两种计算机联锁系统的可靠性及安全性分析探究.pdf

2 0 0 9年 8月 第 4 5卷第 8期 铁 道 通 信 信 号 RAI LWAY SI GNALLI NG ＆ C0MMUNI CATI ON Au g u s t 2 0 09 Vo I ． 45 No ． 8 两种计算机联锁系统的可靠性及安全性分析 张煜鲲 自1 9 2 9年继 电集中联锁设备 问世以来 ，经过 不断改进 ，铁路信号联锁设备在安全 、可靠程度以 及操作等方面都 日趋成熟 与之相比，计算机联锁 控制系统功⋯， 、 10 更趋完善 、易于故障检测和处理 ， 并且实现了管理的现代化，性能价格比更加优越 铁路计算机联锁控制系统 的可靠性指在规定条件 下、规定时间内，系统完成规定功能的概率而安 全性则指在规定条件下 、规定时间内，在发生故障 时不会导致产生危险侧输 出的概率 提高系统的可靠性 ，主要是通过提高电子元件 的质量和使用寿命 ，使设备 、系统的功能能够正常 发挥在我国主要采取避错和容错技术 避错技术 主要通过质量控制、环境保护和减载使用等手段消 除故障，延长系统的使用时间；容错技术则分为故 障屏蔽技术和系统重组技术故障屏蔽技术是一种 静态冗余技术 ，而系统重组技术则是动态冗余技 术。

无论是哪种容错技术 ，其核心均是资源冗余 ， 因此 ，在保障计算机联锁控制系统的可靠性方面 ， 冗余技术起到至关重要的作用 提高系统的安全性 ， 主要采用安全侧分配法 ， 也 就是给系统设置安全侧 在故障发生时， 系统能够 最终导向安全 ， 从而保证列车的行车安全 计算机联锁控制系统的可靠性与安全性相辅相 成，可靠性越高则发生故障的概率越小 ，系统的安 全性也越高为了进行更加有效的分析 ，必须将二 者结合起来考虑我国的计算机联锁控制系统多采 用二乘二取二及三取二 2种冗余结构 ，因此着重分 析这 2种结构的可靠性及安全性保障 算机联锁控制系统中多采用电子元器件，其失效分 布可视为指数分布，因此 ，构成计算机联锁控制单 机系统的可靠度为 R( t ) =e 其中，单机系统的可靠度记为 R =R，其平均故 障间隔时间为 MT B F 1=f g R ( t ) d t=_ 1 采用二乘二取二冗余结构的系统可靠度为 R 晓 =1一( 1一R ) ( 1一R )=2 R 一R 其平均故障问隔时间为 MT B F 2=f o r ＆( ) d t= 1 一 1 = 3 采用三取二冗余结构的系统可靠度为 R =R +3 R ( 1一R)：3 R 一2 R 其平均故障间隔时间为 船 F 3= s 3 ( t ) d t 一3 A D 对比上述计算结果 ，可以看出不 同的冗余 结 构 ，系统的可靠性完全不同。

但是 由于铁路车站所 采用的单机系统 ，其可靠度指标通常可以达到 R> 8 5 ％，如此可以发现采用二乘二取二和三取二冗余 结构，在平均故障间隔时问指标上还不及单机系 统 ，但其 可靠度指标 却要 比单 机系统高除此之 外 ，采用三取二冗余结构构成 的计算机联锁控制系 统的可靠性，无论在可靠度指标上还是在平均故障 间隔时问指标上，都比采用二乘二取二冗余结构的 系统指标要高 1 可靠性分析 2 安全性分析 计算机联锁控制系统的可靠性主要通过可靠度 R ( t )、失效率 A ( t )和平均 ＆障间隔时间 MT B F 3个指标来描述假定以上 2种结构构成的系统切 换和表决部分的可靠度为 1 ，且是 由相同的单机系 统构成，不考虑故障单机系统的可维修性 由于计 中铁工程设计咨询集团有限公司 助理工程师，1 0 0 0 5 5 北京 收稿日 期：2 0 0 9 -0 5 - 1 4 — 1 0 一 在分析了不同冗余结构计算机联锁系统的可靠 性后 ，只要确定其危险侧故障发生率 O t ，即系统 所发生的故障为可能导致产生危险侧输 出的故障 ， 就可以根据可靠度与安全度之间的关系，得出系统 安全度。

