【关键字】列车控制及监控；总线；地铁车辆；故障诊断
1、西安地铁一号线列车控制及监控系统概述
西安地铁一号线地铁车辆采用的是由日立公司开发的列车控制及监控系统，该系统主要包括列车的牵引和制动控制指令的传输、列车运行信息、主要设备状态监视和列车诊断系统，采用分布式总线控制方式，符合HDLC协议要求，其总线传输速率为3.2Mbps，具有双重系统故障导向安全结构的日立ATI系统，该系统在日本以及其他国家均有使用业绩，为成熟、先进和安全可靠的列车控制系统。
一号线列车采用3动3拖6辆编组形式，每列车均包含冗余的列车控制系统，其中中央控制单元设置在Tc车，终端控制单元设置在中间车辆上。与运行及安全有关的控制除由列车通信网络进行外，还设有其它形式的冗余措施，如硬线备份，确保系统可靠性。
各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息、监视信息的收发由双重系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统还采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
2、西安地铁一号线列车控制及监控系统设备介绍
2.1中央控制单元
ATI中央控制单元与其他车辆的终端控制单元、中央控制单元进行信息交换，并且也与其他设备进行信息交换。ATI中央控制单元具有自检功能。ATI中央控制单元的CPU采用高效率的32位微机，按照与其他设备交换的信息实现诊断功能。
列车中央控制单元具有下列功能：
1）控制列车总线系统上的数据通信；
2）通过RS-485总线与各子系统设备通讯，交换信息；
3）列车和车辆的故障诊断和存储；
4）牵引/制动指令的传输；
5）距离记录和速度中央控制；
6）显示器的控制；
7）自校验；
8）通过RS-232C与PC机的接口。
ATI中央控制单元具有事件记录功能，其能够记录车辆主要控制单元和部件的各种状态信息。TMS系统具有足够的容量以200ms的采样周期保存各种信息，保存历史数据时间为12小时，系统以滚动存储方式保存数据（即先进先出 FIFO），并可方便的读取。
2.2终端控制单元
ATI终端控制单元主要是传输中央控制单元发送的列车控制指令信息，并实时监控车辆内各系统运行状态，并将这些信息传输至Tc车的司机台显示器上进行显示。终端控制单元的CPU采用高效率的32位微机，通过直接与其他设备连接，进行状态信息的监视以实现诊断功能。
2.3司机台显示器
在Tc车司机台上，有一台司机台显示器，用来显示列车运行信息，发生异常和故障时，可实时进行显示。该显示器的主要技术性能参数有：
正常操作温度： 0℃～+50℃；
处理器： 低温升、低耗电量的专用处理器；
显示器： 10.4″TFT彩色显示器；
分辨率： 640×480；
电源电压 DC110V；
亮度： 250cd/m2工业级LCD屏。
司机显示屏显示内容包括：
通过ATI的自诊断画面显示总线传输及对设备传输的状态。可以通过该画面识别发生故障的系统。
显示列车的基本运行数据、故障信息，以及列车状态信息，包括每辆车的空气制动施加/缓解状态、每个车门开关状态、每个空调状态等。
向维修人员显示的画面为故障信息的记录及已定义的环境条件等。
3、西安地铁一号线列车控制及监控系统主要功能
3.1控制功能
ATI系统能够将牵引制动控制指令及时传递给牵引制动系统，各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息的收发由双重系统的总线控制系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。并且为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统将采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
3.2监视功能
ATI系统能够实时监控车辆各系统设备的运行状态，主要包括牵引系统、制动系统、辅助电源系统、车门系统、空调系统、广播系统、乘客信息系统等，通过RS-485接口与各子系统设备直接相连，实时监控设备的运行状态。ATI是一个信息采集、记录和显示系统，用于对列车主要设备的运行状态和故障进行自动信息采集、记录和显示并兼有对列车辅助设备的控制功能，并可通过便携式测试单元PTU将数据读出和打印。
3.3诊断功能
ATI根据从各装置接收到的故障信息进行列车故障诊断，即在每个中央控制单元中设有独立于指令传送微处理器的32位微处理器，用于故障数据的处理。所有诊断信息以及列车故障信息自动提供给整组列车。中央控制单元通过列车总线控制系统接受从各子系统传来的故障信息，并附带一定的相关数据和相应的时间。ATI还具有自诊断功能，可以识别本系统主要部分的异常。ATI所记录的事件记录、跟踪数据等可以通过中央控制单元的RS-232C端口进行下载。我们还可将发生故障前后一段时间的速度、牵引/制动指令等环境数据下载下来，通过软件可将下载的数据还原成可用于分析故障的故障记录表和相关的模拟量/数字量图形。本系统实时监控所连接设备的状态，检测并记录发生的故障。当检测到一个故障时，有报警音响并自动将司机显示屏屏幕切换到故障信息画面。ATI的故障等事件记录数是1000件。
4、结束语
地铁作为当今城市中公共交通系统的重要组成部分，在全国许多城市所占的比重越来越大。地铁列车运行的安全性是地铁的一个重要的性能指标。只有采用了先进的列车控制及监控系统，才能保证列车在运营过程中，实时掌握列车各系统设备的运行状况，保证地铁运营的安全、快捷、准点、舒适。通过对西安地铁一号线列车控制及监控系统的分析，该系统完全能够满足列车运营的需要。下一步我们将在分析地铁列车运行数据的基础上，研究西安地铁车辆各系统的故障次数和车辆易发故障，利用好该系统的功能，为西安地铁列车日后的故障维修工作打下坚实的基础。
参考文献
关键词 地铁;安全线;计算方法
1 安全线的功能
安全线是列车运行隔开设备之一。安全线设置的主要目的是为了防止在车辆段出入线、折返线和支线(岔线)上运行的列车未经允许进入正线与正线列车发生冲突;或者由于进路没有开通时列车冒进导致列车挤占道岔而发生列车出轨事故。在折返线上设置安全线(本文将折返线上设置的超过列车长度的部分也归于安全线的范畴),除了防止与正线列车冲突外,还可以保证列车具有较高速度,以提高线路通过能力。
安全线长度的准确设置不但可以保证日常运营安全,也可以使工程控制在合理的规模,以节约工程投资。
2 安全线设置
安全线通常在以下情况下设置:
1) 当车辆段(场)出入线上的列车在进入正线前需要一度停车,且停车信号机至警冲标的间距小于制动距离时,宜设置安全线(见图1)。该规定适用于出入段线从区间接正线的情况。
2) 当折返线末端与正线接通时,宜设置道岔隔开设备。在通常情况下,道岔隔开设备主要指安全线(见图2)。
3)岔线(支线)在站内接轨,当与正线间为岛式站台,且站台端至警冲标的距离大于或者等于60m时,可不设列车运行隔开设备(见图3);若为侧式站台,宜设置道岔隔开设备(见图4)。
此外,线路末端也需要根据实际列车运营需要设置足够的安全线长度。站前折返以北京地铁亦庄线宋家庄为例,见图5;站后折返以成都地铁1号线广都站为例,见图6。
