在产业化阶段开展铁路信号设备安全性能保障工作的探讨

2011-05-08魏敏

铁路通信信号工程技术 2011年3期

魏敏

（北京铁路信号有限公司，北京 102613）

铁路交通信号系统（以下简称信号系统）的主要功能是保证行车安全、提高运营效率，任何安全隐患都可能导致重大的生命和财产损失，因此需在设备的可行性研究、设计、制造、安装、维护等全生命周期过程中进行相应的安全性能保障工作，满足信号系统的安全性要求。特别是近几年我国铁路行业发展迅速，客运专线的运营速度达到200 km/h以上，列车运营速度呈现高速化发展趋势，对信号设备的安全性能提出了越来越高的要求。

作为铁路信号设备制造企业的北京铁路信号工厂有限公司（简称北信厂），主要承担的是产业化阶段，即：产业化设计、制造、安装、维护等阶段的产品安全职责。必须进行安全性能技术保障，以确保信号设备的安全性。

1 背景分析

对于信号设备的安全性能，国外发达国家依据安全技术标准，系统地考虑安全技术问题，发现固有的或潜在的危险因素，论证全生命周期中各个阶段所采用技术措施的合理性，并对设备的功能采用安全认证和评估的方法来评定其安全性能。在铁路技术处于领先地位的欧洲，欧洲电气化标准委员会CENELEC制定了EN50126/EN50128/EN50129铁路安全技术标准（以下简称欧洲铁路安全技术标准），设备供应商依据上述标准开展安全保障工作，并依托独立机构对信号设备进行严格、客观和权威性的安全认证和评估。

在我国，信号设备的安全性问题已经开始得到重视，信号设备的安全保障、安全认证和评估工作逐步得到开展。其特征如下。

1）使用欧洲铁路安全技术标准；

2）委托有资质的独立安全评估机构进行安全评估；

3）主要以设备研发为主，侧重于设计和研发过程，虽然涉及到产业化阶段，但不是重点内容。

例如：北京全路通信信号研究设计院有限公司研制的DS6-60计算机联锁系统及其开发过程通过了英国阿特金斯公司的独立安全评估，证明了该设备的开发过程符合EN50126/EN50128/EN50129系列标准规定的安全完整度4级的要求。

对于国内大多数信号设备制造企业而言，虽然已经意识到信号设备在产业化过程中采用安全技术、确保信号设备安全的必要性，但目前普遍存在的情况是遵循以前的模式，在ISO9001管理体系下，进行产业化工作，还未按照安全标准的规定，对产业化阶段的安全技术进行深入的研究并采取相应的保障措施。

基于上述介绍的铁路信号行业的情况，本文认为信号设备制造企业根据欧洲铁路安全技术标准，开展信号设备产业化阶段的安全技术保障工作非常必要。

1.1 欧洲铁路安全技术标准简介

欧洲电气化标准委员会（CENELEC）制定了以计算机控制的信号系统作为对象的铁路信号标准，简单介绍如下。

1）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。

2）EN50129铁路应用：安全相关电子系统。3）EN50128铁路应用：铁路控制和防护系统的软件。

4）EN50159.1铁路应用：通信、信号和处理系统。

1.2 信号设备分类

北信厂作为一家信号设备制造企业，其产业化设计、制造、安装、维护的信号设备包括轨道电路、车载、联锁、列控中心、无线闭塞中心、微机监测等。从安全性能角度划分，这些设备可分成“第1类的安全相关设备”和“第2类的安全不相关设备”两类，如图1所示。安全相关设备指参与控制列车运行状态的设备，如控制机车信号显示的车载ATP设备；安全不相关设备指不参与控制列车运行状态的设备，一般指监督显示类设备，如轨道电路集中监测设备。

对于安全相关信号设备而言，由于技术来源不同，制造企业可获得的产业化相关的安全性文档也不同。从获得的安全性文档角度划分，安全相关信号设备又可分成两类。

1）第1.1类：有完整的安全性文档的安全相关信号设备。从理论上来说，采用技术引进方式和国内独立研发的、研发时间晚于欧洲安全技术标准正式颁布时间、经过独立安全评估的设备，信号设备制造企业应能获得所需的安全性文档；

2）第1.2类:没有完整的安全性文档的安全相关信号设备。这类信号设备主要是指国内独立研发的、研发时间早于欧洲安全技术标准正式颁布时间的设备，研发人员不可能按照欧洲铁路技术标准形成安全性设计文件，信号设备制造企业也不能获得所需的安全性文档。