假定单机系统发生的故障为危险侧故障的概率 为 ，记为 ： ，危险侧故障的检出率为 ， 2 0 0 9年 8月 第4 5卷第8期 铁 道 通 信 信 号 RAI LW AY SI GNALLI NG ＆ COMMUNI CAT1 0N Au g us t 2 0 09 Vo 1 ． 4 5 No ． 8 铁路信号防雷施工方法总结 张晓韬 随着铁路信号设备信息化的发展，对雷电及电 磁脉冲的防护要求越来越高铁路信号设备防雷系 统分为外部防雷和内部防雷外部防雷装置有避雷 网、避雷带 、引下线及共用接地系统 ；内部防雷装 置 由屏蔽层 、等电位及接地汇集线 、共用接地系统 组成根据近年来对铁路信号设备防雷施工 ，总结 防雷方法如下 1 避雷带、避雷网、引下线安装工程 1 ．屋面避 雷 网采 用 3 m 3 m 的方形 网格 ， 交叉处焊接 ，且在焊接处下垫 1 m1 m隔热阻燃垫 板 ，以防止 屋 面防水层 ( 沥青 )受 热融 化渗水 ； 同时用 0 ． 6 mm厚的铝板 围成 1个高 0 ． 2 m、直径 1 m的护 筒 ，防止 焊 接 时焊 渣 外 溅 融 化 四周 防 水 层 。

上海铁路局合肥电务段高级工程师，2 3 2 0 0 1 合肥 收稿日期： 2 0 0 9 - 0 4 ． 1 7 2 ．避雷带采用 q b l 0 mm热镀锌 圆钢沿屋顶周 边设置 ，距墙体高度 1 5 0 m m，支撑柱间距为 1 m 安装避雷带支撑柱时 ，沿女儿墙处钻深 4～5 e m、 直径 1 0 m m圆孔 ，并先在孔 内灌 注少量 沥青 ，待 安装好膨胀螺栓支撑柱后 ，再从螺母螺栓连接处沿 四周向下浇注沥青 防漏 避雷带焊接在 支撑柱外 端 ，且在连接处加 1 5 0 m m圆钢助焊片 3 ．避雷网与避雷带焊接连通 ，焊接点两面加 焊 1 5 0 mm对折的圆钢作为助焊片楼顶所有金属 物件就近连接到避雷网或避雷带上 4 ．引下线沿建 筑物外 墙均匀 对称敷设 4～ 6 根 ，建筑物的四角处必须设置引下线用 M8 3 5 海胆绝缘 子 固定 ，布置均匀 ，平 直牢 固，间距 为 1 m引下 线 上 端 与 避 雷 带 焊 接 ，焊 接 点 加 焊 1 5 0 m m对折的圆钢作 为助焊片 ，下端与垂直接地 体焊接连通 ，距地面 1 ． 6 m处套 q b 5 01 ． 7 m P P R 管 ，管脚距地面 7 0 mm高 ，所有管 口高度一致。

则可以计算出二乘二取二和三取二冗余结构的系统 发生故障为危险侧故障的概率分别是 ： ＆ =4 a ( 1一 ) s 3=3 a2 a( 1一 )：6 ( 1一 ) 可见 ，单机系统发 生故障为危险侧故 障的概 率，比三取二和二乘二取二 2种冗余结构的系统都 要高 ，而三取二冗余系统发生故障为危险侧故障的 概率 ，又比二乘二取二冗余系统要高 将可靠度与系统发生的故障为危险侧故障的概 率结合起来 ，则得到不 同冗余结构系统 的安全度 如下 1 ．单机系统的安全度为 ： S 5 1：1一 ( 1一 ) 2 ．二乘二取二冗余结构系统的安全度为： S =1—4 ( 1一 )( 1—2 R +R 4 ) =1—4 ( 1一Y )( 1一R ) 3 ．三取二冗余结构系统的安全度为 ： S s 3=1—6 a ( 1一Y )x( 1—3 R +2 R ) 一 般情况下 ，铁路车站计算机联锁系统 的单机 系统 ，其可靠度指标达到 R > 8 5 ％ ，系统发生故障 为危险侧故障的概率可达到 9 5 ％在这种 情况下 ，采用二乘二取二冗余结构系统 的安全性 ， 比三取二冗余结构系统 的安全性要高 。

3 总结 通过比较 ，可以发现不同冗余结构的系统在可 靠性与安全性方面各有优势 ，因此 ，在系统选型时 应综合考虑可靠性与安全性的具体要求，以便作出 合理选择 参考文献 [ 1 ] 张萍， 赵阳． 铁路车站计算机联锁控制系统的可靠性 和安全性分析[ J ] ． 中国安全科学学报， 2 0 0 3 ， 4 ． [ 2 ] 徐洪泽 ， 岳强．车站信号计算机联锁控制系统原理及 应用[ M] ． 北京： 中国铁道出版社， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 赵志熙． 车站信号控制系统[ M] ． 北京：中国铁道出版 社 2 0 0 4 ． ( 责任编辑：张利) 。