关于铁路信号控制系统故障导向安全的探讨

张乔

（广州铁路（集团）公司衡阳电务段 湖南衡阳 421002）

关于铁路信号控制系统故障导向安全的探讨

张乔

（广州铁路（集团）公司衡阳电务段 湖南衡阳 421002）

铁路信号系统故障预防、排除和维修是电务工作的一项重要内容，是确保铁路运行、系统安全、网络功能的重要保障性和基础性工作，需要对铁路信号系统故障维修做以认真地探讨。本文根据信号系统故障维修工作的实际，探讨了铁路信号系统故障维修工作的安全导向问题，以供参考。

铁路；信号控制系统；故障；导向安全

1 引言

铁路通信信号技术在向数字化、智能化、网络化以及一体化方向发展，铁路的信号设备对于保障铁路运输安全方面，具有非常重要的意义。因此，铁路局的工作人员应当积极重视信号控制系统的故障问题，通过采取必要的检测手段，及时发现铁路信号设备故障，在检测到故障来源之后，再采用分段检查的方法定位故障，并对这些故障问题采取相应的处理措施，以保障铁路运行的安全。

2 铁路信号系统故障与导向安全

2.1 铁路信号系统故障

铁路信号系统是指铁路网络中以灯光、颜色、位置、形状、印象、仪表等设备和设施为铁路行车人员、维护人员、管理人员提供铁路网络状态、车辆运行条件、系统指令、行车状态等信息的系统。铁路信号系统故障的维护是电务工作的基本组成部分，是用技术方法排除信号系统的功能障碍或外部影响，恢复铁路信号系统正常状态的重要基础性工作，对于铁路实现功能稳定、行车安全、网络正常有着重要的价值。

2.2 铁路信号控制系统故障导向安全

所谓“故障-安全”，是当设备的内部发生了任何故障时，设备的运作后果都应当归于安全的范围之内，这样即便是在出现故障的情况下，也能够为列车及时提供安全可靠的指示命令，从而完成铁路信号控制系统的核心任务，而铁路信号控制系统主要的控制对象，就是铁路与铁路上运行的列车。“故障-安全”原则，在铁路的信号控制系统应用中，发挥着不可忽视的作用，尤其实在铁路信号控制系统发生了故障的情况下，如果让处于运行中的列车及时停下来，就能够有效避免安全事故的发生，但是如果系统因故障而发出错误的指令，让本应该停下来的列车继续运行，则可能会引发安全事故。因此必须保证铁路的信号控制系统时刻都能够发出正确的指示命令，才能够保证铁路的运行安全，从而避免造成非常严重的后果。

3 铁路信号控制系统故障导向安全的探讨

3.1 合理设计铁路信号控制系统

在设计铁路信号控制系统时，就应当注意采取多项安全控制措施，具体如下：①应采用重力向下的机械控制手段，这种方式能够有效保证设备的运行安全；②可以安装非对称的安全型继电器，这样，在发生断电故障的情况下，该继电器仍然可以依靠衔铁、重锤片的重力，安全落下；③在设计电路的过程中，应当严格遵循相应的安全原则，使继电器在吸起的时候，仍然能够与设备危险相对应，是继电器在落下时也能够与设备安全面相对应。例如，在对信号点灯的控制电路中，通常红灯应当由继电器的落下来实现接点控制，而绿灯、黄灯则应当由继电器的吸起实现接点控制。这样，在控制系统设备出现故障时，列车的信号继电器就会落下，控制红灯亮起，而看到红灯亮起，列车就会停止前进，这样就从系统的设计上，达到了保证铁路信号控制系统安全的目的。

3.2 建立健全铁路信号控制系统

为了确保列车的运行安全，需要建立健全的高速铁路信号控制系统，系统中应当包括的子系统有连锁控制车站系统、集中调度控制系统以及闭塞区间控制系统等，这些系统应当在保证各自独立的同时，又保证彼此之间的相互联系。与此同时，对于安全性的冗余环节，也需要进行综合设计，从而保证列车的安全运行。此外，由于铁路信号控制系统应当适当增加“丢车”的检查功能，该功能的使用主要是当前方的运行列车出现大量信息被覆盖问题，会导致后面的列车看不到相关信息，从而引起列车的追尾事件。而这种情况通常是因为控制系统的设备发生故障而导致的。因此，在各个控制系统中，都应当增加“丢车”的检查功能，这样有利于各级值班人员在发现“丢车”现象时，能够及时输出“紧急制动”信息，保证后续列车能够安全地向前运行。

