鐵路信號控制系統故障導向安全問題分析

雷遠明

摘 要：鐵路是陸地交通運輸的主要工具之一，在推動交通運輸業的發展、促進地方經濟繁榮、推動各區域社會文化交流等方面，發揮了極為重要的作用。隨著我國鐵路網絡的逐步完善，國內各地之間交通更為便捷，聯系更加緊密。鐵路信號控制系統是保障列車正常運行的重要環節，對降低鐵路運輸故障、保障社會安全等方面具有重大的現實意義。本文分析了鐵路信號“故障—安全”的概念，并研究了鐵路信號控制系統安全性的措施。

關鍵詞：鐵路;信號控制系統;故障;導向安全

中圖分類號：U284 文獻標識碼：A

0 前言

現代鐵路通信信號技術逐漸向智能化、一體化的方向發展。鐵路信號設備是保障鐵路運輸安全的重要設施。對于鐵路信號控制系統的故障問題，相關工作人員應提起重視，及時檢查判斷故障來源，并對其進行處理，以確保鐵路的正常運行。

1 鐵路信號“故障—安全”

“故障—安全”指的是當鐵路信號設備內部發生故障時，設備動作的后果是安全的。這一原則對鐵路信號控制系統有極其重要的作用，能夠保證無論何種故障發生，系統都能輸出安全的結果。若設備故障后，讓運行中的列車繼續運行，是危險的。因而，鐵路信號控制系統的安全結果，是控制“車?！钡闹甘净騽幼鳌?/p>

鐵路信號系統中，是利用顏色、形狀、儀表等方式，來向列車與管理人員提供網絡狀態信息。鐵路信號系統故障維護是電務工作的重要內容，對于系統故障要及時采取技術手段予以消除，以保障鐵路信號系統的正常運行，確保行車安全。

鐵路信號系統內，若設備發生故障，依然會對列車發出正確命令，以完成信號系統的基本任務。當系統因故障而發出錯誤指令，列車繼續運行，會釀成嚴重的安全事故。“故障—安全”原則的應用，讓鐵路信號控制系統故障時，能夠及時阻止列車運行，避免發生安全事故。因而，鐵路信號控制系統需隨時保障其指令的正確，這樣才能有效維護鐵路車輛的運行安全，避免因系統故障而造成安全事故。

2 提高鐵路信號控制系統安全性的方式

現代鐵路信號控制已從原本的機電控制轉變成綜合控制系統，對保障“故障—安全”的實現具有更重要的作用。

2.1 采取綜合安全性冗余方式

高速鐵路的信號控制設備，包括CTC控制系統、列車運行控制系統等，各系統間相對獨立，同時又有緊密的聯系。為提高鐵路信號控制系統的安全性，應設計安全性冗余環節，將鐵路信號控制設備中的各系統全部納入其中，當有任一子系統輸出安全信息，綜合控制系統都會輸出“減速或停車”指令，以實現“故障—安全”。

2.2 增加“丟車”檢查功能

過去發生的高鐵追尾事故中，當時前方運行車輛占用信息被覆蓋，“丟車”現象發生，造成后面列車的追尾。理論上，運行過程中的列車是不可能出現丟失現象的，當出清一個區段，即會步入下一個區段。但“丟車”現象的發生，意味著信號控制系統存在故障，這就需要現代鐵路信號控制系統增加“丟車”檢查功能。這樣，在“丟車”發生后，綜合系統就會向后續列車發出停車指令，避免追尾事故的再次發生。

