摘 要：通过对动车组安全计划的编制以及不同阶段的安全行动要求，建立安全数据库，根据安全数据库的不断更新，进行安全风险分析评估，为动车组的安全营运提高最基本的保障。

关键词：动车组；安全计划；安全数据库；安全风险分析评估；安全运营

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.139

1 动车组安全标准介绍

目前国内已经初步有为轨道交通制定的可靠性、可用性、可维护性和安全性评价标准GB/T 21562-2008，其等同于IEC 62278。除此之外还主要借鉴EN45545和EN50126等作为安全评价标准。其中EN50126第2部分是专门针对轨道交通的安全应用指南。EN45545是专门用于评估铁道车辆防火安全措施以及相应检测方法的标准。

2 动车组安全计划

和动车组安全相关的系统很多，如转向架、空调、外门、制动、牵引、高压等；需要考虑的技术细节很多，如防脱轨、防碰撞、防电磁干扰、防电击、防火、应急逃生安全等；涉及到的技术学科很多，如机械、电子、电气、材料、动力学等；面对如此众多的系统安装要求，必须有一个科学的管理办法统筹监控各个系统安全参数。首先，动车组在开始设计之初就应编制安全计划，确保每一个系统及整车都有正确的安全要求并确保得到相应的有效验证。安全计划是指为了达到规定的安全要求而需要实施的相关行动计划。其内容应包含动车组安全目标及要求、安全流程管理及验证、相关资源支持等内容。安全目标及要求是根据相关标准制定的整车级安全要求并把这些与安全相关的要求分解到相关系统中。

以空调系统为例，根据不同阶段提出不同的行动要求，在这个安全计划中，空调系统的行动分为四个不同的生命阶段：概念设计阶段、细节设计阶段，样机试制阶段，试运营和服务阶段。

2.1 概念设计阶段的安全行动

（1）安全计划。安全计划作为一个项目在安全方面的指导性文件，制定安全原则、安全程序以及行动计划，在该阶段将发布安全计划。

（2）初步危险分析（PHA）以及危险日志（HL）。PHA进行识别可能的危险， 这些危险与空调系统及其接口相关联。在识别可能的危险时，可以利用通用的危险日志以及供应商的工程经验。

危险识别后，根据危险接受矩阵EN 50126中（附录1），它可以分类为：视为可接受或需要进一步调查。

当安全成为一个问题时，应考虑制定危险缓解措施或危险控制措施，该危险将通过危险日志跟踪并受到连续的审查。因此，HL是动态和反复的。

在设计、制造、测试甚至是操作阶段都可以制定危险缓解措施。在概念设计阶段，那些能够降低危害严重程度的设计概念应考虑作为第一选择。

（3）失效模式、影响以及严重程度分析（FMECA）。FMECA通常是一种自下而上的方法来识别潜在的功能或零部件失效模式、原因、影响，并且采取预防措施，它可以用来做RAM和安全性研究。在安全方面，FMECA提供了底层事件失效发生的概率数据，可以与FTA联合使用。

（4）硬件（HW）和软件（SW）关于安全等级（SIL）的分配。在分配暖通空调系统的HW和SW的SIL等级时，将依据空调系统的功能需求、PHA的结果以及标准EN 50126进行。

2.2 细节设计阶段的安全行动

（1）更新之前的分析：安全计划、PHA/HL 、FMECA。

（2）故障树分析（FTA）：FTA是一个自上而下的分析方法，采用图形树的形式来分析一个关键安全事件的原因。

FTA将在项目中用来分析、识别具体的危害， 以确定安全的顶级事件，例如当检测到火灾或烟雾时，空调不能被关掉。

（3）操作和支持危险分析（O&SHA）：O&SHA用来识别和评估与人类和设备/系统之间相关联的危险，这些相互关联的危险包括系统整个生命周期内的所有操作行为。

在以下行动中，应执行O&SHA：试验、安装、修改、维护、支持、运输、地面服务、存储、操作、紧急逃生、 出口、 救援、事故后的响应以及培训。

（4）安全案例。准备安全案例，用来证明执行安全计划中所描述的安全管理行动和过程，同时也证明暖通空调系统符合预先定义的安全需求。

2.3 样机试制阶段的安全行动

这一阶段包括样机的制造、测试和调试。在這个阶段的行动应包括安全验证和确认。

更新之前的分析：FMECA、FTA、O&SHA以及产品安全计划、HL、安全案例、安全验证和确认。

关键的安全项目以及功能的验证和确认将在型式试验、出厂试验和首件检验过程中进行。以下的安全测试项目将作为型式试验的一部分与型式试验一起进行：

（1）司机室和客室空调的安全功能测试：自动紧急关闭（信号来自于火灾/ 感烟探测装置）；手动紧急关闭（信号来自于车辆总线）；手动关闭（本地模式开关）；功能测试：客室空调紧急通风（自动和本地模式开关）；超压安全装置的有效性；超温安全装置的有效性；冲击和振动试验以验证具有足够的强度；

（2）在首件检验（FAI）过程中， 特别要检查下列项目：型式试验结果；使用定义的材料；完整的警告；防止破坏管道和电缆的保护；防止进入危险区域的措施；维护维修过程中，锐利的边缘具有必要的处理措施；

