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轨道交通信号系统安全技术的发展与现状探究

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：沈佳其

[导读] 摘要：随着社会经济的高速发展与城市化进程的加快，推动轨道交通工程建设规模不断扩大。

        杭州市地铁集团有限责任公司运营分公司浙江省杭州市 310016
        摘要：随着社会经济的高速发展与城市化进程的加快，推动轨道交通工程建设规模不断扩大。交通信号系统作为轨道交通中重要组成部分，信号系统的应用关乎到轨道列车能否稳定、安全且高密度的运行。以轨道交通系统构成的分析为切入点，总结并阐述信号系统安全技术发展与现状，以期为我国轨道交通事业发展提供借鉴。
        关键词：轨道交通；安全技术；现状；信号系统；发展
        引言
        近年来，在我国各大城市轨道交通向网络化、智能化、信息化方向迈进的同时，全自动驾驶技术、车-车通信技术、互联互通技术、信息化技术也发展迅速，这些新技术具有自动化水平高、集成度高、软硬件资源共享等优势，是智慧城市轨道交通信号系统技术发展的方向。
        1轨道交通信号系统的含义
        在轨道交通中，为了确保行车安全，提高区间和车站的通过能力以及编解能力，出现了手动控制、自动控制以及远程控制技术，它们总称为轨道交通信号系统。
        1.1区间信号系统
        区间信号系统把铁路线路划分为许多线段，车站之间称之为区间，车站内称之为进路，然后利用信号的开放和闭塞确保列车不会发生碰撞。保证列车在区间安全运行的系统称为区间闭塞系统。在区间信号系统中，检查到前方区间无车存在，区间处于空闲状态，防护信号即可开启，信号开启，区间处于闭塞状态，区间另一端防护信号不可开放。列车一旦进入，信号即刻关闭，由此可以确保一段区间仅一辆机车运行，防止碰撞事故发生。还可以通过将区间细分提高铁路的运输效率和能力。
        1.2车站信号系统
        在车站进路的入口设置信号给与防护的信号系统称为车站信号系统，车站信号系统只有满足进路空闲、道岔位置正确、没有可能发生冲突的进路等条件时，信号才能显示开放可行。列车驶入，信号关闭。信号、道岔与进路之间用技术手段保持制约关系和操作顺序，我们一般称之为联锁。
        1.3列车运行控制系统
        用来控制列车运行速度保证行车安全并提高运输能力的控制系统称为列车运行控制系统。主要有机车信号、列车超速防护系统、自动停车系统和列车自动运行系统。
        2信号系统等级保护方案设计原则
        （1）适度安全可行性原则。任何信息系统，都无法做到百分之百的安全，必须要对安全需求、风险以及成本等各个要素之间进行综合的评估考量，因为安全等级要求较高的话，那么安全成本必然会随之上涨。（2）技术管理并重原则。信息安全并不是简单的利用技术问题就能够实现的，因此，只是单纯的利用相关安全产品来确保信号系统的信息安全是不现实的。在这种情况下，我们就必须要积极的将技术手段和管理措施两者进行有机的结合，并构建技术和管理两个方面的建设方案，进而为信号系统的整体安全性保驾护航。（3）分区分域原则。分区分域的防范，可以说是确保信息系统安全的有效方法之一。信息系统当中的每一个信息资产都是非常重要的，但是由于访问特点存在一定的差异，因此可以将具有相似特点的信息资产进行有机的结合，进而更好的保障信号系统安全。（4）整体性原则。应充分的考虑安全管理内容以及安全技术的建设等方面的内容，按照系统整体性原则，构建一套完善的安全防护保障体系。（5）最小影响原则。应确保信号系统以及网络的稳定运行，最大限度的避免对现有信号系统的运行所带来的影响。（6）可扩展性原则。信息安全是一个动态发展的过程，以往的信息安全解决方案可能已经无法满足当前信息安全需求。因此，应赋予其一定的可扩展性，对其进行有效的升级改造。