3 列车运行模式
地铁列车在日常运营中涉及以下四种运行模式:
1)ato(列车自动运行)模式:ato系统根据atp(列车自动保护)提供的地面速度限制信息,自动驾驶列车运行,由司机进行监督。
2)atp模式:由司机人工驾驶列车,按atp的速度信息运行,一旦超速将实行紧急制动,以保证运营安全。
3)非限制模式:列车由人工驾驶,依靠地面显示信号,按照线路允许速度运行,由司机保证运行安全。atp系统大面积故障时用此模式。
4)限速人工驾驶模式:该模式用于无atp地面速度信息的地点或者正线地面设备故障时的超速防护,列车由人工驾驶,按限速25km/h运行。一旦超速,车载atp即实行紧急制动。
非限制模式完全由人工来保证安全,需要司机具有很高的职业素质。这种运行模式下,司机工作强度比较大,发车密度低,一般采用站间闭塞方式行车;在实践中这种运行模式也不作为常用模式,无法给出明确的安全线 理论 计算 长度。
限速人工驾驶模式下,车辆运营安全也有赖于司机操作,且由于速度比较低,行车安全能够得到保证。这种模式同样不作为正线常用模式,其安全保证需要司机的谨慎驾驶。
ato模式、atp模式是日常运营的列车运行模式,列车在安全系统保护下自动运行或者人工驾驶。安全线的设置应为其日常运营提供安全保障,并使整个系统保持比较高的运行效率,以发挥最大的通过能力。
4 设计规范对安全线长度的规定
《地铁设计规范》(以下简为《规范》)对安全线长度的规定如下:“安全线的长度一般不小于40m。在困难条件下,可设置脱轨道岔”。对折返线的有效长度,规定为:“远期列车长度加40m(不含车档长度)”。
在《规范》的条文说明中,没有对安全线的长度作出明确的解释,但是对折返线的有效长度作出如下说明。
”折返线的有效长度主要从以下因素考虑:
1)停车线端距道岔基本轨端留有必要的距离,该距离太短,将 影响 列车加速,从而影响列车折返能力;
2)列车进入折返线通过最后一组道岔时,不希望降低速度以便尽快给其他线开通进路,为此折返线的长度不能太短。
根据以上情况 分析 ,折返线留有足够的长度对保证列车折返安全和折返能力是必要的。原规范根据北京地铁一、二期工程设置折返线的经验,其长度定位列车长加24m。……集多年建设和运营经验,为保证线路折返能力和行车安全,本规范规定折返线有效长度由原远期列车长度加24m,改为加安全距离40m……”
《规范》规定安全线的长度为40m,虽然能够保证安全线正常发挥作用,但是在某些情况下,会造成工程规模的浪费。
《规范》中关于折返线有效长度的规定主要是针对进行站后折返的情况,对于站前折返(例如图5中宋家庄站)及《规范》未明确规定的情况并不适用。此时通过牵引计算,考虑信号系统工作特性来确定安全线长度,应该是更为可行的 方法 。
5 安全线长度分析
5.1 车场线接正线
在这种情况下设置安全线(见图1)主要是防止出入段线列车在未经允许情况下冲入正线,与正线列车发生冲突。出段列车在车辆段转换轨处已经完成控制信号的转换,此时的列车采用ato模式或者atp防护下的人工驾驶模式。列车每次投入运营时都需要在停车信号机前进行一度停车。安全线需要长度的计算与图5中站前折返的情形应该是一样的。在满足道岔结构长度后,也需要满足紧急制动要求,避免车辆撞击车档(只有在困难条件下,才允许车辆以不大于15km/h的速度撞击车档)。
5.2 折返线末端接正线
如图2所示,安全线长度取40m,这不但考虑运营安全,也考虑列车保持足够的速度,从而保证折返能力。从轨道结构看,折返线末端通过道岔与正线连接,道岔全长大约30m,这也限制了安全线的最小长度。如果列车采用atp防护下的人工驾驶模式,根据实际运营经验,为了给司机预留足够的距离,避免车速过低影响折返能力,40m的长度是合适的。如果列车采用ato驾驶模式,列车自动折返,则此距离偏长;实际使用中可以根据车辆制动性能、信号设置及结构计算等综合给以确定。
5.3 岔线在站内接轨
《规范》规定:当与正线间为岛式站台,且站台端至警冲标的距离大于或者等于60m时,可不设列车运行隔开设备(见图3)。但是,如果线路采用地下方式敷设,列车望条件比较差,列车在非限制驾驶模式或者限速人工驾驶模式时,岛式站台岔线接轨形式反而不易保证绝对安全,工程条件允许时仍然应该设置安全线。若为侧式站台,该距离一般小于40m(见图4)。
5.4 线路末端站前折返
如图5所示,列车进站需要在站内定位停车。无论采用ato驾驶模式还是atp保护下的人工驾驶模式,站后安全线的作用都是在进站无法停车时为紧急制动提供制动距离。即使采用atp保护下的人工驾驶模式,安全距离也不用考虑司机心理因素的影响。
现以图5的亦庄线宋家庄站为例,计算站后安全线的长度。计算中重点考虑ato和atp两种驾驶模式。计算的主要思路是:根据列车牵引曲线,在列车速度超过某一地点正常速度5km/h时atp启动紧急制动,制动平均加速度为-1.2m/s2。atp反应时间按照2s考虑。列车侧向过岔速度按照曲线尖轨限速35km/h计。
计算方法:首先对正常进站列车进行牵引计算,得到牵引计算曲线;当atp启动紧急制动时,列车速度超过正常速度5km/h,由此得到紧急制动启动的速度曲线(见图7);根据该曲中某一里程及其对应的速度,利用速度、加速度与距离关系公式,可以得到在该里程紧急制动时需要的制动距离;该距离减去正常制动距离即是该点需要的安全距离。实际计算中,可以利用牵引计算的过程数据,对各里程分别计算需要的安全距离(见表1),并取其最大值作为最终安全线长度。
这种计算方式对ato和atp模式都是适用的,能够使安全线长度足以保证列车的运营安全。
由表1可知,考虑ato和atp两种行车模式下的站后安全线距离至少需要17.6m(不计车档距离)。《规范》虽规定车档可以允许列车以15km/h速度撞击,但实际上由于宋家庄站为站前折返,列车内一般都载有乘客,为保证乘客安全,不考虑列车冲撞车档。
宋家庄站为地下车站,线路条件受气候影响相对较小。如果线路在地面或者高架桥上,因受雨雪天气影响,列车黏着系数会有所降低,此时安全线的长度确定需要考虑这一因素而适当加长。
上述计算结果适合亦庄线宋家庄站情况。在具体的工程案例中,要根据采用的车辆性能、线路平纵断面等情况计算确定安全线长度。
5.5 线路末端站后折返
如图6所示的线路末端站后折返与折返线末端接正线情况(见图2)类似,但是由于折返线末端没有与正线联通,安全线设置完全是为了提高折返能力。在人工驾驶时,考虑为司机提供更好的工作条件,规范中根据实际运营经验规定安全线长度为40m是合适的;如果列车采用自动驾驶,可以 参考 前述计算方法来确定安全线长度。
6 结语
安全线在高密度行车的地铁中对行车安全具有重要意义。地铁在城市中修建,工程投资巨大,场地条件受到周边建筑、管线等限制。合理的安全线长度有助于保证安全,控制投资规模。根据不同的运营需要决定安全线长度,在工程实践中十分必要。鉴于 目前 对于安全线长度的计算没有统一的方法和参数取值,建议在今后修订规范时对安全线的设置作出更为详细准确的规定,并制定可行的计算方法。
参考 文献
[1]gb50157—2003地铁设计规范[s].
[2]沈景炎.城市轨道 交通 车站配线的 研究 [j].城市轨道交通研究,2006(8):11.
[3]北京市市政工程设计研究总院.北京轨道交通亦庄线可行性研究报告[r].北京:北京市政工程设计研究总院,2006.
