高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載設(shè)備安全性設(shè)計(jì)-唐濤

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1、1999年10月北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)Oct.1999第23卷第5期JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYVol.23No.5高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載設(shè)備安全性設(shè)計(jì)唐濤郜春海張方劉波(北方交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院,北京100044)(北京市地鐵總公司,北京100044)摘要在分析安全性、可靠性關(guān)系基礎(chǔ)上,討論了高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載設(shè)備的安全性設(shè)計(jì)及電磁兼容性設(shè)計(jì).關(guān)鍵詞安全性可靠性列車運(yùn)行控制分類號(hào)U284.482U292.914SafetyDesignofOn-BoardAutomaticTrainC

2、ontrolSystemforHighSpeedRailwayTangTaoGaoChunhai(CollegeofElectronicsandInformationEngineering,NorthernJiaotongUniversity,Beijing100044)ZhangFangLiuBo(BeijingMetroCompany,Beijing100044)AbstractBasedonanalysisoftherelationbetweensafetyandreliability,thesafetyde-signandtheEM

3、Cdesignproblemofon-boardautomatictraincontrolsystemforhighspeedrailwayarediscussed.KeywordsSafetyreliabilityautomatictraincontrol我國第一條高速鐵路———京滬高速鐵路計(jì)劃將于下世紀(jì)初開始建設(shè),它的建設(shè)和發(fā)展給列車運(yùn)行控制裝備提出了更高的要求.以地面信號(hào)顯示為主,司機(jī)按行車規(guī)定操縱列車運(yùn)行的列控方式已不能滿足要求.當(dāng)列車運(yùn)行速度提高到某一限度時(shí),由于司機(jī)了望和確認(rèn)地面信號(hào)的時(shí)間很短,不能保證行車安全和效率,無法依靠地

4、面信號(hào)顯示正常行車,發(fā)達(dá)國家都規(guī)定了以地面信號(hào)為主的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)所能適應(yīng)的最高車速,如法國鐵路規(guī)定不得高于200km/h;德國聯(lián)邦鐵路規(guī)定只能到160km/h.因此,對(duì)于車速在200km/h以上的高速列車,為確保列車運(yùn)行安全、提高行車密度,必須取消地面信號(hào),由車載列車運(yùn)行控制設(shè)備(以下簡稱車[1]載列控設(shè)備)給司機(jī)顯示速度控制信號(hào).另一方面,高速鐵路列車運(yùn)行速度高、密度大,單純由司機(jī)無法確保列車運(yùn)行安全,必須采用列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC系統(tǒng)),即車載列控設(shè)備根據(jù)從地面接收的速度控制信息自動(dòng)生成并給司機(jī)顯示目標(biāo)速度、限制速度.司機(jī)依據(jù)

5、車本文收到日期1999-01-12唐濤男1963年生教授emailttang@center.njtu.edu.cn北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)第23卷84載設(shè)備顯示的目標(biāo)速度、限制速度駕駛,一旦列車運(yùn)行速度超過限制速度,車載列控設(shè)備將自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)(常用制動(dòng)或緊急制動(dòng))迫使列車降速或停車,以確保行車安全.1高速鐵路車載列控設(shè)備安全性設(shè)計(jì)原則1.1安全性與可靠性關(guān)系安全性是指在規(guī)定的時(shí)間、使用條件、環(huán)境條件下,系統(tǒng)不陷入危險(xiǎn)狀態(tài)的性能.可靠性是指在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率.提高系統(tǒng)的可靠性,可減少故障發(fā)生概率,對(duì)確保安全性是極為重要的.

6、但是,即使系統(tǒng)具有高可靠性,也不能從根本上消除故障.為提高系統(tǒng)安全性,還必須設(shè)法減少系統(tǒng)故障時(shí)陷入[2]危險(xiǎn)狀態(tài)的可能性.另外,由于可靠性分析設(shè)計(jì)通常是以設(shè)計(jì)階段構(gòu)思的理想模型為前提,而現(xiàn)場(chǎng)情況的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了可靠性模型的范圍.如果系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)考慮不全面,將是十分危險(xiǎn)的.系統(tǒng)的故障根據(jù)它是否可以被檢測(cè)出來,分為可測(cè)故障和不可測(cè)故障兩種.如果故障可被檢測(cè)出來,總可以采取相應(yīng)的措施來加以防止,避免由于系統(tǒng)故障導(dǎo)致危險(xiǎn)側(cè)輸出.而不可測(cè)[3]故障則可能使系統(tǒng)給出危險(xiǎn)側(cè)輸出.因此,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性,必須采用故障安全技術(shù),即盡可能列舉系統(tǒng)的各

7、組成部分能夠設(shè)想的一切故障模式以及可能出現(xiàn)的干擾,對(duì)它們的影響進(jìn)行評(píng)價(jià),并采取措施將故障及時(shí)檢測(cè)出來,并盡可能的使系統(tǒng)維持安全狀態(tài),或者促使系統(tǒng)向安全狀態(tài)轉(zhuǎn)移.簡而言之,安全性=高可靠性+故障安全性,即系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以綜合運(yùn)用避錯(cuò)技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、故障弱化技術(shù)及故障安全技術(shù)使系統(tǒng)安全、可靠地工作.1.2京滬高速鐵路車載列控系統(tǒng)安全性要求為適應(yīng)京滬高速鐵路高、中速列車混跑的運(yùn)輸模式,提高運(yùn)輸效率,京滬高速鐵路擬定采用連續(xù)速度—距離模式曲線控制模式.這種控制模式不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)的速度等級(jí),車載列控設(shè)備根據(jù)接收到的地面?zhèn)鬏數(shù)哪繕?biāo)距離、目標(biāo)速度及線路

8、參數(shù)等信息實(shí)時(shí)計(jì)算列車速度控制曲線,司機(jī)根據(jù)車載列控設(shè)備給出的目標(biāo)速度、限制速度駕駛列車.這就要求車載列控設(shè)備具有如下特性:①軟硬件具有非常高的可靠性,給司機(jī)提供高可靠的目標(biāo)速度