以古鑒今 軌交安全值千金

　　鐵路交通，在汽車，航空和管道運輸還未迅速發(fā)展的上世紀(jì)，是運輸?shù)闹髁姡恢碧幱趬艛嗟匚唬恼Q生和發(fā)展與世界工業(yè)的革命乃至文化的交流密不可分。如今，隨著需求的多樣化和技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，地鐵，輕軌，磁懸浮，有軌電車和捷運系統(tǒng)等逐漸面世，組成了我們現(xiàn)在所熟知的軌道交通業(yè)。

　　1918年11月1日，一輛在布魯克林剛開放運營的列車，因操作員經(jīng)驗不足超速過彎，導(dǎo)致百余條生命的消逝。1977年，美國芝加哥發(fā)生兩車相撞事故，導(dǎo)致列車墜落，所付出的代價是極其慘痛的。類似的事故在軌道交通的發(fā)展歷程中屢見不鮮，付出的代價則是一條條鮮活的生命和運營商們長期以來好不容易樹立的良好聲譽。

　　由于類似事故的頻發(fā)，全球的專家們夜以繼日地研究和落實相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，并作為準(zhǔn)則來指導(dǎo)各國軌道交通廠商的實際應(yīng)用，力求“安全”無憂。EN 50129:2018/AC:2019(通訊，信號和處理系統(tǒng)—安全相關(guān)電子系統(tǒng)) 便是為此而生的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)它的要求，廠商可以搭建符合安全性要求的控制體系，避免不必要的安全事故。

　　在 EN 50129標(biāo)準(zhǔn)中，將軌道交通的控制系統(tǒng)安全構(gòu)架主要分為3個安全級別，從低至高分別是SIL 2, SIL 3, SIL 4。

　　讓我們一起來了解如何使用元器件來搭建出分別符合上述級別的安全構(gòu)架：

　　l SIL 2安全級別的接線示意

　　實現(xiàn)該級別的要求不高。在控制器達(dá)到IEC 61508 SIL3的情況下，外圍的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)僅要求單通道結(jié)構(gòu)即可。

　　l SIL 3安全級別的接線示意

　　SIL3安全級別的要求自然比SIL2要高一些。除了要求控制器達(dá)到IEC 61508 SIL3外，外圍的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)必須要求雙通道結(jié)構(gòu)(如上圖所示)，此外2個安全輸出回路必須分別來自于不同的輸出模塊，各自的供電電源也必須是獨立的。

　　l SIL 4安全級別的接線示意

　　SIL4的要求最高，實現(xiàn)過程也較復(fù)雜。首先需要有兩個獨立的、達(dá)到IEC 61508 SIL3的控制器，外圍的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)也必須是雙通道的結(jié)構(gòu)，此外安全輸入回路和安全輸出回路及其供電電源必須是完全獨立的。其實SIL4構(gòu)架我們可以看作成是由兩套完全一模一樣的SIL 2系統(tǒng)物理組合實現(xiàn)的，這兩套系統(tǒng)互相之間還必須有輸入信號的交叉校驗以及輸出信號的交叉校驗，具體的輸入輸出接線示例如圖所示。

　　SIL4構(gòu)架程序信號交叉校驗

　　當(dāng)我們搭建起了SIL4的初步構(gòu)架，兩套系統(tǒng)該如何正確地執(zhí)行輸入輸出信號之間的交叉校驗?zāi)?

　　如上圖“交叉校驗基本概念圖”所示，根據(jù)要求，同一個傳感器信號必須同時被兩套系統(tǒng)處理分析，那么這就意味著雙通道結(jié)構(gòu)的2個傳感器信號將被處理四次。只有當(dāng)四次處理結(jié)果是一致的，整個SIL4系統(tǒng)才會判定該雙通道傳感器的信號為有效。輸出使能信號，亦是采用類似的方式進行交叉校驗。

　　搭建控制系統(tǒng)安全構(gòu)架的好幫手

　　2012，皮爾磁(Pilz)針對軌道交通行業(yè)的應(yīng)用特點，推出了PSS 4000-R安全系統(tǒng)，它順利通過了TüV SüD嚴(yán)格的型式試驗和測試，擁有相關(guān)證書，能夠幫助行業(yè)用戶輕松實現(xiàn)EN 50129的3種構(gòu)架。

　　PSS 4000-R安全系統(tǒng)自身滿足IEC 61508 SIL3的要求。因此，一套PSS 4000-R系統(tǒng)就可以實現(xiàn)SIL2和SIL3的應(yīng)用需求。對于SIL4應(yīng)用的高要求，兩套PSS 4000-R系統(tǒng)即可輕松搞定，再配合皮爾磁(Pilz)提供的信號交叉校驗邏輯圖，達(dá)到SIL4構(gòu)架中的軟件要求也是不在話下。

　　PSS 4000-R系統(tǒng)的運行環(huán)境溫度在-40℃~+70℃，良好的散熱性確保其能用于高原鐵路中，安裝海拔高度最高可至5000米。模塊化的系統(tǒng)構(gòu)架能讓用戶依據(jù)實際需求擴展相應(yīng)的I/O模塊，獨特的M12類型以太網(wǎng)接口可滿足軌道交通車載應(yīng)用的要求。

　　作為一家專業(yè)的自動化技術(shù)公司，皮爾磁(Pilz)始終致力于幫助客戶輕松、專業(yè)地實現(xiàn)各個行業(yè)領(lǐng)域的安全應(yīng)用，讓生產(chǎn)運營環(huán)境更加安全、穩(wěn)定和可靠。