关键词：高铁调度；指挥；安全
中图分类号： U238 文献标识码： A 文章编号：
调度是铁路日常运输组织的核心部门之一，承担着确保运输的安全与畅通、组织客货运输、保证重点物资运输等重要职责，是实现铁路运输安全生产的关键。随着近年来我国高铁建设的步伐不断加快，相继有多条高铁开通运营。高速铁路所具有的速度快、密度大、技术新、要求严等特点对调度指挥提出了新的严峻挑战。
一. 高铁调度指挥的特点
由于高铁调度指挥均采用调度集中系统(Centralized Traffic Control System，简称CTC)，车站不设值班员，列车调度员由原来的单纯行车指挥者转变为集指挥者与执行者于一身。在既有线调度指挥模式中，列车调度员通过列车调度指挥系统 (Train Operation Dispatching Command System，简称TDCS) 或人工传达方式将调度指挥意图传达给车站值班员，由车站值班员对其管辖范围内的各工种进行布置，组织相关人员按照列车调度员的指挥完成各自的任务。而在高铁的调度集中指挥中，由于车站不设车站值班员，列车调度员除担负既有线列车调度员的职责外，还兼有车站值班员、信号员、调车领导人的职责，CTC 控制区段内所有的信号、道岔等行车设备的操作、调度命令传递、设备施工维修登销记、行车闭塞办理、进路排列和列车预告等工作均由列车调度台(列车调度、助理调度) 直接负责，列车调度员对其管辖范围内的道岔、信号、进路进行集中控制，并直接向司机发出列车运行指令，司机直接向列车调度员反馈情况，减少了车站值班员的作业环节，因此，列车调度员必须加强对现场情况的掌控。例如，2010年1月30日12时00分，G1042次(CRH2型071C/080C)清远站出站时司机报告：清远站SF信号机损坏影响该处列车运行安全。此时上行无列车，列车调度员立即采取措施将下行G1025次在清远站1道扣停。通知相关单位，并根据运统-46登记命令“封锁并上道检查”，邻线相应地点限速160km/h，经车站、工务、电务、公安联合检查，此信号机原地旋转90度，并未倾斜；经处理后于12时36分恢复正常。由此可见，高铁调度指挥与现场实施的零环节特性把高铁调度指挥与确保高铁运输安全推向了最前沿。强化调度指挥，对实现高铁的安全运营十分关键。
二. 确保高铁调度指挥安全的措施
高铁时速高、密度大，动车组列车在区间的最短追踪时间只有3分钟，武汉局按照 “指挥顺畅、反应迅速、运转高效、处置有力”的要求，从构建一体化调度指挥模式出发，集中设置调度台，建立起行车、施工、动车组、客服、供电、应急“六位一体”指挥体系，实行行车、施工、动车组、客服、供电等各系统的信息共享、整体联动和协同动作机制，实现了高铁行车指令统一下达、施工计划统一审批、动车运用统一安排、客服资源统一配置、供电系统统一管理、应急处置统一指挥的调度管理新模式。
（一）树立 “高铁高标准”的理念，执行标准化作业。高速铁路调度员都是从既有线调度岗位人员中经过层层选的具有丰富经验的优秀调度员。调度岗位本身专业性很强、人员流动性差、与外部交流机会少，为达到“高铁高标准”的要求，进一步提高高铁调度员的业务素质，实现高铁调度的作业标准化，让高铁调度员做到“上标准岗、干标准活、讲标准话”，武汉铁路局调度所集全所之力制定了高铁岗位作业标准用语，并不断加以丰富和完善。并且每日利用接班会前、领导干部巡台等时间进行业务知识提问和标准用语问答，不合格者将会被进行严厉的考核。“高标准、严要求”的做法打造出了一批一流的高铁调度员。
（二）规范规章制度，按章作业有章可循。在《铁路客运专线技术管理办法》等一系列基本规章的基础上，武汉局下发了囊括机务、工务、电务、车辆、劳卫、房建和应急管理的69项专业管理规章，并根据高铁运营的实际，修订了4项规章，形成了由一个基本规章，总计79项专业规章组成的相对完整的高铁技术规章体系。调度所根据实践经验总结出了CTC调度台“八必须”、“八禁止”、确保高铁安全的“十要”，将高铁调度指挥核心关键进行归纳总结，简洁明了，大家掌握迅速，烂熟于心，处置问题时有章可循、有据可依、得心应手。
（三）创建科学高效的高铁调度管理机制。在规范规章制度的基础上，通过细化和量化，形成了涵盖高铁各工种、各岗位的作业指导书，对每个工种的每项工作内容细化到点，量化到岗，具体化到人，甚至口令、动作，并制定了高铁调度员动态管理制度，建立高铁岗位考核评价机制，采取多种措施保证高铁岗位始终位于各工种最优秀地位。
1.对高铁调度员的业务学习培训每月不少于1次。培训内容针对实际工作中存在的问题，有针对性的安排，注重补强培训。根据运输组织及设备的变化，不断更新培训内容。对规章的学习、培训列举或分析实例，以加深对规章内容的理解。
2.对高铁相关调度人员实行月考试制度，包括理论考试与实践操作考试两大部分，具体考试内容：规章制度、非正常情况下的应急处理、应知应会及必知必会、实践操作等。考试由技教室组织，考试成绩作为对调度人员工作考核的依据之一。
3.实现淘汰制度。安全、技教和分析室对从事高铁指挥的调度人员的工作进行考核，对不适应的人员及时进行调整，实行了高铁从业人员的末位淘汰制。
4.实现定期下现场制度。下现场制度是提高调度人员业务水平、提升素质的一个有效手段。从事高铁组织指挥的调度人员每季度添乘、深入现场不得少于一次，加强调度与站段有关人员的工作联系，熟悉设备、人员情况，交换工作意见，改进工作作风，解决好日常运输安全生产中存在的问题。下现场前技教室安排好计划，返回后必须对下现场情况进行认真总结，形成报告交技教室。
（四）制定各种非正常行车组织预案，不断完善非正常行车处置卡。高速铁路列车密度大、运行速度快，受天气、设备影响较大，非正常行车时调度指挥考虑不周将会对运输安全造成直接威胁，因此制定各种非正常行车组织预案，并会同各部门进行各种场景的演练是十分必需的，此举可以丰富调度员的应急处置能力，做到有备无患，有的放矢。从武广高铁开通以来，调度所根据运营情况，共制定了 21种应急处置预案，基本涵盖了各种典型突发事件，并根据实际逐步修订并加以完善，在实践中得到了良好检验，做到了应急有备、响应及时、处置高效。
（五）实行干部盯控制度，强化作业的自控、互控、它控。进一步强化了调度在事故救援及应急处置方面的组织协调，落实应急处置分工和专业管理责任，认真落实逐级负责制和防洪岗位责任制，实行非正常行车干部盯控制度。并通过深入全面地开展自控型班组建设，提高班组、岗位的自控能力；加强班组、岗位之间的互控，营造“个体自控、群体互控”的良好环境；强化监控手段，落实干部巡查制度，加强对重点岗位和关键环节的监控，形成自控、互控、监控三位一体的卡控机制。
（六）强化高铁调度指挥安全风险管理，确保高铁运行安全。以行车安全风险管理为重点，建立了有高铁特点的安全风险控制体系，增强了防范安全风险的能力。突出人员、设备和管理三大要素，突出重点领域和关键环节，科学确定安全风险点，制定和落实管控措施，实现对各种安全风险的有效控制。以落实安全管理规范化和作业标准化为重点，强化高铁调度指挥安全风险管理，实现对现场作业的有效控制，确保高铁运行安全。
（七）、强化风险前移，及时消除隐患。一是明确安全责任，层层分解，将责任落实到人，形成一级抓一级、层层抓落实的局面，使每个人都感到自身所肩负的任务，进而把压力内化为控制风险的动力。二是建立安全控制机制，强化责任的监督检查，对已经落实的看效果，对正在落实的查进度，对尚未落实的问原因，尤其对落实不力的要严肃问责，做到工作有布置、有督促、有检查、有奖惩。实现风险前移，使人人肩上有安全担子，个个身上有安全压力，事事有人管，人人有专责，从而保证影响高铁调度指挥的安全隐患能及时消除。
（八） 根据现场运输实际准确指挥，是保证高铁运输安全和高效的重要保障。武汉局调度所与相关站段共同建立起常态性的沟通协调机制，每天组织相关部门和单位参加生产电视电话会议，统一协调运输组织工作；每月召开高铁相关站段联劳会议，共同研究高铁运输中遇到的新情况；与邻局调度所主要领导随时保持热线联系，尤其是在节假日客流骤增情况下的动车组列车临时加开，遇冰冻雨雪、雷暴、强风等恶劣天气情况时的列车运行等非正常情况下，形成密切沟通、高效互动的联系决策机制。
（九）高铁调度先锋台党员队伍切实增强了确保安全的引领示范作用。大力开展高铁先锋主题教育，解决调度安全责任淡化的问题。把提高党员自身素质作为重中之重和基础中的基础，以解决高铁调度安全生产中的实际问题为前提，以强基练功为根本，不断提高党员的技术业务水平，向过硬的素质要安全。建立和完善党内安全教育、信息反馈、安全分析、安全包保、党员评价、责任追究制度，强化对党员的监督和考核，切实增强党员保安全的自觉性和主动性。组织党员针对高铁调度指挥中的急难问题开展攻关，使党员“自身无两违”、“身边无事故”。 实践表明高铁党员队伍在实际过程中切实发挥了重要的模范作用。
三．确保高铁调度指挥安全的思考与建议
（一）切实提高行车设备质量是确保高铁调度指挥安全的基础。
一是注重高铁设备前期设计、建造质量，从本质上保证设备质量安全可靠。对在建、将建的高铁线路，一定要在设计、建设阶段保证设备质量良好，从根本上降低设备故障率。
二是提高设备维修养护质量，减少列车运行阶段设备故障。设备管理部门要充分利用天窗、车辆入库等检修时间对设备进行精修细查，确保列车运行阶段设备安全。
（二）进一步完善防灾系统建设，研究不良天气条件下设备的稳定性，减少不良天气条件对高铁列车运行的影响。
一是建设功能完备的灾害防护系统，尝试在跨越大风地区的线路区段建设防风墙，进一步研究风、雨量监测点的合理布置等；同时，进一步完善地质、恶劣气候条件下的应急组织措施，增强复杂天气条件下的应急处置能力。
二是因不良天气条件对高铁设备稳定性具有很大影响，需进一步总结其影响特征；并对长大高铁线路动车组远程、高速、持续运行条件下，天气变化对设备稳定性的影响进行持续追踪调查，总结经验找出规律。
三是攻克技术难关，将防灾系统风雨监测的实时报警信息传到高铁列车机车上，并能自动生成列控限速信息，由列控系统及时对列车进行限速，减少由调度员人为操作的环节，缩短应急处置的时间，确保列车运行安全。
