train Protection）指的是列車自動防護系統(tǒng)（Automatic Train Protection，簡稱ATP）。現(xiàn)場軌旁設(shè)備、車載信號設(shè)備和控制中心及車站信號設(shè)備共同組成了ATC系統(tǒng)。

圖1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成

2 城市軌道交通信號系統(tǒng)安全隱患分析

信號系統(tǒng)安全隱患沒有被及時發(fā)現(xiàn)，一旦累積到一定程度將會引起系統(tǒng)故障。因此，從信號系統(tǒng)故障問題著手，在診斷故障問題以及對故障的分析過程中發(fā)現(xiàn)安全隱患并對此進行監(jiān)控是重點研究內(nèi)容。

表1 常用的幾種故障診斷技術(shù)及簡要說明

2.1 信號系統(tǒng)常用故障診斷技術(shù)

目前，常用的幾種故障診斷技術(shù)及簡要說明如表1所示。因此，當(dāng)故障發(fā)生時，可以采用流程圖法將繁雜的問題簡單化，更加直觀地顯示故障問題，可以展示出人為分析故障的過程。通過排查故障，可以將故障診斷方法運用到相似的問題上，為故障分析提供方便的同時，也可以提高故障診斷的正確性以及故障解決的效率。

信息融合技術(shù)是一種能處理復(fù)雜信息的綜合處理技術(shù)，雖然所處理的數(shù)據(jù)具有不同的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的聯(lián)系，但仍能夠按照一定的規(guī)則提取出有價值的信息。將信息融合技術(shù)運用到故障診斷技術(shù)中，將一個復(fù)雜的問題分解成多個簡單的問題，從而提高解決故障的效率。

2.2 采用故障樹分析法對故障進行分析

故障樹分析法是分析系統(tǒng)安全性與可靠性最常用的方法，從一個可能的故障開始，由上至下，一步一步尋找導(dǎo)致這一故障發(fā)生的可能原因，直到原因不能夠被分析為止，并將這些事件的邏輯關(guān)系以樹形圖的方式表達出來。

根據(jù)信號系統(tǒng)的組成將ATP、ATO、ATS和車輛基地信號控制系統(tǒng)作為頂事件；找到引起各子系統(tǒng)發(fā)生故障的直接原因及原因組合；分析所有能夠引發(fā)子系統(tǒng)故障的事件，如果該事件依然能夠被分解，則將其作為下一級的輸出事件；逐級向下、層層分解，直到輸入事件不能再分解或者不必再分解為止；對故障樹進行定性分析，即找出引發(fā)系統(tǒng)故障的所有可能性。在對故障樹進行定量分析過程中，判斷引發(fā)故障的各底事件發(fā)生故障時引發(fā)信號系統(tǒng)故障的概率，即底事件概率重要度，從而找出容易觸發(fā)信號系統(tǒng)故障的原因，作為重點監(jiān)控對象。

2.3 利用故障診斷系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測

故障診斷系統(tǒng)是一種智能診斷系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)一般由信號設(shè)備故障推理機、數(shù)據(jù)庫、解答機以及圖形顯示等構(gòu)成。圖形顯示的主要作用是讓該故障診斷系統(tǒng)能夠和外部進行數(shù)據(jù)信息的交換，數(shù)據(jù)庫是用來存放信號設(shè)備可能出現(xiàn)的問題的集合，它包含了以往信號設(shè)備出現(xiàn)的種種問題。故障推理機能夠利用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的存有的資料信息，結(jié)合現(xiàn)在信號設(shè)備的運行現(xiàn)狀，進行故障原因的推理，找到引發(fā)故障的原因。解答機是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部所具有的數(shù)據(jù)庫資料，用來解答用戶的問題團。故障診斷系統(tǒng)除了能夠完成故障的發(fā)現(xiàn)、故障問題的分析、故障原因分析和提出故障解決方案，它還能夠在故障解決以后對整個信號設(shè)備進行監(jiān)測和二次診斷，防止同樣的故障再次發(fā)生。

2.4 建立狀態(tài)評價及風(fēng)險監(jiān)測模型

及時檢測信號設(shè)備的運行狀態(tài)，用健康指數(shù)進行表示，用信號設(shè)備發(fā)生故障的概率為依據(jù)對健康指數(shù)進行校正，對信號設(shè)備未來故障率進行評估和計算，明確信號設(shè)備故障的嚴重程度，建構(gòu)風(fēng)險監(jiān)測模型。通過對信號設(shè)備運行狀態(tài)的評估及時發(fā)現(xiàn)不良情況，并進行風(fēng)險評定，根據(jù)評定結(jié)果確定安全隱患。

3 結(jié)束語

本文介紹了城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成，明確了研究對象；列舉了信號系統(tǒng)常用故障診斷技術(shù)，并大膽設(shè)想把信息融合技術(shù)加入到故障診斷技術(shù)中，從而提高故障診斷效率。從故障問題中找尋安全隱患并加以檢測和監(jiān)控，希望通過以上方法能夠及時發(fā)現(xiàn)信號系統(tǒng)存在的不安全因素并加以防護，為城市軌道交通安全高效運行保駕護航。

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