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        3信号系统安全技术发展现状
        3.1安全概念发展
        随着轨道交通事业的不断发展，安全技术得到不断的创新与优化。1825年，英国出现第一条铁路，受限于当时技术与知识的落后，使得当时列车运行安全技术的应用十分匮乏。列车在夜间行驶过程中，只能以车站的窗口蜡烛为信号指示，灯光熄灭表示列车可以继续运行。但是因蜡烛极易受到外界因素的影响而熄灭，导致列车行驶安全事故频繁发生，如列车冒进等现象。也正因安全事故的频发，人们开始重视对安全技术的研究与探索。铁路诞生后，部分地区通过利用“打手势”的方式来控制列车运行，如单手举起表示列车运行需注意，双手举起表示列车停车等。虽然“打手势”方式的应用取得一定成效，但是存在较大应用局限，只适用于较少慢速行驶的列车，且夜晚时极易出现误判的现象。1841年，臂板信号机诞生，取代以往人工手势方式，白天利用臂板的形状、位置来表达运行、停车信号，而在夜晚期间，则利用灯光数量与颜色来表达控制信号。但是在实际应用过程中，受到环境、人为等因素影响，使得臂板极易出现导线折断问题，致使臂板无法正常运行，无法及时发出运行、停车的信号，导致安全事故的发生。在此背景下，人们开始以安全为导向进行臂板信号机的研发，通过对臂板的改进，促使臂板在运行期间即使发生故障问题，也可以利用重力进行停车信号的恢复。此后，故障导向安全成为信号系统安全技术研发的核心原则，促使以故障-安全为核心的安全技术研发成为领域研究重点。随后，探照式三显色灯信号机于1920年诞生，透镜式色灯信号机于1921年诞生。
        3.2计算机系统应用
        随着计算机技术与轨道交通领域的融合愈发深入，信号系统安全技术得到有效创新与发展。计算机系统的融合，逐渐研发出微机联锁系统、实时通信系统等，在提升信号系统运行效果的基础上，推动信号系统朝着自动化、智能化的方向不断迈进。计算机控制系统的应用，在降低系统控制成本的同时，避免因人为因素而出现控制失误现象。但是在实际应用中，计算机系统的使用无疑是一把双刃剑，在提升信号系统稳定性、效率性的同时，也对信号系统安全运行提出更高的要求。计算机系统具体组成包括软、硬件设备，其中系统硬件囊括诸多元器件，且硬件的行为状态复杂多元；而针对系统软件而言，不同程序的执行路径诸多，致使计算机系统的应用具备复杂性、精密性等特点，加大计算机系统开发难度，并且计算机系统故障问题的检测难度增大。尽管如此，随着科学技术的不断发展，计算机系统的应用仍推动着安全技术的创新，其创新的安全技术被广泛应用于信号系统中，包括：（1）故障检测诊断技术。可实现对故障的及时发展与诊断，避免因故障问题影响到系统运行。（2）容错技术。是指错误产生时，借助冗余进行影响屏蔽，并通过应用重构来缓慢的进行系统降级。冗余技术包括硬件、软件、时间、信息冗余，其中硬件冗余又包括双机热备、三取二、二乘二取二、三乘二取二冗余。
        结语
        城市轨道交通信号系统的信息安全直接关系着城市轨道交通运输的安全和广大乘客的生命、财产安全，所以一定要强调信号系统信息安全的重要性。信号系统信息安全的建设，既要满足国标中对信息系统信息安全防护等级的相关要求，同时又要兼顾信号系统的特点，构建符合轨道交通系统特点的分域方式、便于全面管理维护的安全架构和满足实际需求的安全防御体系。
        参考文献：
        ［1］王奇，唐俊同，任颖.轨道交通列车运行控制系统互联互通技术现状与发展趋势.大功率变流技术，2019（22）.
        ［2］郜洪民，宾海丰，付连著.我国城市轨道交通信号技术自主化发展策略探讨.城市轨道交通研究，2019（14）.
        ［3］陶伟.城市轨道交通信号系统信息安全问题研究.城市轨道交通研究，2019（21）.
        ［4］陈登科.城市轨道交通信号系统网络安全分析.铁路通信信号工程技术，2019（15）.
        ［5］武长海，聂影.我国列车调度指挥系统信息安全技术的发展与展望.铁路通信信号工程技术，2019（11）.