（三）建议缩减书面调度命令的类型，有利于强化高铁调度指挥，适应高铁快速的特点。既有线列车运行速度低，每个车站都设车站值班员，调度员的命令、意图能及时通过车站值班员传递到乘务员。高速铁路列车调度员既是指挥者又是执行者，调度员管辖多个车站和列车，在许多非正常情况下，按规定均须调度命令。如果严格执行规定，则存在诸多的不可操作性，如同时遇多处大风大雨报警限速时，提示的限速值时刻在变化，如果在已限速区段再发生接触网跳闸，则会造成一个区段存在不同限速值的相互掺杂，列控命令、文本命令的也需要随之变化。而高速铁路不设车站值班员，应急值守人员正常情况下不参与行车工作，区段所有行车工作均由列车调度员统一指挥，运行指挥的对象是列车司机。 现行的《高速铁路调度暂行规则》中规定了5种情况列车调度员不再调度命令。建议根据高速铁路设备的具体情况，进一步缩减书面调度命令的情况，学习国外调度指挥的经验，在一些情况下可用口头指示代替书面调度命令，强化以科学、高效的调度指挥来处置各种情况。
四．结束语
安全工作只有开始，没有结束，只有更好，没有最好。安全是铁路运输永恒主题，高铁调度指挥要坚持安全第一的原则，牢固树立安全思想，以严格合理的管理制度、用先进的高科技力量和高度的责任心来确保高铁的绝对安全，以扎实的工作作风、过硬的业务素质，切实担负起高铁安全畅通的神圣使命，确保高铁调度安全有序可控和长期稳定，使高铁调度指挥水平迈上一个新台阶。
参 考 文 献
1．郭风东、李涛 高速铁路调度指挥安全体系的探讨 【期刊论文】《铁道运输与经济》 第33卷第9期
2.《高速铁路调度暂行规则》铁运【2010】253号文件
关键词：列车监控系统；设备离线；典型故障；网络通讯质量；地铁车辆 文献标识码：A
中图分类号：U279 文章编号：1009-2374（2017）10-0131-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.065
列车监控系统（TCMS）具有对列车牵引系统、制动系统和列车各主要设备进行监视、控制及故障诊断的功能，实现这些功能的前提就是TCMS具有完整可靠的网络拓扑结构，通过MVB（多功能车辆总线）的传输实现数据的交互。西安地铁三号线电客车自试运行以来，发生了多起车辆设备离线故障，对正线行车工作造成了极大的影响。
1 列车监控系统介绍
1.1 列车监控系统原理
西安地铁3号线TCMS系统用于监视车载牵引系统、制动系统和列车内各主要设备的状态，实现车辆的管理、监视和诊断功能。列车总线和车辆总线均采用多功能车辆总线MVB进行数据传输，电气接口为电气中距离EMD介质，双通道冗余。TCMS系统主要包括中央控制单元CCU，实现了车辆的MVB总线管理与列车运行控制功能；中继器RPT将TCMS分为列车总线与车辆总线；RIOM用于实现TCMS与车辆硬线及与车载信号系统数据的交互；HMI用来显示车辆及子系统的状态及提供人机交互的接口。列车事件记录仪ERM实现对列车主要设备的运行状态和故障进行自动信息采集并记录，并可通过便携式测试单元PTU将数据读出和打印。
1.2 列车监控系统网络拓扑结构介绍
西安地铁3号线列车管理系统系统（TCMS）按照IEC61375标准规定的列车通信网络组建。TCMS系统使用了两级总线：其中4个中继器之间使用了列车总线，为MVB列车网络，EMD介质；每个中继器下面有一个车辆总线MVB网络，同样为EMD介质。全车使用了4个中继器RPT，其中Tc车与Mp车共用一个RPT，这样Tc车与Mp车的MVB设备在同一个总线网段上；M车上的所有MVB设备单独在一个总线网段上。主控单元CCU1/2分别位于Tc1/2车，两个CCU都是MVB总线主设备，运行中互为热备。列车总线和车辆总线均使用MVB EMD电缆，采用总线连接器作为MVB连接器，A/B路分别进行传输。
TCMS系统与车辆各设备间采用硬线连接或网络通信，其中多数电气控制设备与TCMS系统间采用硬线连接，连接接口为DI、DO、AX等，具有MVB接口的子系统，如HVAC、PIS、EDCU、VVVF等与TCMS之间直接通过MVB网络相连。出于车辆运行安全考虑，司控器的信号同时通过列车硬线分别传输到VVVF、BCU，这样在网络故障时，在降级模式下可以通过硬线控制车辆运行，将影响正常运行的故障降到最低。
2 离线故障判断机理
从TCMS系统离线故障的判断机理为通过相互连续应答机制进行判断。拿CCU与BCU来举例说明，系统上电后CCU给BCU持续不断地发送一个累加的生命信号值，从0累加到65535循环；同理，BCU也在持续不断地给CCU发送此信号。如果CCU在一段时间内未能收到来自BCU的该信号则判断BCU离线，BCU亦然。
CCU与其他总线设备的离线判断机制同理。目前CCU判断子设备离线的时间周期统一为3s。各子设备判断CCU离线的时间周期不尽相同，例如BCU判断CCU的离线标准为10个刷新周期，接口协议中所确定的刷新周期为64ms，故10个刷新周期0.64s。即CCU如果连续3s没有收到来自BCU的生命信号则判断CCU离线并在TCMS屏幕上弹出“BCU离线”故障；BCU连续0.64s没有收到来自CCU的生命信号则报“MVB总线错误”故障。
3 离线故障成因
离线故障成因为宿设备在约定的刷新周期内不能收到源设备的生命信号导致。其成因如下：
3.1 设备本身故障
设备本身故障，导致无法发送和接收生命信号真实离线。
3.2 网络传输错误
此类故障可归类为物理层传输故障，如由于网络信号传输质量不良如信号中断、信号反射、噪音干扰、信号失真、信号衰减、线路串扰、阻抗不匹配等原因导致的数据不能正常发送。
3.3 各设备间未能按照接口协议正确发送生命信号
此类故障可归类为数据链路层故障，各设备未能按照既定的接口协议和约定发送符合正确编码格式的数据包，各设备不能对数据包正确解析，从而导致该故障。
4 典型离线故障举例
4.1 TCU离线故障
故障现象简述：8月20日15∶22报0309车在桃花潭站下行5车HB状态显示时有时无，15∶30在辛家庙下行6车TCMS报EDCU离线。
故障处理简述：对列车通讯总线进行校核，发现5车1门处MVB列车总线连接器插头接线虚接，导致列车部分子设备通讯中断。重新压接5车1门处MVB列车总线连接器插头接线后列车通讯状态正常。总线断点位于MVB第4网段。此次故障的成因非常明确，即MVB网络通讯总线物理断开导致，重新恢复连接故障消除。
4.2 “MVB总线错误”故障
故障现象简述：8月27日0305车北池头上行出站车辆屏显示6车“MVB总线错误”。
故障处理简述：“MVB总线错误”故障成因为BCU连续10个刷新周期未检测到CCU的生命信号，BCU会报出此故障。查看BCU数据记录，BCU认为来自CCU的生命信号有中断的情况；查看CCU的数据记录，由CCU发送至BCU和来自BCU的生命信号均正常。
先采用排除法将6车网关阀与1车网关阀进行对调。故障并未转移，初步排除网关阀本身的故障。而后对列车MVB总线上各个插头和接线进行排查，检查各线缆接线情况并进行紧固后，查看总线刷新时间及总线冗余情况均恢复到正常状态，故障消除，由此分析问题还是由于总线通讯质量差导致的。
4.3 ROM离线
前期0321车在库内多次发生4、5、6车ROM离线故障，对全车的相关ROM及RPT等网络硬件设备均进行了更换，故障并未消除。对全车MVB总线上所有的总线连接器、各接插件的接线情况进行逐一检查，发现总线连接器存在电缆扭曲、挤压现象，致使电缆局部阻抗变化，影响整个传输线路的阻抗不连续，从而使信号衰减，造成ROM离线问题。
5 离线故障成因分析及当前排查故障的手段
前述三例故障除0309车有非常明确的故障点，成因为网络传输错误中的传输中断导致，其余两例均排除了这种可能。当前排查网络通讯故障的手段比较单一，仅仅只能依靠万用表对网络总线的通断和阻抗匹配阻值是否正确进行测量，仅能判断网络配线是否中断，对于诸如信号反射、噪音干扰、信号失真、信号衰减、线路串扰等情况无对应的测试方法和技术手段，仅靠万用表无法对网络传输的性能进行定性定量的分析。针对此情况与国内几家主机厂及网络设备制造商均有过交流和探讨，总结大致通过以下五种方法进行网络通讯质量的检测：
5.1 FLUKE DTX1800型测试仪
该型号测试仪为FLUKE公司针对以太网网络通讯质量测试开发的一套测试设备，并不是原生针对MVB网络线缆质量而进行测试的设备，后续FLUKE公司对该测试设备的软件进行升级加入了MVB网络测试的相关子项，如串扰、阻抗是否连续等，但并未原生提供针对MVB网络适用的DB9型适配器。对采用总线连接器型式的MVB总线线缆测试支持不佳，测试标准严苛，误判率较高，故该仪器不能对整个MVB网络布线进行定性的测试，通常作为排查故障的辅助手段。
5.2 示波器
通过对网络MVB总线的波形进行检测，查看波形是否达到预期的要求，通过波形本身来判断通讯质量的优劣。目前现场针对该测试缺乏技术支持。
5.3 MVB信号发生器
在网络一端通过不断发送按照协议编码好的数据，另外一端进行接收，通过发送和接收到的数据对比来验证丢包率有多高。
5.4 反射仪
反射现象为当线路中存在阻抗不匹配时，从源端口发送的信号就会返回源端口，从而造成信号传输不良。反射仪用来找寻MVB总线中存在的反射点。
5.5 MVB协议分析仪
MVBf议分析仪用来对MVB网络传输的数据包进行捕获、截取，对数据流进行解析。每个项目的接口定义、端口配置不尽相同，故需要对MVB分析仪进行二次开发，加入适合测试项目的测试规则，才能对总线传输数据对应进行解析。
通过上述一种或几种测试手段的综合使用可以有效地对网络物理层和数据链路层存在的问题进行分析，找到问题的成因而后进行对应的整改。
6 结语
TCMS系统由于网络信号传输质量不良导致的数据不能正常发送，造成设备离线问题会导致安全相关信号传输丢失等问题，影响列车的正常运行。西安地铁三号项目首次使用大连电机牵引研究所提供的列车控制及监控系统，通过对典型设备离线问题的梳理整改，提高了现场对问题的判断和故障排查能力，通过对监控软件的不断更新，完善了TCMS系统的监控设计，确保列车运营安全可靠。
参考文献
[1] 西安市地下铁道有限责任公司.西安地铁三号线车辆合同文件[S].2014.
