神华准能集团大准铁路公司信号段山西朔州036002
摘要：为对铁路信号电源事故的原因加以探究，对铁路信号电源事故统计分析，对导致信号电源事故的各种因素加以梳理，应用社会网络分析法（SNA）研究各种因素关联性，从而对引起信号电源事故的关键因素所识别。结果表明：直接原因就是信号电源事故中人和物的因素，而环境和管理因素则是其间接原因，且相互影响；各级人员在安全意识方面淡薄、安全培训不到位、规章制度不完善、安全生产监督管理薄弱、安全投入不足等因素也是导致信号电源事故的关键因素；导致铁路信号电源事故的重要原因就是路外安全环境差，在铁路沿线施工单位或个人非法施工损伤电力、信号电缆引发的事故屡屡发生。
关键词：信号电源；事故；社会网络分析法（SNA）；原因分析；关键因素
引文：铁路基础设施的重要组成部分就是信号设备，如果发生事故，将对信号运输的安全和畅通造成直接的影响。确保信号设备正常运行的基础就是信号电源的可靠性和质量，信号设备中的调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、驼峰道岔自动集中为一级负荷，如果将供电中断，将会造成重大损失。《铁路技术管理规程》、《铁路信号维修规则－技术标准》要求信号设备应有2路可靠电源保证不间断供电，且明确规定电压的允许范围和电源的切换时间，但因为外部环境、管理、人员及设备状况等因素的影响，信号电源供电中断使得微机控制台黑屏、红光带、信号机灭灯等对行车安全的事件影响屡屡发生。在事故调查中，因对多个专业的多个环节所涉及，从而经常发生原因不清和责任界定不明的问题。所以，对信号电源事故原因分析则具有非常重要的现实意义。国内一些专家学者和实践工作者研究了我国铁路信号电源事故，如薛瑞民探讨了铁路信号供电配合问题，赵祚义等阐述了铁路信号电源屏存在的主要问题、产生原因及维修处理措施，马晨鹏等分析了铁路信号双电源转换问题。然而，以上研究均是侧重于铁路信号电源某一具体问题的研究探讨，缺乏对信号电源事故进行系统性、理论性研究。笔者将全面剖析信号电源事故的成因，用社会网络分析法（SocialNetworkAnalysis，SNA）研究信号电源事故原因之间的关联性，识别出关键影响因素，以期为铁路信号事故分析提供参考。
1信号电源的构成
为保证信号设备的可靠性，铁路信号设备采用两路独立电源，分别由相邻的2个铁路配电所的自闭、贯通线路供电，互为备用，正常情况以自闭作为主电源，贯通作为备用电源，当一路电源检修或故障时，由另外一路供电。10kV自闭、贯通经架空线路或电缆供电至车站信号箱变或变台，经过变压器变压至380/220V后通过低压电缆供电至信号机械室内的电源开关箱，然后接至信号电源屏的电源切换回路（Ⅰ路电源对应自闭，Ⅱ路电源对应贯通，2路电源能够自动或手动切换），电源经稳压、变压、变频、整流等处理后，分别送至各终端用电设备。信号电源以信号机械室电源开关箱的空气开关接线端子为界，进线部分归供电部门负责，空开及出线部分由电务部门负责。
2铁路信号电源的分类
2.1Y型电源技术
在Y型电源技术中，两种引入电源的方式：①主要的；②备用操作，交流接触器自动切换，高频电子480Hz电源的使用，高频直流开关电源，工频交流稳压电源等独立模块，单板计算机的应用满足了智能数字监控辅助功能的要求。电源切换后，向工频交流稳压器疏松，整流后形成直流母线。采用高频开关电源模块，将电路从AC转换为直流，提供开关、块设备、直流继电器等直流负载信号设备。在交流负荷中，参数稳压器、交流稳压器，由数字微电脑补偿，在故障过程中，通过自动或手动的旁路直接供电，将电压集中、稳定，然后将电路进行转换和隔离，以供交流负载信号装置，如开关、轨道电路、信号灯等。而此类电源技术模式存在一定的问题，在电源的过程中，应用了交流接触器组，难以在规定的0.15s时间内完成切换，同时，交流接触器线圈不能完全丢失在电源高压测量中。在交流部分，使用一套冷备用稳压器，或没有备用设备，在故障后，需要手动切换。对备用设备的运行状态进行有效监测是困难的。
