高速铁路列控车载设备安全技术探讨论文 大学论文.doc

高速铁路列控车载设备安全技术探讨 *** （单位：******） 作者： 作者简介：***** 题名：高速铁路列控车载设备安全技术探讨 摘要：高速铁路的发展必须始终把安全摆在最核心、最本质、最关键的位置，列控系统是保障高速列车行车安全的核心设备。列控车载设备作为列控系统的重要组成部分，主要任务是连续、实时监督高速列车的运行速度，实现对列车的超速防护。列控车载设备的可靠性和安全性是确保高铁安全可靠运营的前提。本文结合国内高速铁路的发展现状，一方面对高速铁路目前所采用的列控车载设备设计、实现、测试、运营维护等方面的安全技术进行分析和总结，旨在增强民众对高铁的信任感；另一方面在目前的技术体系下，针对如何管好用好高速铁路列控车载设备，也提出了一些见解，目的是寻求高速铁路的更好更快发展。 关键词：高速铁路、车载设备、安全技术 概述 目前，国内开通的CTCS-3级列控线路主要有京沪、武广、广深、哈大、京石武、郑西、沪宁、沪杭，最高运营时速350公里/小时。CTCS-3级列车运行控制系统是中国铁路时速大于300km/h客运专线的重要技术装备，是中国铁路技术体系和装备现代化的重要组成部分，是保证高速列车运行安全、可靠、高效的核心技术之一。 CTCS-3级列控系统车载设备采用分布式体系结构，各输入输出单元通过总线与核心处理单元进行通信系统中的关键设备均采用冗余配置，具有高可靠性和高可用性；各输入输出单元通过总线与核心处理单元进行通信，具有良好的抗干扰性和可扩展性。 以下以CTCS3-300T车载为例说明CTCS-3级列控系统车载设备的结构。CTCS3-300T列控车载设备与列车可采用两种形式的接口，一种为继电器接口，一种为MVB接口，对应的系统框图。 CTCS3-300T列控车载设备主要组成包括： 1）车载安全计算机：包括C3主机（对应ATPCU单元）/C2主机（对应C2CU单元），是列控车载设备的控制核心。负责CTCS-3级车载控制功能，兼容CTCS-2级控制功能。主要实现安全层相关功能及内部总线通信与外部无线通信协议间的转换功能GCD主要实现传输层、网络层、链路层、MT模块控制功能BTM的接收天线地面应答器的信号BTM用于接收应答器信息将解调后的信息。采集列车输出的开关量信息，实现与列车之间接口。用于车载设备紧急制动命令的发送，并接收制动反馈信息。 用于轨道电路信息接收用于记录司法分析所需的列控车载设备工作状态及各种输入输出信息。CTCS3-300T列控车载设备负责接收地面数据命令信息，通过对列车行车许可、线路参数、列车信息的综合处理，按照目标距离连续速度控制模式，生成最不利速度控制曲线，通过采取声光报警、切除牵引力、三级常用制动（弱、中、强）和紧急制动措施，监控列车运行，保证列车速度不超过进路允许速度、线路结构规定的速度、列车的构造速度、临时限速及紧急限速。 车载设备的安全设计技术 列控车载设备时保证列车行车安全的重要安全设备，必须按照相应的安全设计和评估标准进行系统的研究开发。由于国内的CTCS-3级列控系统是在欧洲ETCS-2级列控系统的基础上发展和演变过来的，欧洲已针对铁路领域制定了比较完善的的安全系统设计和评估标准，简称为CEN-ELEC系列标准。目前，国内CTCS-3级列控车载设备研发过程也同样要求遵循关欧洲CEN-ELEC标准中定义的安全完整度安全要求。用于高速铁路的列控车载设备，安全相关部件都要求达到SIL4级（EN50129规定，SIL4级系统风险概率满足：10-9≤每小时故障危险概率＜10-8A、B两套相异代码，两套代码使用不同的数据区，采用不同的数据结构，并且两套代码同时对输入输出数据及中间过程关键数据进行相互比较，比较不一致则导向安全侧。在系统设计中，CTCS3-300T车载设备采用现场总线分布式结构，具有良好的抗干扰性和可扩展性；车载系统中的关键设备均采用冗余配置，如ATPCU、C2CU、BTM、CAU、DMI等采用冷备，速度传感器、雷达、TCR、GSM-R单元及其天线等采用热备，具有高可靠性和高可用性。CTCS3-300T车载设备的各个子系统均采用安全性设计，系统内安全相关单元一方面运行时实时硬件单元的CPU、内存等硬件进行监控；一方面采用AB代码方案，该软件构架可以防护硬件单元的硬件故障。在软件侦测到硬件故障后，自动根据故障影响控制施加最大常用或者紧急制动。此外，CTCS3-300T车载设备的总线接口和列车接口也都采用了安全性设计：总线通过看门狗实现安全性监控，一旦总线中断或者受到干扰，看门狗溢出后，自行施加制动；列车接口中的紧急制动和全常用制动采用继电器接口及失电制动逻辑，确保了接口的可靠性和故障条件下的安全性。 车载设备的试验与验证安全技术 1.型式试验 车载设备的相关研发和设计完成后，按照