铁路信号故障-安全原则(1)

铁路行车要求铁路信号设备在发生障碍、错误、失效的情况下，应具有导致减轻以至避免损失的功能，以确保行车安全，这一要求被称为铁路信号故障－安全原则。

1840年出现了一架在牵引绳索折断的情况下，能靠重力自动向列车发出停车显示的臂板信号机。此后，实现故障－安全原则的具体措施主要有：①防止人的错误操纵而出现的各种联锁及闭塞技术等；②故障后使功能软化或降级使用技术，如自动闭塞中绿灯烧坏改亮黄灯的技术；③应急顶替技术，如电源故障时利用蓄电池供电的技术；④检测、报警和预防性养护的技术；⑤冗余技术，如多重设备；⑥器件的降额使用技术，如信号灯泡的降压使用等。电子设备的故障－安全要考虑使用故障-安全逻辑。

铁路信号故障－安全同可靠性是两个不同的概念。可靠性是指铁路信号设备在规定的时间和环境条件下，完成规定任务的可能性。评价铁路信号设备可靠性通常以概率来衡量，采用的指标有可靠度、故障率等。因故障率与时间因素有关，所以不可修部件或系统使用平均无故障时间(MTTF)，可修部件或系统使用故障平均间隔时间（MTBF）、可养度、平均修复时间（MTTR）、可用性等。分析方法主要有故障树(FTA)和故障模式致命度分析(FMECA)等。铁路信号可靠性的特点有:①铁路信号长年连续工作,同时又处于经常的维修监护之下,因此在设备发生故障后，只要能在规定时间内修复而不影响行车指挥工作，即可认为设备功能是完善的。所以铁路信号适用中国广义可靠性条件之外，还有一个特殊的可靠性指标,其定义为：在故障修复时间受到限制条件下,设备在规定时间及规定环境条件下完成规定任务的概率。②由于铁路信号设备分布地域广阔，环境复杂，所以不能仅以常规实验室手段取得的数据作为应用基础，而应以广大地域范围所得的现场数据为根据，这就必须要建立可靠性管理组织与制度，健全对故障统计和分析的法规。不但在工程设计及工厂设计生产信号产品过程中要考虑提高可用性的措施，而且在产品入库、验收、贮存、施工到投入使用等过程中也应探索提高信号设备可用性的途径，并把故障情况反馈回去从而修改设计。③必须把提高可靠性与故障后果力求符合“故障－安全”原则结合起来。

故障-安全狭义概念是指：当设备发生故障时,能自动导向安全一方的技术；广义概念是指：当设备发生故障时，不仅能自动导向安全一方，而且具有维护安全的手段。铁路信号的故障－安全曾经出现两种定量评价的指标：①危险比(δ)。以危险侧故障率为λd；安全侧故障率为λs。据美国、日本与中国部分统计资料，现行信号设备δ均在10-3数量级。②系统安全运行的平均时间。在单调性质的系统中，可将铁路信号系统工作状态划分为正常、安全侧故障、危险侧故障三个状态，就正常及危险侧故障两态利用马尔柯夫过程求出系统从开始运行到首次发生危险性故障的平均时间。