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铁路信号领域安全计算机的应用及发展

李夏, 丁欢, 任喜国, 王巨汉, 曹源

李夏, 丁欢, 任喜国, 王巨汉, 曹源. 铁路信号领域安全计算机的应用及发展[J]. 铁路计算机应用, 2019, 28(11): 59-64.
引用本文: 李夏, 丁欢, 任喜国, 王巨汉, 曹源. 铁路信号领域安全计算机的应用及发展[J]. 铁路计算机应用, 2019, 28(11): 59-64.
LI Xia, DING Huan, REN Xiguo, WANG Juhan, CAO Yuan. Application and development of safety computer in railway signal field[J]. Railway Computer Application, 2019, 28(11): 59-64.
Citation: LI Xia, DING Huan, REN Xiguo, WANG Juhan, CAO Yuan. Application and development of safety computer in railway signal field[J]. Railway Computer Application, 2019, 28(11): 59-64.

铁路信号领域安全计算机的应用及发展

基金项目: 

国家自然科学基金高铁联合基金资助项目(U1734201)

详细信息
    作者简介:

    李夏,高级工程师;丁欢,高级工程师。

  • 中图分类号: U284;TP39

Application and development of safety computer in railway signal field

  • 摘要: 介绍铁路领域安全计算机的相关标准及安全计算机平台通用架构,以铁路信号领域安全计算机的应用为主题,总结安全计算机在计算机联锁、无线闭塞中心、车载系统的应用情况,研究安全计算机的应用现状和研究热点。研究表明,铁路信号领域安全计算机的研究热点主要集中在表决与同步的设计与实现、安全通信设计、安全评估算法、利用商用现成品和技术(COTS)部件和现场可编程门阵列(FPGA)实现安全需求等方面。
    Abstract: This article introduced the relevant standards and platform general architecture of safety computer in railway field. Taking the application of safety computer in railway signal field as the theme, it summarized the application of safety computer in computer interlocking, on-board system and wireless block center, and studied the application status and research hotspots of safety computer.The research shows that the research focus of safety computer in railway signal field mainly focuses on the design and implementation of voting and synchronization, the design of safety communication, the calculation of safety evaluation, and the implementation of safety requirements by using Commercial Off-The -Shelf (COTS) components and Field Programmable Gate Array (FPGA).
  • 随着我国高速铁路的快速发展,新技术、新工艺、新材料、新设备(简称:四新)在铁路工程建设中得到了广泛应用。各种先进的工程施工工艺、工法不断涌现,为铁路工程建设增添了新的活力,同时也促进了四新的发展。

    当前,高速铁路工程建设已经全面从重视“工程数量和规模扩张”向重视“质量安全和效益”的模式转变,如何规范、统一、优化施工技术,使之成为标准化工艺工法并在铁路客运服务信息系统工程建设中高效、有序地推广应用变得尤为重要和紧迫。铁路客运服务信息系统工程原有的《铁路旅客车站客运服务信息系统工程施工质量验收标准》并没有针对高速铁路旅客服务系统设备安装工艺质量做出界定,也没有制定评判安装工程结果好坏的标准和机制[1-4]。本文立足京沈高速铁路客运专线(简称:京沈客专)施工作业中的规范,借鉴宝兰高速铁路客运专线(简称:宝兰客专)的先进经验,在已有的企业标准基础上对现有的标准体系进行补充,规范和完善了高速铁路旅客服务系统安装工程的工艺质量标准和评定体系。

    高速铁路旅客服务系统是铁路客运服务信息系统的重要组成部分。以向车站工作人员和旅客提供综合生产服务和旅客服务为目标,接入调度、客票等外部信息,按照统一的接口标准对车站广播、导向、视频、检票、查询等子系统进行深度集成,提供综合业务操作,实现信息共享和功能联动,提高旅客服务的信息化和自动化水平。

    高速铁路旅客服务系统安装工程实施具有范围广、内容多、关系复杂的特点[5]。高速铁路旅客服务系统功能需要通过各种终端载体设备加以体现,安装工程涉及的设备包括综合控制室(简称:综控室)、室内外综合显示设备、客运广播设备、视频监控设备等。铁路客运工作人员在综控室进行列车、车站及乘客的统筹工作,保障庞大客流有序出行。因此综控室布局、大屏幕显示设备及综合控制台的安装工程尤为重要。

    高速铁路旅客服务系统安装过程中,要求站房、站台的系统终端设备型式、颜色、安装方式与站房、站台整体装修风格协调一致,同一区域的系统终端设备应统筹布局,设备及安装件的型式及颜色应协调统一。

    (1)设备总体要求

    后维护式大屏幕显示设备的后维护通道不应小于800 mm,大屏幕显示设备与综合控制台(简称:综控台)间距离不应小于2500 mm,除外接显示器外应无外露线缆。静电地板下应设置走线槽,采用防火钢槽,厚度不小于2 mm,电源线与信号线应分槽敷设。