[2] 刘琦，赵磊.国产化列车控制及监控系统的监控设计改进[J].城市轨道交通研究，2013，（10）.
1RAMS管理体系
1.1建立公司RAMS管理体系
RAMS管理的涉及面很广，它与公司设计开发、生产制造、质量管理和采购部(子系统供方管理)发生联系，当前也与公司的培训部门有关。因此，需要成立一个公司级的RAMS领导机构。它是全公司开展RAMS工作的基础和保障。该领导机构建议以总经理或总工程师为首，由设计开发部门、工艺技术部门、质量管理部门、采购部门(子系统供方管理)的负责人或骨干组成，日常业务可由质量管理部管理。RAMS管理组织架构如表1所示。
1.2对供应商的RAMS监管
根据列车故障信息统计，约70%以上的列车故障来源于子系统供方。以系统集成为主的公司，应加强子系统供方的监管，并要有相应专业背景的工作团队。
1.2.1推荐的分包商
每个公司都有专门的供方管理机构，也有专用的《供方管理程序》，需要在供方选择、评估、确定的流程中增加RAMS和全寿命周期费用(LCC)要求。
1.2.2对供应商的RAMS管理
(1)与供应商签订的技术合同(协议)中，应详述RAMS工作要求，将系统的总体RAM(可靠性、可用性、可维修性)指标分配给各子系统，保证总体RAM目标理论上满足要求。
(2)要求供应商及时开展RAMS工作，协调、监督并审核供应商的RAMS活动和提交文件。
(3)项目执行过程中，供应商应定期(如每月)参加RAMS工作会议，推进RAMS工作，使RAMS工作与项目同步，保证其与供应商之间的接口有良好的沟通。
(4)对子系统提供的RAM指标进行总体预计和分析，通过预计发现系统薄弱环节，改进有潜力的子系统，以保证总体RAM指标满足要求。最终，总体RAM指标应满足设计最低可接受值。RAM指标通过，设计定型完成。
1.2.3供应商的RAMS工作
鉴于当前国内轨道交通行业的现状，不建议对子系统RAM指标进行单独的验证。建议子系统RAM指标随整车运营考核，每月月末进行RAM评估，连续12个月达到子系统RAMS指标视为合格;子系统RAMS指标未达到要求的，子系统供方应进行改进，直至达到RAM指标。
1.3内部RAMS审核
内审是在公司内部推行RAMS工作的一项重要手段。适时进行RAMS审核，可发现问题，实施跟踪，纠正不合格项，并验证纠正措施的实施。审核内容分为例行审核、动态审核和追加审核。为方便推进RAMS工作和不增加额外的工作量，此项工作建议与质量内审结合进行。
2列车的安全性
2.1安全风险管理
随着轨道交通安全性标准(GB/T21562—2008，IEC62278:2002，EN50126)的出台，安全风险管理将成为轨道交通提升安全性不可缺少的设计及管理技术。传统安全管理与现代风险管理的对比见表2。
2.2安全性分析方法
2.2.1隐患识别
收集和汇总公司产品或同类产品在国内外已发生的安全事故信息，组织相关技术人员进行初步的分析，建立主要隐患清单(见表3)，供技术人员设计时考虑。在隐患识别方面，应重点考虑单点故障及重要安全电路(如车门控制、车门环路、制动环路等)导致的隐患。
2.2.2隐患登记及减轻措施方案
根据隐患清单建立公司内或同行业的《隐患登记册》。隐患登记的主要内容包括:编号、部件、隐患类别、隐患说明、可能原因、影响或后果、原有风险等级、建议减轻措施、剩余风险等级、管控单位、减轻措施类别、验证减轻措施方法、状态完成情况等。建议采用表格形式，方便设计师填写和RAMS工程师跟进管理。
2.2.3风险等级评估
风险分析按照GB/T21562—2008及IEC62278:2002方法执行。采用“频率－后果”矩阵的形式，评估风险分析结果、风险分类和风险验收。风险矩阵见表4。表中，R1表示必须消除的风险;R2表示当风险减少不可行时，应经轨道交通主管部门或安全规章主管部门同意后方可接受;R3表示采用充分控制并经轨道交通主管部门同意后方可接受;R4表示有或无轨道交通主管部门同意都可接受的风险。
2.2.4隐患的减轻措施
由RAMS工程师组织设计师、工艺师等提出减轻风险的措施，首先考虑设计，其次是制造，最后考虑运营及维修方面。各阶段考虑的主要内容为:(1)设计———冗余，保护设施，材料分析，负载分析计算;(2)制造———工艺标准，检测，验收，试验;(3)运营———危害的处理程序，警告标志，员工训练;(4)维修———定期维修，检查，测试设备，维修程序。
2.2.5验证减轻措施
每一个隐患减轻措施都应有对应的安全验证方法。由RAMS工程师对其进行跟踪管理和落实，并对完成状态进行统计和通报，直到所有减轻措施正式完成。安全验证的主要方法包括:(1)实验室内进行的试验;(2)供货商厂内进行的试验;(3)调试试验;(4)型式试验;(5)模拟试验。
2.2.6安全原则及规范要求的符合性评估
首先应列举所采用的设计原则、运营安全原则、工业守则或法例。在设计完成前，应逐条评估系统设计是否符合相关的安全要求。已识别的安全要求或功能，应在试验阶段对其进行安全验证，证明设计符合所需的安全功能或标准要求。安全验证可包括在安全关键设备的型式试验和调试试验中。在车辆试运营前，应完成全部安全验证工作，并确认完全符合所需的安全功能和标准要求。以上内容建议用表格形式完成，形象直观，便于管理。
2.2.7安全分析报告内容
安全分析报告通常包括以下两部分内容:第一部分，安全原则及规范要求的符合性评估;第二部分，故障树分析(FTA)报告。
2.3安全性小结
产品安全是公司运作的前提和基础，在设计过程中应有一票否决权。如果产品存在风险等级不能接受的安全隐患，那就无从谈起产品的性能、可靠性、维修性等。产品安全性工作复杂、繁琐，许多细节往往容易被忽略。应将安全工作视为公司的“国防、公安”，将其作为重点工作来抓，如果只是当成“保安”工作来抓，产品安全性工作将很难开展或大打折扣。
3列车的可靠性、可用性及可维修性(RAM)
3.1列车系统RAM分析及方法
3.1.1子系统的可靠性分配
对全车各组成子系统进行分类，建立全车的基本可靠性模型和框图。该模型为全串联模型。结合可靠性框图，根据列车的合同指标平均无故障时间(MTBF)，对整车的可靠性指标进行逐级分配，完成从整体到局部的分解。可靠性分配常用公式为:λi=Ki•λs式中:λi———子系统故障率;λs———整车故障率;Ki———子系统故障率百分比。对有产品故障数据库的公司，建议用比例法进行分配;对暂时没有产品故障数据库的公司，建议用评分法计算故障百分比。可靠性分配使各供应商和各开发人员明确设计要求，保证总体RAM目标理论上满足要求。
3.1.2故障模式及影响分析
故障模式及影响分析(FMEA)是在产品设计或工艺设计过程中，通过对产品所有组成单元或工序潜在的各种故障模式及其影响进行分析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品安全性和可靠性的一种设计方法或工艺分析方法。它是一种预防性技术，是事先的行为，也是开展故障导向安全设计的基础。FMEA为系统的可靠性预计和安全性评价提供依据。建议车辆公司参考汽车行业的FMEA表格建立适合本公司的FMEA表。FMEA分析过程注意事项如下:(1)应建立产品分层架构表或工序表(这样不会造成漏件或漏工序);(2)应建立产品的故障模式库(有助于设计师分析时考虑全面);(3)必须由设计师、工艺师填写FMEA表(有助于FMEA技术在设计、工艺中应用);(4)对FMEA表中提出的设计、工艺改进措施，应进行审查和验证。
3.1.3系统的可靠性预计
可靠性预计是针对产品成熟期的可靠性水平进行的，设计完成时，应完成产品的可靠性预计。预计时应考虑设计、工艺改进的潜力和整个研发过程中的可靠性增长。
3.2列车系统RAM预计实例
轨道交通车辆系统极为复杂，元器件数量过多，任务可靠性框图也较复杂。本文介绍一种实用预计方法。(1)建立产品RAM预计表:建立表5所示的产品RAM预计表，按子系统部件组件零件，建立整车的分层架构，分层至可更换组件层面(表5的第二列)。