（3）与安全相关的测试将包括在例行试验程序中，尤其是以下的项目，对每一台机组都要进行测试：压力保护装置的功能；温度保护装置的功能；制冷剂回路的气密性；完整的警告、标志和防护；性能与图纸的一致性；使用定义的材料；

（4）防止其它危害和危险的警告：机组贴标签指示；通过多功能车辆总线进行显示；在维护手册、司机手册和操作手册中注明。

2.4 试运营和服务阶段的安全行动

（1）更新之前的分析。O&SHA、HL、安全案例

（2）故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）。在操作阶段，如果发生了安全关键故障， 对这种故障应该进行分析，找到故障的根源， 根据预先定义的质量程序，采取预防措施。

此外，对每个设计修改应当进行分析，证明这个修改没有降低安全要求。

3 动车组安全数据库

动车组建立了安全计划以后，就必须要求各个系统严格按照安全计划的要求，遵循安全流程对每个环节以及相关参数进行严格管理。这样就必须建立一个数据库，对每个系统搜集关键参数，对比相关标准要求，确保都在安全范围之内。

3.1 如何建立安全数据库

安全数据库的建立是基于获取大量动车组运营经验的基础上建立的。其安全要求数据来源主要有：历史安全数据的总结、相关标准法规的规定、维护维修经验的总结及国内外动车组安全事故的经验教训等。在设计初期就需要开始建立车辆安全数据库。数据库需细化到每个与安全相关的车辆系统或产品并包含所有的安全要求和可能的安全隐患。

3.2 安全数据库的管理

数据库建立后，在动车组设计、制造、验证和运营等不同的阶段，需要对安全数据库进行管理，对这些安全要求和隐患进行跟踪解决并逐一关闭。几个主要阶段和对应的行动具体如下：

概念设计阶段——对安全要求和可能存在的安全隐患从设计上进行响应解决；

细节设计阶段——对设计提出的不同解决方案进行技术评审和验证；

样机试制阶段——对既定方案进行充分的模拟或试验，确保项点满足安全要求；

试运营和服务阶段——对方案结合实际使用情况进一步验证，确保其有效性；

跟踪和关闭阶段——方案有效后进行关闭。

安全数据库从始至终是需要不断完善和更新，因为安全要求随着运营的推进和标准的完善而不断完善和提高。

3.3 全有效性验证

对数据库内安全要求需要提供量化指标和安全有效性进行验证，量化指标需要满足相关标准要求。对于每一个解决方案，要在数据库内明确是以哪种方式解决并提供对应的见证性资料，如变更设计方案、加强质量检验、计算仿真验证、案例研究分析、型式试验验证等等。对某些通过上述措施仍无法满足的安全要求，则需要在操作手册及维护手册中提供相应的措施以保证安全要求得到满足，这些措施包含列车降级运行、列车救援等等。

系统或产品设计更改后，需要重新进行安全评估并更新安全数据库内容。

4 动车组安全评估

设定了安全标准，制定了安全计划，建立了安全数据库，下一步就需要针对各个系统作细节上的安全评估。以对动车组安全运行至关重要的制动系统为例，需要至少考虑以下的危害因素：

（1）窒息（烟，有毒气体，缺氧）；（2）生物危害（病毒，细菌，污染的食物、水）；（3）烫伤（热水，热气，热表面）；（4）化学品伤害（固体，液体，气体）；（5）碰撞（非正常移动，不能停车，车辆不能不识别，非正常停车，防撞性不足，与其他列车不兼容，司机分心，设备脱离，超限界，失去通讯，失去控制，不能观察，电磁干扰）；（6）脱轨（轮重减载 ，曲线超速，部件丢失，超限界，障碍物，车辆设备故障，车辆材料失效，车辆在允许的速度情况下失稳，车辆在允许的侧风速度情况下失稳）；（7）降级行使；（8）触电（绝缘性能降低，超电压，储能设备放电，和带电设备接触）；（9）電磁干扰（过高的电磁通量，电流干扰，传导和辐射干扰）；（10）爆炸（容器超压，用电过程，化学反应过程）；（11）跌落（站台跌落，车辆分离，失去完整性，跌落至路基）；（12）火情（电火花，短路，过热，纵火，冷却功能缺失）；（13）不能应急逃离/实施救援；（14）碰撞（碎裂，锐边割伤，影响维护，机械能释放，接触行动设备，卡环拉伤，设备分离，结构损坏，超出范围，气流紊乱，高压）。

对以上所列的可能潜在的危害需要逐一进行评估，确保其满足标准和相应的安全要求。

5 总结

动车组行车安全事关重大，需要从设计开始到制造交付使用，整个过程都需要有强烈的安全意识。尤其在铁路行业放开民营市场增强市场活力和竞争力的关键时候，更需要各主机厂、产品和零部件供应商重视产品质量，增强安全意识，为动车组的安全营运提高最基本的保障。

作者简介：刘爱伶（1972-），女， 满族，河北遵化人，本科，学士学位，工程师，研究方向：高速动车组机械系统设计，成果：高速动车组车门系统设计以及空调系统设计。