2.3 增加機頭、機尾防護設備

鐵路信號控制系統發展至今，已形成了一套功能完善的綜合性控制系統，但依然無法徹底避免列車追尾或正面沖突事故的發生。因而，應在信號控制系統外，向列車頭部與尾部，額外增加一套防護設備。這樣，當前后兩輛列車進入安全范圍之內時，就可利用無線設備或鋼軌，向兩輛列車發送警報信息，列車接受到相撞危險信息提示后，即刻啟動緊急制動并馬上報警。這種防護措施是當下避免列車相撞的最佳方式，在實踐階段存在一些難點。要通過深入的研究與實驗工作，將防干擾因素納入其中?，F階段可在列車尾部安裝監視設備，使其能夠監測到較大范圍內的動態，或在車尾配置顏色特殊的閃光燈，也會在一定限度上降低列車追尾或正面相撞事故的發生幾率。

2.4 提高系統安全性

航空運輸與鐵路運輸相比，前者具有更大的危險性。航空“故障—危險”概率較大，但實際上，真正發生“危險失效”的幾率卻很低，遠遠低于鐵路運輸。原因是航空運輸采取多個發動機手段，較其他運輸方式具有更安全的運輸效果。類似的設計可應用在鐵路運輸系統中，以減少鐵路運輸事故?，F代鐵路信號控制系統在車站聯鎖等系統中，確實采用了多種冗余設備，以提高系統可靠性。但為進一步保障列車運行安全，應在CTC等子系統中，增加更多的冗余設備。這樣，在故障發生后，能夠通過自動切換，來減少系統故障發生的可能性，維護列車運行安全。此外，還應對鐵路信號控制系統進行進一步優化調整，增加耐高壓、耐強磁等破壞性試驗，使信號控制系統在極端條件下，依然能保持穩定的運行狀態，提高系統的可靠性，從而實現其保障鐵路運輸安全的設計目標，有效規避危險事故。

3 鐵路信號安全控制系統的研究發展歷程

國內外對列車安全控制的研究項目眾多，其中，北美在幾十年前就開發了無線信號手段來控制列車。此后，北美利用數字通信手段，實現了對列車實時信息的掌握和控制。無線通信的鐵路信號系統，在當代依然是研究的重點，此系統能夠清晰、準確地顯示運行中列車的位置、速度等信息，并能與行駛中的車輛設備進行數據交互及控制，能夠在保障列車安全運行的情況下，盡量提高列車密度。

在列車的行駛過程中，會面臨著暴雨、大雪、地震、雷電等多種極端天氣和其他復雜的外界環境因素，這些因素都會在不同程度上干擾列車的運行控制系統。在過去列車運行速度較低的年代，極端環境對鐵路運輸影響程度較小。但在當代高速列車發展的時代，復雜自然環境會對列車的安全運行產生非常嚴重的干擾作用，輕則使列車停運，重則引發大規模安全事故。因而，鐵路信號安全控制系統需要加強對極端天氣及自然災害的專項研究，深入探索這些自然因素對列車運行所造成的影響，以便于主動探測自然災害下的鐵路故障情況，從而保證列車運行安全。此外，還應增加對異常線路條件下的研究，考慮到鐵路信號安全控制系統在設計、實施階段可能遇到的問題，結合實際情況對其進行不斷分析與改進，以解決現有問題。

現代列車運行控制方式一般是集中控制，任一環節出現問題，都有可能導致信號安全控制系統計算失敗，造成安全事故發生。因而，應在當代計算基礎上，開發智能性更高、更具自主性的通信方式，讓相鄰的前后兩輛列車之間，利用列車自主定位和自主傳遞等方式，繞過控制中心直接展開通信，使車載設備能夠自主進行計算并完成緊急預警，來控制列車運行。利用這種技術，可將前后車的位置、速度等信息進行相互傳遞，并可讓前車主動向后車發送碰撞警告、道路信息通告等咨詢，通過鐵路運行的自主智能控制，來保障列車運行安全。

4 結束語

鐵路信號控制系統的可靠性，對保障列車運行安全、減少鐵路運輸事故有著極其重要的作用。需注意設備的維護工作，避免設備維修養護工作不到位而導致設備自身發生故障或不滿足設計使用時限等情況，進一步提高信號控制系統的導向安全性。

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