(2)填写产品RAM预计表:设计师填写产品
RAM预计表，并在产品故障影响栏中(掉线、晚点)作出标记，纳入任务可靠性考虑，并作为任务可靠性预计的依据。
(3)掉线(或延误)任务可靠性预计:应用元件计数法，将表5中掉线(或延误)栏中标记为Y的工作失效率相加，将影响列车掉线(或晚点)的元器件工作失效率相加，计算整车的掉线(或延误)λ或MTBF。根据现车统计，掉线(或延误)的MTBF约为10000h。
(4)基本可靠性预计:根据表5中的数据，应用元件计数法，将所有零部件故障率相加，计算整车的λ或MTBF。根据现车统计，整车的MTBF在100～200h之间。
(5)维修性预计:根据表5中的数据，按以下公式，利用EXCEL表格可很方便地计算平均修复时间(MTTR，式中表示为tMTTR)。tMTTRs=∑ni=1(tMTTRi•λi•Ni)∑ni=1(λi•Ni)式中:Ni———设备数量。
(6)备品备件预计:根据表5中产品每年的故障数，建立备品备件库，避免浪费。
(7)可用性计算:通过上述计算得到MTBF和MTTR，按公式可计算列车的可用性。车辆的可用性约为96%。
3.3可靠性试验
实际工程中，部分产品会出现在型式试验和寿命试验中表现良好、但在实际运营中故障率较高的情况。因此，建议对关键电子设备进行必要的高加速寿命试验(HALT)。HALT是一种发现缺陷的工序，它通过设置逐级递增的加严的环境应力，来加速暴露试验样品的缺陷和薄弱点，并从设计、工艺和用料等诸方面进行分析和改进，从而达到提升可靠性的目的。其最大的特点是设置高于样品设计运行极限的环境应力，从而使暴露故障的时间大大短于正常可靠性应力条件下所需的时间。
3.4RAM验证
RAM验证期一般从上线运营开始计算，为期2年。此阶段列车故障信息收集相对容易和全面，可靠性增长形象直观，容易接受，效果明显(见图1)。RAM验证期前半年为车辆早期故障期，半年后车辆故障率趋于稳定，进入车辆故障率的稳定期。上线运营后，每月月末应计算车辆可靠性指标，将车辆运营的实际故障率与车辆合同值进行比较(如图1所示)，待车辆运营实际故障率持续低于合同要求值连续12个月，车辆可靠性通过考核。同时，通过故障曲线可以评估本型号车辆的可靠性水平。
4故障报告及纠正措施系统
建立产品的故障数据库，是公司开展RAMS工作的基础。故障报告及纠正措施系统(FRACAS)为产品的预计提供依据，让产品故障信息在公司内的设计、工艺部门充分流通运转，不断改进，提高产品的RAM指标。故障信息包括:每个故障发生的时间、公里数、对列车服务的影响、维护员工到达现场的反应时间、修复时间、关联故障、故障起因、整改措施等。FRACAS运行的简化流程图见图2。
关键词：客运专线系统工程安全保障体系
Abstract:Applyingthetechnologyofhigh-speedrailway,thesafeandpunctualoperationwithhighspeedofSHI-TAIdedicatedpassengerrailwaylinewillbeensuredbythemeticulousdesign,implementedconstruction,high-standardinfrastructuresaswellashigh-qualitytechnicalequipments,theimprovementofsystemandmanagement.Inviewofthecharacteristicofdedicatedpassengerrailwaylineandcombinedwiththeforeignadvancedexperiencesofhigh-speedtrain,thearticleputsforwardthesafetyassurancesystemofdedicatedpassengerrailwaylineandintrudesitscompositionandcontents.
Keywords:DedicatedPassengerRailwayLine;EngineeringSystem;SafetyAssuranceSystem
1绪论
保证旅客和货物的安全是运输服务行业最基本的要求。铁路运输有运量大、路程远等特点，一旦出现安全事故将产生巨大经济损失和恶劣的社会影响，因此安全成为铁路运输的生命线。当铁路处于低速阶段时，铁路发挥的功能远远未达到极限能力，不安全因素较少，无论是人还是设备都有足够的能力来应付事故或突发事件，通过依靠设备技术条件和维修保养标准与限度，依靠人的操作规范和行为指南，可以保障铁路的安全运转。然而当铁路在高速运行下，运行速度通常是普通铁路的2倍多，无论是人、设备还是环境造成的不安全因素剧增。一旦发生设备异常、违章操作和外界环境的突发事件，可供纠正和避免事故的时间很短，可供选择的方式也很有限，所造成的后果将是灾难性的。
自1964年世界第一条高速铁路诞生以来，经过40多年的发展，高速铁路已经遍布世界主要发达国家，累计运送旅客上百亿人次。当安全、快速、舒适成为时代对于运输业的要求，高速铁路因此成为世界铁路发展的主流和趋势。我国客运专线均采用高速铁路的技术体系，保证列车行车安全是客运专线设计施工、设备制造、系统开发和运营管理的前提条件。因此，运用系统工程的理论，借鉴国外高速铁路安全运行的经验，构建我国客运专线安全保障体系，做到防患于未然，具有十分重要的意义。
2国外高速铁路安全保障体系
世界各国在设计、建设和运营高速铁路时，均把确保旅客生命财产和行车安全放在首位，把安全技术作为高速铁路的重要技术加以系统研究、精心设计并在建设施工和运营管理运用之中不断完善，通过实现基础设施高标准、技术装备高质量、运行管理自动化和安全监控实时化，来保证高速列车安全。
2.1日本新干线行车安全保障体系
日本对高速铁路行车安全保障体系的研究和建设注重系统性，将安全保障的概念融于整个高速铁路运营管理系统之中。日本新干线高速铁路在其30多年的发展历程中，没有发生一起旅客死亡事故，其安全保障体系功不可没。日本的新干线行车安全保障体系大致经历了三个发展阶段：
（1）列车自动控制(ATC)和调度集中(CTC)
日本铁路在既有线列车上装备了大量的ATC设备，接收和处理列车当前位置的有关信息；随着电子技术的进步，东海道新干线1964年开通伊始就使用了CTC，完成集中控制、列车运行集中监视和信号设备故障监视等功能，实现以调度所为中心对列车安全的保障。
（2）计算机辅助的运营管理系统(COMTRAC)
1972年新干线岗山枢纽开始使用COMTRAC系统，并在随后20多年中不断地开发和完善。COMTRAC系统是一个功能较为完备的综合系统，包括运行图生成与变更，车辆安全与运用、列车运行控制与监视、旅客引导信息控制等运营管理功能以及CTC、电力调度、车辆、接触网、线路状态检查、灾害监测等安全功能。
（3）计算机化的安全、维护与运营系统(COSMOS)
1995年东日本铁路公司成功开发了COSMOS系统。COSMOS系统利用先进的网络技术将几乎所有与运营和安全相关的系统综合起来，包括计划生成、运营管理、维护作管理、设备管理、电力控制、中央信息监视、车辆管理和车站作业管理8个子系统，是一种全新概念上铁路安全、维护与运营系统。
2.2法国TGV列车行车安全保障体系
法国高速铁路创造了当前世界轮轨系交通的最高试验速度515.3Km/h，运营速度也达到300--320Km/h，其安全保障体系以TVM--430机车信号自动控制系统为核心，依靠车--地之间可靠的通信将列车、沿线设备和控制中心联系起来，还增加了设备监测和报警子系统，进一步强化列车运行安全的保障功能。车载设备包括TVM--430机车信号、故障监测和诊断装置、车载局域网等；沿线分布了接触网电压监测、热轴监测、降雨监测、降雪监测、大风监测、立交桥下落物监测等各种监测设备；控制中心主要包括行车调度、电力调度和中央维护监督三部分，并通过网络传递信息。
