城市軌道交通信號系統安全隱患分析

欒 夏，徐永能，喬 僑

（南京理工大學，江蘇 南京 210094）

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

1 城市軌道交通信號系統的發展及組成

城市軌道交通信號系統經歷了基于模擬軌道電路的列車自動控制系統、基于數字軌道電路的列車自動控制系統到基于通信的列車運行控制系統的發展歷程。城市軌道交通信號系統的組成如圖1所示。

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

圖1 城市軌道交通信號系統的組成

2 城市軌道交通信號系統安全隱患分析

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

表1 常用的幾種故障診斷技術及簡要說明

2.1 信號系統常用故障診斷技術

目前，常用的幾種故障診斷技術及簡要說明如表1所示。因此，當故障發生時，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。

信息融合技術是一種能處理復雜信息的綜合處理技術，雖然所處理的數據具有不同的結構和復雜的聯系，但仍能夠按照一定的規則提取出有價值的信息。將信息融合技術運用到故障診斷技術中，將一個復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，一步一步尋找導致這一故障發生的可能原因，直到原因不能夠被分析為止，并將這些事件的邏輯關系以樹形圖的方式表達出來。

根據信號系統的組成將ATP、ATO、ATS和車輛基地信號控制系統作為頂事件；找到引起各子系統發生故障的直接原因及原因組合；分析所有能夠引發子系統故障的事件，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，即找出引發系統故障的所有可能性。在對故障樹進行定量分析過程中，判斷引發故障的各底事件發生故障時引發信號系統故障的概率，即底事件概率重要度，從而找出容易觸發信號系統故障的原因，作為重點監控對象。

2.3 利用故障診斷系統進行動態監測

故障診斷系統是一種智能診斷系統。故障診斷系統一般由信號設備故障推理機、數據庫、解答機以及圖形顯示等構成。圖形顯示的主要作用是讓該故障診斷系統能夠和外部進行數據信息的交換，數據庫是用來存放信號設備可能出現的問題的集合，它包含了以往信號設備出現的種種問題。故障推理機能夠利用數據庫當中的存有的資料信息，結合現在信號設備的運行現狀，進行故障原因的推理，找到引發故障的原因。解答機是根據系統內部所具有的數據庫資料，用來解答用戶的問題團。故障診斷系統除了能夠完成故障的發現、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備進行監測和二次診斷，防止同樣的故障再次發生。

2.4 建立狀態評價及風險監測模型

及時檢測信號設備的運行狀態，用健康指數進行表示，用信號設備發生故障的概率為依據對健康指數進行校正，對信號設備未來故障率進行評估和計算，明確信號設備故障的嚴重程度，建構風險監測模型。通過對信號設備運行狀態的評估及時發現不良情況，并進行風險評定，根據評定結果確定安全隱患。

3 結束語

本文介紹了城市軌道交通信號系統的組成，明確了研究對象；列舉了信號系統常用故障診斷技術，并大膽設想把信息融合技術加入到故障診斷技術中，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控，希望通過以上方法能夠及時發現信號系統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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