以古鑒今 軌交安全值千金

　　鐵路交通，在汽車，航空和管道運(yùn)輸還未迅速發(fā)展的上世紀(jì)，是運(yùn)輸?shù)闹髁?，一直處于壟斷地位，它的誕生和發(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(yùn)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(yùn)營的列車，因操作員經(jīng)驗(yàn)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(jià)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(jià)則是一條條鮮活的生命和運(yùn)營商們長(zhǎng)期以來好不容易樹立的良好聲譽(yù)。

　　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(shí)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(shí)際應(yīng)用，力求“安全”無憂。EN 50129:2018/AC:2019(通訊，信號(hào)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(gè)安全級(jí)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(jí)別的安全構(gòu)架：

　　l SIL 2安全級(jí)別的接線示意

　　實(shí)現(xiàn)該級(jí)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(jī)構(gòu)僅要求單通道結(jié)構(gòu)即可。

　　l SIL 3安全級(jí)別的接線示意

　　SIL3安全級(jí)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(jī)構(gòu)必須要求雙通道結(jié)構(gòu)(如上圖所示)，此外2個(gè)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(dú)立的。

　　l SIL 4安全級(jí)別的接線示意

　　SIL4的要求最高，實(shí)現(xiàn)過程也較復(fù)雜。首先需要有兩個(gè)獨(dú)立的、達(dá)到IEC 61508 SIL3的控制器，外圍的傳感器和執(zhí)行機(jī)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(dú)立的。其實(shí)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(shí)現(xiàn)的，這兩套系統(tǒng)互相之間還必須有輸入信號(hào)的交叉校驗(yàn)以及輸出信號(hào)的交叉校驗(yàn)，具體的輸入輸出接線示例如圖所示。

　　SIL4構(gòu)架程序信號(hào)交叉校驗(yàn)

　　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(hào)之間的交叉校驗(yàn)?zāi)?

　　如上圖“交叉校驗(yàn)基本概念圖”所示，根據(jù)要求，同一個(gè)傳感器信號(hào)必須同時(shí)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(gè)傳感器信號(hào)將被處理四次。只有當(dāng)四次處理結(jié)果是一致的，整個(gè)SIL4系統(tǒng)才會(huì)判定該雙通道傳感器的信號(hào)為有效。輸出使能信號(hào)，亦是采用類似的方式進(jìn)行交叉校驗(yàn)。

　　搭建控制系統(tǒng)安全構(gòu)架的好幫手

　　2012，皮爾磁(Pilz)針對(duì)軌道交通行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，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(yàn)和測(cè)試，擁有相關(guān)證書，能夠幫助行業(yè)用戶輕松實(shí)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(shí)現(xiàn)SIL2和SIL3的應(yīng)用需求。對(duì)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(hào)交叉校驗(yàn)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(yùn)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(shí)際需求擴(kuò)展相應(yīng)的I/O模塊，獨(dú)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(dòng)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(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的安全應(yīng)用，讓生產(chǎn)運(yùn)營環(huán)境更加安全、穩(wěn)定和可靠。