基于CENELEC铁路标准的列车自动防护系统车载设备研究与设计

第28卷第1期2006年2月铁 道 学 报

JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYVol.28 No.1February2006

文章编号:1001-8360(2006)01-099-09

基于CENELEC铁路标准的列车自动防护系统

车载设备研究与设计

郜春海, 唐 涛, 燕 飞

(北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044)

摘 要:列车自动防护系统(ATP)车载设备是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。欧洲已经制定了适用于铁路领域的安全系统设计和评估标准,简称为CEN-ELEC系列标准。文章通过国内现有信号系统的研发过程和CENELEC标准规定的研发过程的比较和分析,以列车自动防护(ATP)车载设备的安全设计为例说明我国建立轨道交通信号系统安全设计和评估体系的必要性和迫切性。

关键词:铁路安全;CENELEC标准;ATP;安全设计中图分类号:TP309 文献标识码:A

ResearchandDesignoftheATPOn-boardSystem

BasedonCENELECRailwayStandards

GAOChun-hai, TANGTao, YANFei

(SchoolofElectronicsandInformationEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Abstract:TheATP(AutomaticTrainProtection)on-boardsystemisthevitalsafetyquipmemnttothesafety

oftrainoperation.Itmustbedevelopedaccordingtotherelatedsafetydesignandevaluationstandards.SuchstandardapplicabletorailwayoprationhavebeenformulatedinEurope,whicharecalledtheCENELECrailwaystandardsforshort.TheATPsystemdevelopmentprocessinChinawascomparedwiththatinEurope.ItisshowthatitisnecessaryandurgenttosetuptheChinesesafetystandardsforrailwaysignalingsystemR&D.Keywords:railwaysafety;CENELECStandard;ATP;safetydesign 未来20年,将是中国铁路快速发展的一个特殊时期。干线铁路将进一步提高速度,形成主干快速铁路网;多条200km/h的客运专线将要建设;青藏铁路也要建成通车,开始运营。为确保列车运行安全,需安装使用列车自动防护系统ATP(AutomaticTrainPro-tection),因此研制满足中国铁路发展需要的、符合国情和路情的、安全可靠的ATP系统势在必行。随着计算机技术的飞速发展,ATP系统已经广泛采用计算机、网络、通信技术。ATP系统的逻辑安全由系统的硬件和软件来保证。如何保证ATP系统整体的安全性,对ATP系统的安全要求、风险分析、风险评价以及进行严格的安全管理、确认和评估是必不

收稿日期:2004-12-26;修回日期:2005-07-04

基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2002X007)

作者简介:郜春海(1970$),男,江苏扬州人,讲师,硕士。E-mail:Chhgao@

可少的。必须有一套完善的信号系统的设计和评估标

准来保证信号系统的高安全性。

目前欧洲的铁路应用标准CENELEC为铁路信号系统的安全设计和安全评估提供了规范和依据,而我国在轨道交通信号系统方面的研究开发还没有一个规范和完善的标准和评估体系来保证基于计算机技术的信号系统的高安全性,目前还在采用原来基于硬件(特别是分立器件)的研究开发体制。

本文在介绍CENELEC标准的基础上,比较分析了我国目前信号系统与CENELEC的研发过程,以列车自动防护(ATP)车载设备(以下称ATP车载设备)的安全设计为例说明我国应当借鉴国际上安全设计和评估体系的经验,建立适合国情的、能与国际接轨的铁路信号系统安全设计和评估体系,来指导和规范我国,

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的安全等级,确保系统达到安全标准和要求,并能使中国的信号系统参与国际竞争。法和管理而得到的。

(2)RAMS的相互关系

一个系统的可靠性和可维护性在给定时间内如果能够满足要求,则系统的安全性和可用性将得到保证。

(3)达到RAMS的方法

为了达到规定的RAMS,必须针对RAMS影响因素,在整个系统的生命周期内有效控制RAMS的影响因素。也就是在系统设计和实现阶段要考虑系统的随机故障和系统故障。

(4)RAMS的管理,包括:

RAMS需求的定义;

对RAMS有影响的因素的评估和控制;完成RAMS任务的计划和实施;整个生命周期内的监督。

(5)标准的应用

在整个生命周期进行RAMS的管理,该标准针对每个阶段,给出应完成的RAMS任务,同时给出相关的具体文档和要求。1.2 EN50129标准[2]

1 CENELEC铁路标准

CENELEC铁路标准是以IEC61508国际标准[1]

为基础,吸收欧洲各国行之有效的安全技术,为计算机化的铁路安全防护系统制定的铁路标准,它们的相互关系和涉及到的具体领域见图1[1],应用范围是

:

EN50126铁路应用:可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)规范和说明。

EN50129铁路应用:铁路控制系统领域的安全相关电子系统。

EN50128铁路应用:铁路控制和防护系统的软件。

EN50159.1铁路应用:通信、信号和处理系统(在封闭传输系统中与安全相关的通信)。EN50121铁路应用:电磁兼容。

由于本文主要是研究系统设计的安全,在此主要以CENELEC标准中的EN50126、EN50129、EN50128为主进行讨论,当然在系统设计中对电磁兼容和通信要求同样考虑和遵守,EN50121对应的中国标准目前已颁布实施。1.1 EN50126标准[3]

该标准定义了系统的RAMS(reliability、availa-bility、maintainability、safety),即可靠性、可用性、可维护性和安全性,并且给出了系统的RAMS是建立在整个系统的整个生命周期范围内,指导性地给出了在整个生命周期内各个阶段RAMS的管理和要求。但在该标准中,未定义RAMS的具体定量目标。目前,该标准已上升为国际标准,标准号为IEC62278。

(1)系统的RAMS

RAMS已作为衡量系统服务质量的一个重要特征。RAMS作为一个系统长期运行的标志,是在整个这个标准定义了为保证安全相关的铁路信号电子系统/子系统/设备安全所必须满足的条件。这些条件包括:

质量管理措施:质量管理的目的是减少人为失误,进而减少系统故障产生的风险。

安全管理措施:对整个生命周期内的安全管理,规范程序和文档。

功能和技术安全措施:主要解释保证设计安全的技术原则和措施,提供相应的证据(如设计规则、计算、测试结果和安全分析等)。

安全接受和认证。

对于一个安全相关系统,必须提供前面的3个报告,才能进行第四步骤即安全接受和认证。

1.3 EN50128标准

由于在现代信号系统中计算机的采用(包括微机、单片机)越来越广泛,由软件来承担安全性需求的比重越来越大,因此软件安全性问题变得更加突出,单纯依靠原来的测试方法无法达到要求。为此EN50128针对软件的安全保证提出了相关的规范和设计标准。

在该标准中,对铁路控制和防护系统的软件进行了安全完善度等级(SIL)的划分,针对不同的安全要求制订了相应的标准,按不同等级对整个软件的开发、检查、评估、检测过程,包括对软件需求规格书、测试规格书、软件结构、软件设计开发、软件检验和测试、软硬件集成、软件确认评估、质量保证、生命周期、文档等提[4]

第1期基于CENELEC铁路标准的列车自动防护系统车载设备研究与设计

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2 国内铁路信号系统研发过程与CENELEC

标准的比较分析

通过对国内普遍使用的信号系统研发过程和基于CENELEC标准进行的研发过程的比较分析,证明基于CENELEC标准的设计过程在保证系统安全上是规范的、有保障的。

2.1 国内铁路信号系统研发过程[5]

从20世纪80年代中后期, …… 此处隐藏：3254字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……