对于第1.1类信号设备，可按照欧洲铁路安全技术标准进行相应的安全性能保障工作，承担在产业化阶段的安全职能。

对于第1.2类信号设备，由于研发早于欧洲安全技术标准的颁布时间，虽然无需经过安全评估，但对于那些目前应用广泛、安全性要求高、未来还将大量使用的信号设备而言，按照欧洲铁路安全技术标准进行相应的安全性能保障工作的必要性十分突出，理由如下：研发设计阶段承担的安全工作已经基本结束，但是制造企业承担的产业化阶段中的安全性能保障这一职能仍然存在，由于信号设备的生命周期较长，随着时间的推移及产量的不断增大，安全需求、安全技术的不明确带来的安全压力也在增大。

通过以上分析可以看出，北信厂应在图2中的“1.1”和“1.2.1”类设备的产业化阶段进行安全性能保障工作。

2 产业化阶段信号设备安全性能保障工作的范围和内容

2.1 产业化阶段信号设备安全性能保障工作的范围

欧洲安全技术标准EN50126定义了从“概念”到“停用和处置”共14个阶段的系统生命周期，对全生命周期如何进行安全保障做出了系统而详细的规定，并在生命周期的各个阶段中，对于如何保障安全性能进行了相应的规定。

对比EN50126中生命周期的定义，从北信厂所承担的产业化工作范围分析，本文认为安全性能保障工作涉及到生命周期的第6到14阶段，如图2所示。为了更好地说明问题，本文把第6阶段拆分成“6.1研发设计和实现”和“6.2产业化设计和实现”两个子阶段。产业化设计和实现安全保障工作的对象不仅包括研发阶段交付的设备本身，还包括产业化设备时引入的相关内容，例如：测试工装、批量生产的图纸文件、用户手册等，设备制造企业应针对上述所有对象进行安全性能保障工作。

2.2 产业化阶段信号设备安全性能保障工作的内容

北信厂的产业化阶段安全性能保障工作包括两个内容：信号设备产业化阶段的安全性能保障工作和建立CTCS列控设备产业化安全保障体系。

2.2.1 产业化阶段的安全性能保障工作

具体到某一类设备，对比EN50126“图9项目各阶段的相关工作”中各个阶段定义的安全工作，北信厂的安全性能保障工作步骤如下。

1）制定产业化安全计划：根据生命周期第5阶段“系统需求分配”中分配给产业化阶段的安全需求和规定的验收原则，制定产业化安全计划。包括风险分析，建立危害记录、危害分析和风险评估等内容、安全评估。

2）风险分析：首先采用危害与可操作性研究分析或/和其他技术方法对系统进行风险分析，获知危害，分析范围覆盖生命周期的产业化阶段；其次，采用危害日志的方法对危害、危害控制措施、危害程度等分析结果进行记录、管理；再次，根据上述分析，形成风险分析报告，并最终得到系统在产业化阶段的应用限制条件，即安全需求。需要说明的是，风险分析的对象不仅仅是针对产业化设计阶段，还应一直贯穿于设备的整个生命周期中。例如：如现场使用时发现的危害等，也应进行风险分析，必要时产生对应的安全需求，这一过程也应被相应文档记录、管理。

3）安全评估：针对安全需求，在产业化阶段由独立评估机构进行审核，包括流程和实际执行情况，从而确认这些安全需求都得到落实。之后，独立评估机构将给出评估报告。

2.2.2 建立CTCS列控设备产业化安全保障体系

为了从制度上规范化管理设备安全性能，保障安全质量，针对产业化过程中所采用安全技术及其管理模式，北信厂应建立“CTCS列控设备产业化安全保障体系”。

此体系将参照欧洲铁路安全技术标准的要求建立，从流程和组织两方面开展工作。流程包括了产业化各个阶段安全相关工作；组织包括了人员及其资质、流程的设置、风险变更控制结构、符合性证明等主要方面。

CTCS列控设备产业化安全保障体系的建立，可达到以下目标。

1）从制度上规范设备在产业化阶段所采取的安全技术，保证安全管理水平；

2）获得独立安全评估机构颁发的评估证书，有利于用户信心的建立和企业品牌形象的提升，有利于争取更多的市场份额；

3）通过体系的正常运行与持续改进，为后续信号设备的安全评估和认证工作提供规范。