    (2)大屏幕显示设备

    大屏幕显示设备的尺寸、材质、安装方式要符合设计文件要求,安装应平整,整体垂直偏差不应大于1‰,水平偏差不应大于3 mm,显示屏安装间距应满足设备最窄拼接缝隙要求,间距一致、整齐均匀。设备采用落地安装时,柜体应采用抗震底座,通过膨胀螺栓固定在地面上,底座高度与防静电地板面平齐。柜体应采用冷轧板喷塑,立柱厚度不小于2 mm,门板、托板厚度不小于1.5 mm,侧板厚度不小于1.2 mm;柜体内应设置走线槽,走线槽厚度不应小于1 mm;内部线缆应布放于走线槽内,绑扎整齐、标识清晰;底座与地面、柜体与底座、屏体与柜体之间应固定牢固。设备采用壁挂式安装时,设备及支架的安装应符合设计结构检算要求,线缆应隐蔽布放、绑扎整齐、标识清晰,设备底座、柜体、支架应采用工厂化加工制作。

    (3)综控台

    综控台应进行一体化设计,工厂化加工制作,采用防火环保材质,台面应设置出线孔。综控台尺寸及安装方式应符合设计文件要求,并结合现场情况定制。综控台显示器支架应可调节,满足工作人员操作需求,柜体内部应设置理线槽(架),布放内部线缆,线缆应绑扎整齐、标识清晰。综控台柜体应采用截面积不小于6 mm2的多股铜线就近连接到接地端子,与地线可靠连接。综控台安装应保持水平,桌面水平偏差不应大于2 mm,设置大屏幕显示设备时,综控台位置应满足视距、视角要求,避免遮挡大屏幕显示设备。综控台客服终端显示器布局根据数量可单排或双排放置,规格应保持一致。

    综合显示设备包括了室内和室外两类综合显示设备,显示设备安装应牢固可靠,并与站房建筑装饰装修相协调,确保安全、美观、适用。综合显示设备及房建专业预埋结构件安装应符合设计结构检算要求,房建专业预埋结构件的位置、数量应满足综合显示设备的安装要求。综合显示设备的现场实例如图1所示。

    图  1  综合显示设备现场实例

    (1)室内综合显示设备

    室内综合显示设备的安装应与暖通出风口、装饰面、静态标识等设施统筹布置。显示设备壁挂安装时,垂直及水平偏差度不应大于1‰,设备外框与装修面应紧密贴合,缝隙不应大于5 mm,并用密封胶密封;嵌入安装时,设备表面应与装修面紧密贴合、齐平;吊挂安装时,吊杆内应增加防坠落措施。动态显示屏与静态标识采用整体框架时,动态显示屏应为静态标识预留安装位置。售票窗口显示设备安装宽度应与人工售票窗口总宽度一致。票额显示设备的安装位置应与人工窗口和自动售票机的位置进行总体布局。对于面积较大,发热量较大的显示设备,应充分考虑设备散热问题,对于环境温度较高和阳光直射区域,宜增加散热装置。

    (2)室外综合显示设备

    室外综合显示设备壁挂安装时,垂直及水平偏差度不应大于1‰,设备外框与装修面应紧密贴合,缝隙不应大于5 mm,并用密封胶密封;吊挂安装时,吊杆内应增加防坠落措施。在接触网等高压带电设备附近安装站台综合显示设备(含静态标识)时,安全防护距离不得少于2 m,且与接触网腕臂不应在同一平面。动态显示屏与静态标识采用整体框架时,动态显示屏应为静态标识预留安装位置。法兰盘尺寸应与房建专业预埋结构件保持一致,法兰盘的斜度应与安装平面斜度一致。站台显示屏吊挂件宜采用栓筋结构形式安装。房建专业预埋的外露螺栓长度应一致,预埋件外漏部分和法兰部位可加装防护罩。混凝土结构雨棚房建专业预埋支路管出口位置应与预埋结构件中心出线孔位置一致。室外站台显示屏、出站屏防护等级不应低于IP65要求。显示屏与安装件之间应采用防松脱、高强度双螺母和弹簧垫片进行紧固。

    客运广播设备类型、安装位置、角度应满足声场覆盖及语音清晰度的要求。同一区域客运广播设备的安装应排列均匀、高度一致、平整牢固。客运广播设备吸顶式安装时,支架应与吊顶紧密贴合并固定结实,安装时应使用垂直吊杆与结构体固定;壁挂式安装时,应测量出支架上安装孔位之间的距离,使用螺丝将分离出的支架固定在墙面上,安装在装饰面上时应与建筑结构连接牢固,房建专业应在装饰面预留孔洞,尺寸满足客运广播设备安装维护要求;嵌入式安装时,应与装饰面紧密贴合,线声源在结构柱上安装时应高度一致,居中安装,管线应隐藏安装。客运广播设备现场安装实例如图2所示。

