城市轨道交通信号系统的安全性

城市轨道交通信号系统的安全性 摘 要

1. 简要介绍城市轨道交通信号系统

2. 简要分析影响信号系统安全性的因素（RAMS

3. 4.

简要分析信号系统与其他系统的相互影响

5. 总结(与第四点融合阐述)

引 言

,

因此,正1. 简要介绍城市轨道交通信号系统

信号系统包括信号设备、联锁设备、闭塞设备三部分（如图1-1所示）。轨道交通信号设备指挥列车运行；连锁设备保证轨道交通车站（包括车辆基地）列车运行的安全；闭塞设备则是保证区间列车运行安全的专门装置。 设备部分

其中信号基础设备包括：

其中联锁设备组成如图2-2所示

系统部分：列车自动控制系统（包括列车自动防护系统ATP，列车自动监控系统ATS，列车自动运行系统ATO）。

2.简要分析影响信号系统安全性的因素及解决安全问题采取的措施

总体来说，影响信号系统安全性的因素如图3-3所示：

详细及重点分析如下：

联锁设备

信号

信

号

道

岔

道

岔

进

路

进

路

图2-2

控制台及表示盘

信号系统RAMS

图3-3

设备部分

信号机：如图3.1-3.目前城市轨道交通采用的

信号机主要采用发光二极管半导体发光器件作为

光源。因此在选择发光二极管半导体发光器件时

应该考虑安全问题，除材料外还有窜光、灯丝断

裂、点灯冲击电流等安全隐患。 解决办法：选择材料器件时应该满足轨道交通RAMS 标准；而选择组合式色灯信号机或者透镜式色灯信号机能够有效避免窜光问题；LED 色灯信号机可以消除灯丝突然断丝和点灯冲击电流等问题。信号机电灯电路是安全电路，设计电路时既要考虑断线保护，又要考虑混线防护。信号机电灯电路断线即要灭灯；信号机电灯电路要具有灯丝报警电路。

继电器: 如图3.2-3.它在电路中起着自动调节、安

全保护、转换电路等作用。信号继电器室组成信号系

统的基本器材，必须符合“故障—安全”准则（即当

设备、器材、元件发生故障时，其后果必须是导向安

全侧），除此之外还有在继电器所处的环境温度下，对于所承受的电流来说如散热不良，会损坏输出半导体器件；由于交变的dv/dt 问题，会有半周波动等。

解决方法：当控制信号机开关的灯丝继电器故障时，一定只能导致信号机点红灯，强制停车；散热不良时应使用较大的或

更有效的散热片；有半周波动时采用缓冲器是有

帮助的。

图3.1-3

图3.2-3

转辙机：如图3.3-3.它的基本任务是转换道岔、锁闭道岔和反映道岔的位置和状态。它存在的安全隐患有由设置整流子而引起的故障,由挤切销劳损造成的惯性故障等故障。

解决方法：采用交流三相电动机可从根本上解决整流子而引起的故障，还可以提高寿命；采用直径32mm 的滚动珠丝杠作为驱动装置可以延长转辙机寿命；采用具有簧式挤脱装置的保持联结器，并选用不可挤型零件，从根本上解决了由挤切销劳损造成的惯性故障；采用多片干式可调摩擦联结器，经工厂调整加封，使用中无需调整。（多选用S00K 型电动转辙机）

轨道电路：如图3.4-3它是以列车运行线路的两根铁轨作为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送电和受电设备

构成的电路。既然是电路必定会有电源、负荷，

因此存在负荷过大的安全隐患；某些交流电路还

会存在相位偏差；相邻钢轨之间会有联系导致

“串音”现象；在道床条件恶劣时，会发生“红

光带”及“压不死”现象；钢轨损坏引起的短路问题等。 解决方法：采用抗电器可以保护电源设备不因过负荷损坏，并保证在列车占用轨道电路是，轨道继电器能可靠落下，还能调整相位；钢轨绝缘可以分隔相邻轨道电路，从电的方面加以绝缘，但它们仍可通过地面联系；改善轨道条件、改进电路、提高检测信息的差别等可以有效改善“红光带”及“压不死”现象；轨道电路设计原理“故障—安全”能够有效防止由钢轨损坏引起的安全问题。（采用数字无绝缘轨道电路可提高轨道电路的可靠性）

联锁设备:联锁设备经历了以下几个阶段:机械联锁、电机联锁、继电联锁和计算机联锁。但是前几项技术都不能满足地铁运营要求，存在很多安全隐患，图

图

因此国内地铁正线均采用计算机连锁。

提高联锁设备安全性和可靠性的措施：利用冗余技术，使其自身构成容错控制系统；采用有结果比较的计算机2次处理和采用带有结果比较的多机并行处理，即“一硬二软结构和一软多硬结构”。

案例：典型的计算机联锁如图4-4

设备性能、故障识别及排除模拟设备。这是保证信号及整个城规系统安全可靠运行的前提；维修中心设备，是检测监视各种设备是否正常运行的设备，这是预防安全隐患发生的手段。

系统部分

ATP子系统

解决办法：以上设备故障由于目前科技技术的限制还未能得到有效地解决，因此利用好“故障-安全”原则是很有必要的，当故障发生时就采用系统局部故障的降级使用。

ATS子系统：ATS设备故障包括ATS工作站故障、中心的ATS设备故障、车站ATS设备故障以及ATS子系统的故障降级顺序。常存在的具体故障有（以西安二号线为例具体说明）：此故障表象为列车在正线运营时，部分轨道占用信息不正常，列车占用轨道后ATS 工作站仍显示绿色进路锁闭状态；大明宫西站——市图书馆站正向进

西安二号线运营

路和北苑——运动公园、大明宫西——龙首原反向进路无法实现ATS 进路自动排列等问题。

解决方法：通过故障现象和日志分析，此故障原因为ATS 系统中负责中央服务器与站级工作站之间通信的进程故障造成，CTC 进程异常影响中央和站级设备无法做到数据同步传输和效验，轨道锁闭信息、列车占用信息、轨道解锁信息无法实时传递。彻底消除故障须将原有ATS 软件配置包由原升级至版本，解决CTC 进程故障和服务器故障进程无法自行进行切换问题；通过故障现象和日志分析，ATS 系统存在服务器上进程通信模块在处理数据时发生错误，造成了ATS 部分进路不能通过预检查，影响市图书馆联锁区部分进路无法进行自排。进程错误可能存在原因为服务器通信模块在进行处理运算处理时进入运算死循环，但服务器切换模块未检测到模块故障，服务器未进行自动切换。总体来说，解决方法就是要认真分析故障现象和日志，并上系统局部故障的降级的使用这样才能保证安全和可靠。

ATO子系统：ATO为非安全系统，它主要负责保证列车高质量运行水平。当其发生故障时，列车会产生制动并报警，列车停车后人工或自动转换成ATP 监督下的人工驾驶模式运行。