2.2假H型电源技术
在伪H电源技术中，同时引入了两个通道的电源，交流接触器自动开关，一些模块单元的功率变频交流稳定器由两个电源提供，并使用额贴面机，实现智能数字型监测。电源频率交流稳压器是分散的，交流负载监管和孤立，和权力提供信号设备，如交换机、轨道电路、信号灯、等高频开关直流电源输出直流负载，和供应电力开关、屏蔽设备，直流继电器和其他设备。模块单元通过1＋1，N＋+等备用方法，采用部分自动转换、手动转换等方式控制交流备用模块。在此类电源技术应用中，也存在着一定的缺陷，利用交流接触器组实现电源输入，需要2台交流接触器动作，可能会超过规定0.15s的切换时间按，工频交流稳压器在断电的情况下会停止运行。在电源高压测量中出现相位中断时，开关交流接触器线圈不能完全失去电力，而部分功率频率交流稳压器不能保持正常运行状态。导致部分信号设备失电。其具有和Y型电源技术相同的输出单元模块，不过需要利用人工切换的操作，因此在实质上属于假H型电源技术。
3信号电源事故原因分析
通过科学的统计分析，研究各种导致事故的因素和其变化过程，可以对事故的特征有较为全面的了解。
3.1事故统计情况
以2017年全国信号电源事故为例，分别按事故等级、影响线路、发生部位、责任主体进行统计。《铁路交通事故调查处理规则》中主要有4类一般事故（C14、D9、D10、D21）涉及信号电源，其中，C14事故主要由接触网断线、塌网时牵引电流侵入轨道电路烧损信号设备引起；D9事故主要是由施工、检修、清扫设备时引发；D10事故主要是由作业人员违反劳动纪律、作业纪律引发；D21事故主要是指信号电源故障延时影响正常行车2h以上。信号电源事故发生的部位主要分布在电源引入部分、信号电源屏和电源馈出部分，其中电源引入部分事故主要为10kV电力架空线路搭接异物后跳闸、高压电缆受损以及380/220V低压电力电缆受损；信号电源屏事故主要为在一路电源停电时，自动切换回路无法自动切换到另外一路或切换时间超过0.15s引起瞬间中断供电；电源馈出部分事故主要为信号电缆受损。通过以上统计数据分析，信号电源事故主要集中在普速线路，以电力、信号电缆受损及信号电源屏无法正常切换占较高比例。
3.2事故主要原因
对铁路事故成因分析的研究多基于系统理论，通过分析事故的过程和机理，发现事故的根本原因。《生产过程危险和有害因素分类与代码》（GB/T13861—2009）将危险因素分为4个大类：人的因素、物的因素、环境因素和管理因素。铁路交通事故的成因划分与GB/T13861—2009标准保持一致，分为人、物、环、管等4个方面。其中人和物的因素是构成铁路交通事故的直接原因，环境和管理因素是构成交通事故的间接原因。从信号电源的构成可以看出，任何环节出现问题都可能造成电源事故。环境原因主要包括自然灾害和铁路外部安全环境，铁路外部安全环境是造成信号电源事故的主要原因，如铁路沿线取土、挖沙、挖沟、采空作业等违反《铁路安全管理条例》规定导致电缆受损，树木、鸟窝、彩钢瓦等异物造成的自闭、贯通线路跳闸及社会不法分子破坏等；设备原因主要包括设备源头质量不良和设备养护维修不到位，如信号电源屏自动切换回路动作异常、电源缺相、电源模块故障、电气连接点接触不良、电压波动、设备短路跳闸、UPS运行不稳定、设备维护超周期、设备隐患处理不及时等；管理原因主要包括安全生产管理机构设置不健全、管理规章制度不完善、安全生产投入不足、安全教育培训不到位、应急管理与安全生产监督薄弱等；人为原因主要包括人员业务技能差、责任心不强、安全意识淡薄、违反劳动纪律和作业纪律、应急处置不当等，如停电检修时未提前通知相关部门、相序或相位接线错误、无计划超范围作业等。根据统计，2017年全路信号电源事故中设备原因占所有事故起数的41%，其次是环境原因占32%，管理原因占17%，人为原因占10%。除以上影响因素外，由于信号设备自身的特点，还有一些其他因素会导致信号电源事故，如牵引大电流侵入轨道电路、地方停电等。结合信号电源特点以及相关规章标准和专家意见，对上述引起铁路信号电源事故的原因进行梳理归纳，确定16个事故原因相关要素。