    图  2  客运广播设备现场安装实例

    视频监控设备包括站台摄像机和站房内摄像机。视频监控设备安装位置及角度应满足监控范围要求[6],设备安装应牢固、无遮挡。视频监控设备现场安装实例如图3所示。

    图  3  视频监控设备现场安装实例

    (1)站台摄像机

    站台摄像机宜采用与动态显示屏、静态标识及桥架相结合的方式安装。安装于雨棚的吊装式摄像机吊杆法兰头应与雨棚预埋件进行固定,线缆应隐蔽布放,配套设备应安装于现场终端盒内。快球摄像机与吊装支架间应配置防坠吊链,装饰罩应采用铝合金材质,厚度不小于2 mm,安装时与雨棚梁底应紧密贴合。法兰头和装饰罩在加工时,按照实际安装位置斜度制作,吊装支架应与地面保持垂直。

    (2)站房内摄像机

    站房内摄像机配套设备应安装于现场终端盒内,线缆应隐蔽布放。枪型摄像机与支架连接处应设置万向节;吸顶式半球摄像机底座应与吊顶紧密贴合并固定牢固,安装时应使用拉杆与结构体固定,拉杆应与摄像机保持垂直,垂直角度偏差小于1‰。安装在装饰面上的摄像机应与建筑结构连接牢固,房建专业应在装饰面预留孔洞,尺寸满足摄像机安装维护要求,支架、底座与装饰面间固定螺栓应采用沉头式内爆丝螺栓。

    高速铁路旅客服务系统安装工程按上述设备安装工艺质量标准,由建设单位组织设计、施工、监理、运维等项目的负责人进行施工工艺质量评定,与工程实体质量验收同步进行。

    评定内容主要包括综控室、综合显示设备、客运广播设备和视频监控设备4类安装工程,具体评定内容及各项满分分值如表1所示。

    表  1  高速铁路旅客服务系统安装工程工艺质量评定内容
    类型类别评定项目分值
    综控室设备安装工程 总体布局 维护通道距离 5
    与装修风格协调一致 8
    大屏幕显示设备安装 设备安装 5
    柜体安装 8
    线缆布放 8
    综控台安装 综控台设计 8
    设备安装 5
    终端显示器布局 3
    综合显示设备安装工程 总体要求 安装牢固可靠 3
    与站房建筑装饰装修相协调 8
    预埋件结构件安装 5
    综合显示设备安装 室外设备 5
    室内设备 2
    客运广播设备安装工程 广播设备 声场覆盖及语音清晰度 3
    颜色、型式、规格 5
    设备安装 3
    视频监控设备安装工程 总体要求 监控范围 3
    装饰装修 5
    摄像机 站台摄像机 5
    站房内摄像机 3
    合计 100
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    每个评定项目评定中符合质量控制要求的设备数量(X)与总检查数量(Y)之间的比值与得分的对应关系如表2所示。

    表  2  设备数量与总检查数量之间的比值与得分对应关系
    得分评定项目
    满分为8分
    评定项目
    满分为5分
    评定项目
    满分为3分
    评定项目
    满分为2分
    8 X/Y≥95%
    7 90%≤X/Y<95%
    6 85%≤X/Y<90%
    5 80%≤X/Y<85% X/Y≥95%
    4 75%≤X/Y<80% 90%≤X/Y<95%
    3 70%≤X/Y<75% 85%≤X/Y<90% X/Y≥95%
    2 65%≤X/Y<70% 75%≤X/Y<85% 80%≤X/Y<95% X/Y≥95%
    1 60%≤X/Y<65% 60%≤X/Y<75% 60%≤X/Y<80% 60%≤X/Y<95%
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    评定结论共分4个等级,分别是A级(总分≥95分)、B级(80分≤总分<95分)、C级(60分≤总分<80分)和D级(总分<60分)。可根据工程实际情况调整评定项目,因工程中不涉及部分评定项目而导致总分值不足100分时,应先将总分加权至100分,再对实际得分加权后形成最终得分。

    本文立足京沈客专作业标准,以交付安全、优质工程为目标,围绕铁路客运服务信息工程,对高速铁路旅客服务系统安装工程中综控室、综合显示设备、客运广播设备、视频监控设备的安装工艺质量标准进行了阐述。在此基础上建立了工艺质量评定体系,对设备安装工程的实施质量进行全面评定。从而使得高速铁路旅客服务系统工程建设过程变得更加完善,标准化工艺得以高效、有序地推广,为打造精品客运服务示范工程提供参考。

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  • 收稿日期:  2019-05-29

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