2.3德国ICE行车安全保障体系
德国高速铁路不同于日、法两国，属客、货混运型，且隧道约占线路长度的1/3，因此，隧道内的行车安全成为其安全保障的重点，除了采用安全监测系统外，还制定了严格有效的防范措施以及运营措施。德国ICE高速列车在高速线上采用了防灾报警系统(MAS90)，其主要特点是利用功能强大的车载故障监测和诊断系统，通过无线通信与地面维修中心构成集行车控制、故障监测、维护等功能于一体的行车安全保障体系，除可监督线路装备的运用状态外，还可识别和及时报告环境对行车安全的影响，以及移动设备发生破损的情况。
3国内铁路安全保障现状
随着RITS在我国的发展，我国在铁路紧急救援与行车安全领域已经进行了初步的研发，相应技术在铁路上得到了探索性的应用，其中典型的是沪宁铁路行车安全综合监控系统，包括以下几个子系统：
（1）行车安全监测系统：行车安全监测系统定期、经常性地对固定设施、移动设备进行有效的监测，建立起“车对地”、“车对车”、“地对车”、“地对地”的行车安全监测闭环系统，使与行车安全有关的装备处于监控之中。
（2）行车安全信息系统：行车安全信息系统由信息采集、传输网络和安全信息管理中心构成。传输网络将采集到的人员操控、设备工况以及环境状况等数据，传送到安全信息管理中心，由其对数据进行分析和评估，并评定其危险等级，供行车、维修、救援等部门决策。
（3）救援维修支持系统：利用监测信息和管理系统，为维修、救援等提供决策支持，并进行维修体制创新。
总体来说，我国对于铁路安全防灾的研究仍停留在局部性和理论性研究阶段，尚未形成系统、动态性的良性局面。而铁路已有的安全监测体系的信息准确性、实时性差，不能满足铁路客运专线运营管理的需要。因此，进行全面系统的研究，提出适合与我国铁路客运专线运营管理模式及自然环境的安全保障体系方案，是我国铁路客运专线建设的一个重要环节。
4构建石太客运专线安全保障体系
石太客运专线连接河北、山西两省省会，是全国“四纵四横”快速客运骨架网之一，是铁路网“八纵八横”主通道的重要组成部分，也是我国煤炭运输的一条主通道，对促进河北、山西两省区域经济协调发展，对保障国家重点物资运输都具有十分重要的作用。客运专线全长189.79公里，采用高速铁路的技术体系：设计为近期兼顾货运，行车速度200km/h以上，电力牵引，动车组高速列车，SS9中速列车，DJ1货运机车；采用融资、建设、管理一体化，企业化经营的新模式。
石太客运专线桥梁和隧道所占的比例比较大，仅隧道就占总里程的39.3%，且地质情况多变，技术复杂，安全问题也随之加剧：（1）客运专线运行速度高，行车密度大，对控制设备的依赖性大大增加，对线、桥、隧和通信信号等基础设备设施要求也更加严格；（2）客运专线沿线自然环境、地理环境的变化将会给行车安全造成严重影响，且客运专线的事故往往涉及到人员伤亡；（3）石太客运专线设计初期采用客货混行，其行车组织影响因素较多，存在着很多不安全因素。
4.1运用系统工程的理论
系统工程是组织管理系统的技术方法，它从系统整体出发，根据总体目标的需求，以计算机为工具，综合集成自然科学、工程技术、社会科学、管理学、经济学等领域的知识和技术，进行系统研究和建设。
目前，我国普通铁路在车、机、工、电等方面都开发了相应的安全保障系统，如自动停车装置、热轴监测系统、滑坡监测系统等等，然而大多数安全保障技术却没有完全实现相互的协调，基本上处于各自为政的局面。石太客运专线安全保障体系涉及到高速列车的机车车辆、弓网关系、供变电、线路轨道结构和桥梁隧道、运输组织、列车控制、行车指挥、设备维修养护、环境监测、现代化检测技术、动力学、机电一体化等高新技术以及管理人员和管理理念等，是以现代化高新科技为依托的复杂的系统工程。
运用系统工程的理论和方法，分析研究石太客运专线生产的各个环节以及客运专线技术的各个方面，可以将石太客运专线安全保障体系认为是人(人员)--机(设备)--环(环境)--管（管理）四为一体的系统，即一个以“管理”为中枢、“人”为核心、“机”为基础、“环境”为条件组成的总体性的安全保障体系。
（1）人员因素：在石太客运专线生产和运营中，安全管理的各项规章制度和措施，最终都要落实到管理人员身上。根据安全相关理论，人的差错率在10-2--10-3左右；有关统计数据也表明，在1989--1998年间，我国铁路由于人为因素造成的行车重大、大事故占事故总数的42.2%；如2006年4月11日两辆列车在京九铁路广东境内发生的追尾事故，造成20余名旅客和工作人员受伤，列车机车受损，主要原因也是机车乘务员违章作业造成的。因此，“人”是安全保障体系的核心，管理人员和生产人员对待安全工作的态度和具体行为，将直接影响到客运专线的安全状况。
（2）设备因素：设备的差错率一般远低于人的差错率。但是由于客运专线设备多且复杂，设备数量基数大，导致其发生事故概率也较大；而且客运专线运行速度高，行车密度大，对控制设备的依赖性和对线、桥、隧、机车和通信信号等基础设备设施要求也更加严格。石太客运专线所保障的是人身安全，因此其设备设施是安全的基础保障。
（3）环境因素：外界自然环境（风、雨、雪、洪水、地震、滑坡、泥石流等）的异常变化，会危及客运专线的行车安全，并诱发安全事故。如大风会破坏列车的车体，积雪将影响道岔的正常工作；又如2006年4月12日T70次列车被困乌鲁木齐“百里风区”沙尘暴将近33小时。石太客运专线要追求“零事故率”，必须考虑环境因素，尤其是恶劣气候对客运专线运行的影响，建立灾害快速反应系统，突出客运专线在灾害天气下运输的优越性。
（4）管理因素：“人”、“机”、“环境”往往是造成事故的直接原因，而“管理”看似是间接原因，但追根溯源却是根本的、本质的原因。石太客运专线安全保障体系只有在管理要素的作业下，与“人”、“机”、“环境”的有机结合下，才能保障客运专线的安全。
4.2安全保障体系的基本框架
运用系统工程的理论，借鉴国外高速铁路运行安全保障的成功经验，结合客运专线安全因素分析，构建石太客运专线安全保障体系的基本框架如下图所示：
图1石太客运专线安全保障体系框架图
（1）基础设施安全技术子系统是石太客运专线安全运营的基础保障，包括轮轨系安全、列车机车安全、列车制动安全、牵引供电及弓网安全和路线、桥梁、隧道设计及施工安全。主要应用国内外相关的先进技术对基础设施和设备设计、建设的安全技术进行管理，对机车、车辆、线路等行车过程中的执行“元件”实行安全控制以保障石太客运专线的安全，即实现石太客运专线的硬件设施的安全可靠。
（2）综合安全保障子系统以人的管理为核心的，集成环境控制、设施设备监测与诊断、自然环境等监控，以及风险预测、紧急事件处理和管理的综合系统。通过行之有效的行车调度指挥，对行车有关的固定设施、移动设施进行实时监测，并对外界的自然环境进行监控、预测和防治，建立事故应急处理、救援应急预案以保证石太客运专线运行的安全。
（3）安全评估子系统对石太客运专线的安全保障系统进行评估、预测并找出系统存在的薄弱环节，对事故预防工作做指导；对安全工作情况进行监督考核，通过一系列的奖惩机制切实保障石太客运专线的安全；对发生的事故安全问题进行科学分析和总结，找出应对方法并提出改进方案。
5结论与建议
石太客运专线安全保障体系是一个集成基础设备设施、安全技术硬件系统和人员、管理软件系统的复杂大系统。目前，客运专线相关的工艺和技术已日趋成熟，因此在管理理念、管理人员选择、管理制度制定、安全文化建设等软环境方面就显得尤为重要。
（1）健全安全管理制度
安全规章制度是对各项安全管理工作所作的规定，是全体管理人员和基层操作人员在安全方面的行动准则，也是石太公司规章制度的重要组成部分。石太客运专线应制定系统的安全制度，规定组织、管理和技术方面的安全要求，使各级管理人员在安全工作中做到有章可循，使安全工作做到统一行动、统一指挥，最大限度的预防各类事故的发生，保证客运专线的正常运行。
（2）强化风险预警机制研究