3.3 提高铁路信号控制系统可靠性

有研究表明，航空运输中出现的“故障-安全”概率，通常要比铁路运输过程中所发生的概率更大，但是飞机的飞行主要依靠的是多个发动机的共同作用，因此，飞机发生“危险失效”问题的概率非常低。另外，飞机的运输系统具有极高的可靠性，且远远高于其他的运输方式，因而有效保证了飞机运输的安全性。而在铁路的运输过程中，铁路信号控制设备系统中虽然采用多套冗余设备，但是由于铁路运输本身的安全性不高，因此列车通常也需要设置“多个发动机”来达到控制系统中冗余设备的目的。这样，即便是在列车发生故障的情况下，也能够确保自动切换发动机，从而使列车能够维持正常运行，大大降低了铁路信号控制系统发生故障失效的概率。铁路运输应当通过各种试验的方式，进一步加强信号控制系统的抗高压、抗高温和耐强磁能力，提高系统的可靠性，减少追尾事故的发生。

3.4 信号系统“故障-安全”保障措施与设计

为了实现“故障-安全”，铁路信号控制系统在设计时，采取了多项安全控制措施：

（1）机械控制手段，大多数利用的是重力向下原理，以实现机械控制，例如过去所应用的是臂板信号机，运用重锤控制臂板进行动作，用于传导拉力导线，或拉杆折断，依靠重锤的重力，让臂板能够保持水平的状态，指示其列车的停车，从而实现“故障-安全”。

（2）应用继电控制，采用非对称模式的安全型继电器。信号控制电路通常采用的继电器是安全型的继电器，能够确保在故障的情况下，仍然能够落下或吸起。在电路的设计过程中应当严格遵循安全对应的原则，用继电器的吸起状态来对应设备的危险侧，用继电器的落下状态应对设备的安全侧，从而实现了继电电路的“故障-安全”。

3.5 综合安全性冗余方式

高速铁路的信号控制设备通常主要包括了以下系统：车站联锁控制系统、区间闭塞控制系统、调度集中（CTC）控制系统、列车运行控制系统等。为了保证列车运行安全，应设计综合上述各系统的安全性冗余环节（见图1），只有各子系统都输出了指示列车正常运行的命令，列车才可以正常运行。如果任何一项子系统输出了要求列车“减速或停车”的安全侧信息，综合控制系统都必须输出使列车“减速或停车”的控制命令，以实现“故障-安全”。

图1 铁路“故障-安全”系统

3.6 “丢车”检查功能的设计

“7.23”大事故中，就是因为前方运行列车的占用信息被覆盖，导致了“丢车”问题，进而造成后续列车的追尾事故。在线路上处于运行状态的列车是不可能丢失的，如果存在清出的区段，则必然已进入了另一区段。而如果出现了“丢车”或“飞车”信息，即表明必然是相关设备发生了故障，所以在各控制系统中应当设计添加“丢车”的检查功能，一旦发现“丢车”，就及时让综合系统输出后续列车“紧急制动”信息，从而保证后续列车的运行安全。

3.7 提高系统可靠性，减少危险故障发生

借鉴飞机采用“多个发动机”的控制“故障-安全”措施，可以在铁路的运输系统中采用类似的设计，大大提高系统的运行可靠性，从而提高了运输过程的安全性。虽然铁路信号控制设备在车站联锁等系统中，采用了多套的冗余设备，但为了提高铁路运输的安全性，还应在区间闭塞、调度集中（CTC）、列车运行控制等系统中增加冗余设备，以保证发生故障后，能够通过自动切换等方式正常运行，以减少系统发生故障失效的概率。此外，应进一步加强信号控制系统耐高压、耐高温、耐强磁等试验，通过“破坏性”试验，检验系统在极限条件下的运行状态，以提高系统的可靠性，减少危险的故障发生。

4 结束语

对于铁路信号控制系统中的相关设备，应当积极采用先进的技术，做好相应的故障防范措施，保障相关的信号控制设备故障能够得到及时的维修与维护，在铁路信号设备系统已经发生故障时，能够快速、准确的找出故障点，并运用相应成熟的的故障解决方案及时对设备故障进行处理，实现故障导向安全。

[1]刘春军.浅析铁路信号施工中的质量控制[J].科学与财富，2015（6）：200～201.

[2]李宝华.探究分析铁路信号施工过程控制[J].建筑·建材·装饰，2015（14）：57～58.

[3]潘建军，潘超，夏勇.铁路信号控制智能安全技术探讨[J].中国安全生产，2014（11）：56～57.

U284.92

A

1004-7344（2016）13-0164-02

2016-4-20

张 乔（1979-），男，助理工程师，本科，主要从事铁路通信信号工作。