根據 EN 50129 實現軌道交通行業的控制系統安全構架
文:皮爾磁中國2022年第六期
導語:隨著需求的多樣化和技術的創新發展,地鐵、輕軌、磁懸浮、有軌電車和捷運系統等逐漸面世,組成了我們現在所熟知的軌道交 通業,本文著重介紹了皮爾磁(Pilz)根據 EN 50129 實現軌道交通行業的控制系統安全構架。
1 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展 的上世紀,是運輸的主力軍,一直處于壟斷地位,它 的誕生和發展與世界工業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的創新發展,地 鐵、輕軌、磁懸浮,有軌電車和捷運系統等逐漸面世, 組成了我們現在所熟知的軌道交通業。
1918年11月1日,一輛在布魯克林剛開放運營的列 車,因操作員經驗不足超速過彎,導致百余條生命的消 逝。1977年,美國芝加哥發生兩車相撞事故,導致列車 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,全球的專家們夜以繼日地 研究和落實相關的標準和要求,并作為準則來指導各國軌道交通廠商的實際應用,力求“安全”無憂。EN50129:2018/AC:2019(通訊,信號和處理系統 — 安全相關電子系統) 便是為此而生的標準。根據它的要求,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。
其實SIL4構架我們可以看作成是由兩套完全一模一樣的 SIL 2系統物理組合實現的,這兩套系統互相之間還必須 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4所示。
圖 4 SIL 4 輸入輸出接線示例圖
2 SIL4構架程序信號交叉校驗
當我們搭建起了SIL4的初步構架,兩套系統該如何 正確地執行輸入輸出信號之間的交叉校驗呢?
如圖5“交叉校驗基本概念圖”所示,根據要求,同 一個傳感器信號必須同時被兩套系統處理分析, 那么這 就意味著雙通道結構的2個傳感器信號將被處理四次。只 有當四次處理結果是一致的,整個SIL4系統才會判定該 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。
圖 5 交叉校驗基本概念圖
3 搭建控制系統安全構架的好幫手
2012年 ,皮爾磁 (P i lz ) 針對軌道交通行業的應用特點,推出了PSS 4000 - R安全系統,它順利通過了 TüV SüD嚴格的型式試驗和測試,擁有相關證書,能夠 幫助行業用戶輕松實現EN 50129的3種構架。
圖 6 皮爾磁 PSS 4000-R 安全系統
PSS 4000 - R安全系統自身滿足IEC 61508 SIL3 的要求。因此,一套PSS 4000 - R系統就可以實現SIL2 和SIL3的應用需求。對于SIL4應用的高要求,兩套PSS 4000 - R系統即可輕松搞定,再配合皮爾磁(Pilz)提供的信號交叉校驗邏輯圖,達到SIL4構架中的軟件要求也是不在話下。
PSS 4000 - R系統的運行環境溫度在 -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。模塊化的系統構架能讓用戶依據實際需求擴展相應的I/O模塊,獨特的M12類型以太網接口可滿足軌道交通車載應用的要求。
作為一家專業的自動化技術公司,皮爾磁(Pi l z) 始終致力于幫助客戶輕松、專業地實現各個行業領域的安全應用,讓生產運營環境更加安全、穩定和可靠。
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