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1、1999年10月北方交通大学学报Oct.1999第23卷第5期JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYVol.23No.5高速铁路列车运行控制系统车载设备安全性设计唐涛郜春海张方刘波(北方交通大学电子信息工程学院,北京100044)(北京市地铁总公司,北京100044)摘要在分析安全性、可靠性关系基础上,讨论了高速铁路列车运行控制系统车载设备的安全性设计及电磁兼容性设计.关键词安全性可靠性列车运行控制分类号U284.482U292.914SafetyDesignofOn-BoardAutomaticTrainC
2、ontrolSystemforHighSpeedRailwayTangTaoGaoChunhai(CollegeofElectronicsandInformationEngineering,NorthernJiaotongUniversity,Beijing100044)ZhangFangLiuBo(BeijingMetroCompany,Beijing100044)AbstractBasedonanalysisoftherelationbetweensafetyandreliability,thesafetyde-signandtheEM
3、Cdesignproblemofon-boardautomatictraincontrolsystemforhighspeedrailwayarediscussed.KeywordsSafetyreliabilityautomatictraincontrol我国第一条高速铁路———京沪高速铁路计划将于下世纪初开始建设,它的建设和发展给列车运行控制装备提出了更高的要求.以地面信号显示为主,司机按行车规定操纵列车运行的列控方式已不能满足要求.当列车运行速度提高到某一限度时,由于司机了望和确认地面信号的时间很短,不能保证行车安全和效率,无法依靠地
4、面信号显示正常行车,发达国家都规定了以地面信号为主的列车运行控制系统所能适应的最高车速,如法国铁路规定不得高于200km/h;德国联邦铁路规定只能到160km/h.因此,对于车速在200km/h以上的高速列车,为确保列车运行安全、提高行车密度,必须取消地面信号,由车载列车运行控制设备(以下简称车[1]载列控设备)给司机显示速度控制信号.另一方面,高速铁路列车运行速度高、密度大,单纯由司机无法确保列车运行安全,必须采用列车运行自动控制系统(ATC系统),即车载列控设备根据从地面接收的速度控制信息自动生成并给司机显示目标速度、限制速度.司机依据
5、车本文收到日期1999-01-12唐涛男1963年生教授emailttang@center.njtu.edu.cn北方交通大学学报第23卷84载设备显示的目标速度、限制速度驾驶,一旦列车运行速度超过限制速度,车载列控设备将自动实施制动(常用制动或紧急制动)迫使列车降速或停车,以确保行车安全.1高速铁路车载列控设备安全性设计原则1.1安全性与可靠性关系安全性是指在规定的时间、使用条件、环境条件下,系统不陷入危险状态的性能.可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率.提高系统的可靠性,可减少故障发生概率,对确保安全性是极为重要的.
6、但是,即使系统具有高可靠性,也不能从根本上消除故障.为提高系统安全性,还必须设法减少系统故障时陷入[2]危险状态的可能性.另外,由于可靠性分析设计通常是以设计阶段构思的理想模型为前提,而现场情况的复杂程度远远超出了可靠性模型的范围.如果系统安全性设计考虑不全面,将是十分危险的.系统的故障根据它是否可以被检测出来,分为可测故障和不可测故障两种.如果故障可被检测出来,总可以采取相应的措施来加以防止,避免由于系统故障导致危险侧输出.而不可测[3]故障则可能使系统给出危险侧输出.因此,为了实现系统的安全性,必须采用故障安全技术,即尽可能列举系统的各
7、组成部分能够设想的一切故障模式以及可能出现的干扰,对它们的影响进行评价,并采取措施将故障及时检测出来,并尽可能的使系统维持安全状态,或者促使系统向安全状态转移.简而言之,安全性=高可靠性+故障安全性,即系统设计中可以综合运用避错技术、容错技术、故障弱化技术及故障安全技术使系统安全、可靠地工作.1.2京沪高速铁路车载列控系统安全性要求为适应京沪高速铁路高、中速列车混跑的运输模式,提高运输效率,京沪高速铁路拟定采用连续速度—距离模式曲线控制模式.这种控制模式不设定每个闭塞分区的速度等级,车载列控设备根据接收到的地面传输的目标距离、目标速度及线路
8、参数等信息实时计算列车速度控制曲线,司机根据车载列控设备给出的目标速度、限制速度驾驶列车.这就要求车载列控设备具有如下特性:①软硬件具有非常高的可靠性,给司机提供高可靠的目标速度