3.3事故原因关联性分析
同一起事故往往是由多种原因共同作用引起，且彼此影响，具有一定关联性。以往对铁路信号电源事故偏重于定性分析，且忽视了各种原因间的联系和相互影响。基于SNA思路，借用SNA的网络中心性分析方法，以关联数据为基础定量研究各种事故原因要素之间的关系，利用SNA软件计算识别其中的关键因素。SNA被视为研究社会结构最简单明了和最具有说服力的研究方法之一。通过对于网络中关系的分析探讨网络的结构及属性特征，研究网络中各节点的关联状况，包括网络中的个体属性及网络整体属性，网络个体属性分析包括点度中心度，接近中心度等。点度中心度是对其“邻点”多少的测量，某一个点的度数为网络图中与其直接相连的其他点的个数。在有向图中，点入度指直接指向该点的点的总数，点出度指该点所直接指向的点的总数。在邻接矩阵中行和列分别代表点出度和点入度，一个节点的点度中心度越大就意味着该节点在网络中越重要。采用SNA法对铁路信号电源事故原因进行分析，将引起事故的各种因素作为网络节点，并将各因素之间的相互关联定义为网络连线。建立各因素之间关系的邻接矩阵，目的是对已经识别出来的要素之间的关系进行系统性分析。关联数据的收集和整理来源于调查问卷、专家咨询、档案资料等。根据某一因素对其他因素的影响强度，设计4级关联分值，其中，0为无关联，1为弱关联，2为中等关联，3为强关联。通过收集到的数据，建立各因素之间的邻接矩阵，矩阵中第x行第y列的元素n表示因素i对因素j的影响程度值。将邻接矩阵数据分别导入UCINET和PAJEKSNA软件，系统将自动生成邻接矩阵中各节点的内外中心度和内外接近中心度。各因素间的直接影响可以根据外中心度和内中心度的数值进行判断，外中心度高代表该因素对其他因素造成的直接影响大，内中心度高代表该因素受其他因素的直接影响大；各因素间的间接影响可以从外接近中心度和内接近中心度的数值进行判断，如果一个因素具有较高的外接近中心度和较低的内接近中心度，则说明该因素对其他因素的影响很大，受其他因素的影响较小。从各因素之间关系的邻接矩阵得知，安全意识淡薄（E4）、规章制度不完善（E11）、安全培训不到位（E13）、安全生产监督管理薄弱（E15）、安全投入不足（E16）外中心度较高，对其他因素的影响较大，是引发事故的关键因素，在进行事故调查时应重点分析。同时，违反劳动纪律作业纪律（E2）、养护维修质量（E5）、非法施工（E7）的内中心度和内近中心度均较高，反映出其受其他因素的影响较大，应予以重视。
4结论
铁路信号电源事故原因复杂、类型多样，彼此间相互关联。近年来，信号电源事故主要集中在普速线路，因外部环境引起的信号电源事故呈上升态势，特别是施工单位或个人在铁路沿线非法施工损伤电力、信号电缆的问题尤为突出，路外安全环境的监督管理亟待加强。2）利用SNA法对事故风险因素的关联性进行分析，安全意识、规章制度、安全培训、安全生产监督管理、安全投入是引发事故的关键因素。3）运用SNA方法识别铁路信号电源事故原因的关键因素，为事故分析提供了新的思路。
参考文献：
[1]中国铁路总公司．铁路技术管理规程（普速铁路部分）［L］．2014－07．
[2]中华人民共和国铁道部．铁路信号维护规则－技术标准［M］．北京：中国铁道出版社，2012：369－389．
[3]王雷.PLC在铁路信号电源屏网络设计中的应用[J].工程建设与设计，2016（2）：79~81.
[4]刘洋.铁路通信信号电源视频监控技术和监测技术研究[J].数字技术与应用，2016（3）：35.
[5]支理想，刘喆，张立东，等.高压输电线路在线监测供电电源研究及应用[J].电源技术，2015，39（2）：413~415.
[6]王兰和，候良鹏，刘健.普速铁路信号供电可靠性的探讨[J].Ups应用，2015（7）：48~56.