城市轨道交通通讯系统安全风险评估

□文/徐道亮 王梦格

城市轨道交通机电工程设备繁多，施工工艺复杂，施工周期长，涉及的专业与人员众多且相互交叉，容易产生各类风险。工程设计阶段应对机电工程进行风险辨识、分析与控制，优化可行性方案，规避和降低由于方案不合理所带来的风险，为工程设计、施工及运营做好前期准备，初步制定工程风险控制措施。

1 风险评估标准

风险事件发生的可能性、风险事件发生可能造成的损失等各专业均参照规范的等级标准[1]，对本专业内容进行风险分析，结合风险产生应具备的条件情况，由专业总体、总工、设计人等确定。风险事件等级按照规范中风险评价矩阵分级标准得出。

2 机电设备系统风险分析

轨道交通机电系统包括供电、信号、通信、通风空调、给排水及消防、车站设备、综合监控、车辆等系统，涉及专业众多，仅以通信专业为例，阐述风险分析及分级方法。

2.1 通信系统风险识别

通信系统包括传输系统、公务电话系统、专用电话系统、专用无线系统、公安消防无线系统、乘客信息系统、技术防范系统、广播系统、时钟系统、通信电源及接地系统、弱电综合UPS系统及通信附属设施。

1）传输系统：网络保护方式选择不合理和主要板卡（交叉板、主控板、电源板等）冗余配置不充分导致的业务中断风险。

2）专用无线系统：路网集群交换机冗余方式导致的主交换机故障情况下专用无线中断风险；系统主要板卡和服务器冗余配置不充分导致的通信中断风险；与其他无线系统发生干扰的风险。

3）公务电话系统：公务主交换设备单点故障导致的通信中断风险；主交换设备故障时站内公务通信中断风险。

4）专用电话系统：专用电话主系统单点故障造成的调度业务中断风险[2]。

5）技术防范系统：视频服务器单机故障、数据网络规划不合理造成的服务中断风险。

6）广播系统：主要设备冗余配置不充分造成的无法广播风险。

7）乘客信息系统：主要设备冗余配置不充分和部分设备可靠性不高造成的服务中断风险。

8）时钟系统：主母钟故障导致的授时中断，影响时间系统授时精度。

9）电源与接地系统：UPS电源故障造成的电源中断风险。

10）公安消防无线系统：与其他无线系统发生干扰的风险。

11）室外光电缆线路及设备：室外高温、水浸、阳光照射、鼠害、迷流腐蚀等可能对区间光电缆线路和室外设备安全产生影响的风险。

2.2 通信系统风险分析

1）传输系统：同步传输系统中TDM业务采用的几种保护方式都可以保证保护倒换时间在50 ms 内完成，但对于对实时性要求较高的以太网数据业务若选择生成树保护则很难保证保护倒换时间，造成数据业务的中断；交叉板、主控板、电源板等主要板卡若无冗余配置，在单板故障情况下导致该节点业务中断。

2）专用无线系统：路网集群交换机设置主备系统，采用1+1冷备工作方式，当主交换机故障时，主备交换机倒换需采用人工干预方式，切换过程中专用无线通信处于中断状态。

3）公务电话系统：当全线仅依靠控制中心主交换设备完成全线业务交换和出入中继时，一旦主交换设备发生故障会导致全线公务电话系统中断；若车站交换设备没有配置自交换功能，则站内通信也会发生中断。

4）专用电话系统：控制中心主交换设备故障导致全线调度业务中断[3]。

5）技术防范系统：控制中心或车站视频服务器故障情况下导致控制中心和故障车站视频无法调用；技术防范系统数据网络由于数据流的无序广播可能造成网络的拥塞或中断。

6）广播系统：功放设备若不采用备用倒换配置，单功放故障情况下，导致故障分区无法广播，降低服务质量，火灾工况下导致不能正常引导乘客疏散。

7）乘客信息系统：主服务器或播出服务器故障情况下导致系统不能正常播放，服务质量下降。

8）时钟系统：控制中心主母钟故障情况下，无法完成对车站子钟授时，导致时间系统精度下降，降低服务质量。

9）电源与接地系统：UPS 电源设备故障情况下导致交流供电设备电源中断，影响范围较大，若UPS 电源系统采取旁路措施，则可能由于市电电压波动范围超限而对通信系统设备造成损害。

10）公安消防无线系统：天馈系统设置不当可能与专用无线、民用无线等系统产生干扰，影响系统正常运行。

11）室外光电缆线路及设备：高架区间暴露在自然环境中，对区间光电缆线路和室外设备安全影响较大。

2.3 风险事件评估

风险发生可能性采用概率或频率表示[1]，划分为五级，见表1。

表1 风险发生可能性等级标准

风险损失等级按照损失的严重程度划分为五级，见表2。

表2 风险损失等级标准

风险损失一般需考虑人员伤亡（包括工程建设人员和第三方人员）、环境影响、经济损失、工期、社会影响等几方面。

按照风险发生可能性和风险损失，可将工程建设风险划分为四级[1]，见表3。

表3 风险等级标准

采用专家调查权重法，由专业总体、总工、设计人等结合通信系统风险产生的概率、造成危害的等级，进行各项风险事件的权重指标制定，最终确定通信系统有风险事件11 项，其中Ⅲ级风险5 项，Ⅳ级风险6项，见表4。

表4 通信系统风险评估

由表4 可以看出，风险等级在正常设计及施工措施可控范围内，实施过程中加强监测管理。

2.4 风险应对措施

通信系统涉及行车安全，在设计中必须首先考虑系统的安全性和可靠性。系统软件和硬件的配置方面必须注重安全性；关键环节均采用冗余设计，关键的系统和主机设备上消除单点故障，通过设备冗余和负载分担的方式来提高系统的可靠性，选用的设备本身应具有较高的可靠性并应支持热插拔和软件升级。

针对通信系统识别出的11项风险事件，总结出各项风险事件的应对措施，见表5。

表5 通信系统风险应对措施

3 风险评估建议

城市轨道交通机电设备系统专业覆盖面广、自动化程度高、专业间接口问题多，在项目设计、实施阶段存在大量的不确定性因素，因此，机电系统风险评估是防范与降低风险的最有效手段。建议城市轨道交通项目针对每个机电系统在设计时进行详细的风险评估，对所有识别的风险事件都进行原因分析并根据其产生的原因有针对性的给出风险应对措施，使轨道交通工程建设运营过程中的风险在可接受、可控范围内。