客运专线行车事故和影响行车的自然灾害（风、雪、雨、洪水、地震等）一旦发生，将有可能造成重大人员伤亡、设备损坏、经济损失和恶劣的社会影响。石太客运专线应建立对风险事故的研究，对风险进行等级合理的划分，并根据风险等级制定一系列的应急救援预案，最大限度减少事故带来的经济损失和社会影响。
（3）加强以人为本的安全生产文化建设
客运专线要把安全生产提高到安全文化的战略高度来认识，突出“以人为本”的原则，提高企业的安全生产管理水平，构建具有客运专线特色的企业文化，使石太公司管理人员从安全生产的深层次观察问题、思考问题，把安全生产诸要素通过机制形成责任链条，突出人在安全载体中的调整作用，强化了职工的责任意识和危机意识，激活了人这一安全主体的原动力。
（北京交通大学交通运输学院，唐会）
参考文献：
[1]张新芳，高速铁路、客运专线防灾安全监控系统设计探讨[J]，铁道工程学报，2006，（2），71-74
[2]王山，孙全欣，高速铁路运行安全系统的研究[J]，内蒙古科技与经济，2003，（4），69-71
[3]穆恩生，高速客运专线的行车安全保障体系[J]，世界轨道交通，2005，（3），20-22
[4]何宇强，毛保华，大规模客流条件下铁路车站旅客安全保障体系的研究[J]，中国安全科学学报，2005，15（9），17-20
关键词：制动策略；空电制动；制动模式
中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0091-01
1 引言
多铰接轻轨列车为5辆编组，每辆车由两个动力转向架和一个非动力转向架组成，车辆定距为8m，车辆具有转弯半径小，运动灵活的特点，适合当地线路弯曲条件。列车在动力配置上动拖比为2：1，可以满足当地线路坡度条件。
2 制动系统组成
制动系统由风源模块、制动控制装置、基础制动、撒砂系统及管路附件组成，列车由5辆车，其编组形式为MD-M-M-M-MD，每辆车配置一台风源。每个转向架设置EP2002控制阀，其中包括网关阀、RIO阀和智能阀，每个控制阀控制本转向架的空气制动施加和缓解。辅助控制单元进行停放制动控制和空簧供风的调节。撒砂装置安装在MD车车下，为前端第1根轴提供撒砂，提高轮轨黏着。
3 制动系统功能
制动系统制动力组成包括：电制动、空气制动和磁轨制动。
制动系统的控制功能：制动控制，撒砂控制、防滑控制。
3.1 常用制动
常用制动是列车正常运行时的一种制动形式，通过司机操纵牵引制动手柄，制动力设定与制动控制手柄的扳动角度成比例，制动指令通过电位器传输为网络系统，制动系统监控网络系统的制动指令，制动系统根据当前车重确定总制动力，再结合牵引系统反馈的电制恿Υ笮∪ゼ扑惚敬沃贫所需的空气制动力大小，并将空气制动力进行分配后进行施加。
3.2 紧急制动
紧急制动是最大限度的确保乘客、司机以及其他人员的安全的制动模式，紧急制动是在非常用制动工况下由相应特定工况触发下执行的制动级别高于常用制动的制动模式。
3.2.1 紧急制动1&2
此制动为乘客紧急制动、紧急开门机构、司机Deadman装置及超速等设备触发的最大常用制动，也被称作“自动常用制动”。此制动触发最大常用制动。
超速情况包括：ATP检测超速施加的100%最大常用制动、TCMS检测超速等，其中TCMS超速还包括司机通过HMI手动设定的临时限速值。
车速大于5km/h后，紧急开门机构锁定，无法转动。当车速小于5km/h时，紧急开门机构可用，如果此时拉动紧急开门机构，司机可以在5s内旁路此信号，如果司机未在5s内旁路此信号，则整车施加紧急制动1&2并且直至列车静止。
3.2.2 紧急制动3&4
紧急制动3&4为停放制动意外施加、乘客紧急制动、门关闭信号失效、总风压力低、ATP紧急制动以及司控器EB位触发的，制动形式包括电制动、空气制动和磁轨制动，制动过程中有负载调节和防滑功能，制动过程一直施加直至列车静止。
当列车速度超过5km/h时，如果停放制动意外施加，此时触发紧急制动3&4，直至列车停止。
当司机扳动牵引/制动手柄至EB位时，列车触发紧急制动3&4。
当列车从静止状态启动后运行距离小于60m内，乘客紧急制动手柄拉下，此时列车触发紧急制动3&4，直至列车停止。
当总风管断裂或制动设备漏风会导致总风压力下降，当总风管压力低于6bar时，触发紧急制动3&4。
ATP设备会触发紧急制动3&4。
3.3 安全制动
安全制动相对常用制动和紧急制动来说是更高级别的制动，安全制动采用独立的列车硬线环路进行控制，脱离了整车网络和制动内部网络，保证了安全制动施加的可靠性。安全制动一旦施加，直至列车停止。安全制动仅触发空气制动和磁轨制动，制动施加过程中防滑保护、载荷控制可用。安全制动无电制动施加。这种制动模式完全独立于电网之外，确保了制动模式的完整性。
当司机按下司机台安全制动蘑菇头按钮后，整列车施加安全制动。当车辆分离导致安全制动环路失电会触发安全制动。
3.4 保持制动
保持制动为车辆停车时，当车速小于1km/h时而自动施加的空气制动，保证车辆到站停车时可以完全静止，防止发生滑行和倒溜，也是确保车辆在坡道停车时状态可控，确保牵引制动手柄处于惰行位时车辆可以静止停住。
3.5 停放制动
停放制动是通过辅助控制单元控制停放制动缸的充排气来实现停放制动的缓解和施加，通过司机台上的停放制动施加/缓解按钮控制分别控制停放制动施加/缓解列车线的得电。
3.6 撒砂
撒砂的触发是通过撒砂电磁阀实现的。当列车激活时，本端的撒砂可用，司机台设置长时/短时撒砂按钮，司机可以选择长时撒砂或是短时撒砂。当车轮发生滑行时自动撒砂，当滑行结束后停止撒砂。当发生紧急制动3&4或安全制动是自动撒砂，当列车静止时停止撒砂。砂箱上安装砂位传感器，当砂量低于砂量位置传感器位置时，HMI上显示警示信息。
4 结语
多铰接轻轨制动系统参照EN 13452标准，规范了各制动模式的功能和触发方式，保证了制动系统完整性，做到了制动系统配置与系统性能之间的衔接，为后期产品优化和改型提供技术支撑。
参考文献
[1]EN 13452-1，铁路设施 制动公共运输制动系统 性能要求[S].
于是，当金旅这位素来低调用功、潜心专注的专用校车创造者，犹如一位儒雅的大师，将自己精耕细作之后的满意作品（金旅XML6101“长头”校车、XML6901雪狐系列校车），首次呈现于大众面前，从产品的影子，更让人感受到的则是其追求“高品质安全校车”背后的深意。
2011年，以人的生命为代价，换来了对客车业影响至深的两件大事。一件是，校车在社会舆论中以意想不到的速度催生出客车新兴市场；另一件是，卧铺客车在安全的追问中断送了前程。尽管呈现结果“一生一死”，但两者都与“安全”话题紧密关联。
安全，是金旅公司总经理叶宏廷挂在嘴边最多的词之一。对于叶宏廷总经理带领的金旅团队而言，客车安全，尤其是校车安全，这不是一个可以探讨的问题，而是必须要做到的东西，是企业追求的最基本方向。从公司，从行业层面，都应该把它放在最高的位置来对待。
基于此，在企业发展19载，金旅一直把安全视为企业诚信的试金石，不断以高安全标准指导产品车身结构设计、参数配置与工艺生产，用专业、睿智的态度打造安全客车。从金旅客车发展轨迹看，无论是内在的工艺革新，追求的全承载式装配工艺，抑或是不断丰富的高品质产品系列，金旅始终坚持“安全至上”的制造理念。
而在校车领域，对于校车未来趋势早有着深入思考的金旅客车，在校车发展战略上非常明确。早在公司校车产品项目启动之时，金旅就坚持倡导“品质校车”理念，提出“以人为本，安全至上”的校车品质诉求，强调金旅校车的研发，一切以保护学童乘车安全为主要出发点。
而正是这些潜在的技术力量的储备，让金旅能够在市场需要的情况下，迅速调动相关技术人才提出有针对性的系统解决方案。
2011年底在面对校车新高标准（初稿）的挑战下，早已做好一切基础准备的金旅并不恐慌，而是快速应对，一切也皆是“水到渠成”。面对长短鼻子校车的针锋相对，金旅客车淡定自如，因为无论最终市场是选择推崇长头卡车，还是转而支持平头卡车，金旅都已做好了相应的产品储备。
