基于站群控制的城市軌道交通站臺(tái)緊急停車系統(tǒng)

董 松 陸 源

城市軌道交通站臺(tái)緊急停車系統(tǒng)，是由旅客或運(yùn)營人員操作，為解決運(yùn)營中突發(fā)安全狀況而設(shè)置的緊急制動(dòng)列車的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于信號(hào)控制管理范疇。隨著城市軌道交通的發(fā)展，城市軌道交通由站站控制管理模式逐漸向站群控制管理模式轉(zhuǎn)變，因此，需要對站臺(tái)緊急停車系統(tǒng)做重新設(shè)計(jì)，以適應(yīng)城市軌道交通的發(fā)展。

1 站臺(tái)停車系統(tǒng)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在每個(gè)車站提供緊急停車系統(tǒng)設(shè)備，包括在站臺(tái)每側(cè)指定位置設(shè)置的站臺(tái)緊急停車按鈕 (PEP)和站臺(tái)監(jiān)察亭、車站控制室綜合后備盤 (IBP)上設(shè)置的緊急停車開關(guān) (ESS)等。其中，PEP由旅客應(yīng)急操作，ESS由運(yùn)營工作人員操作。緊急情況下，通過按下站臺(tái)監(jiān)察亭、車站控制室IBP盤上的ESS或車站站臺(tái)上的PEP，禁止列車自區(qū)間進(jìn)入車站，實(shí)現(xiàn)車站股道封鎖的功能;禁止已停在車站的列車出發(fā)進(jìn)入?yún)^(qū)間，對于已啟動(dòng)而尚未完全離開車站的列車，應(yīng)實(shí)施緊急制動(dòng)停車。

緊急停車按鈕與線路上需防護(hù)的區(qū)域相關(guān)聯(lián)，一般在站臺(tái)及車控室IBP盤上設(shè)有緊急停車按鈕。該按鈕通過安全型繼電器與聯(lián)鎖子系統(tǒng)接口，當(dāng)緊急停車按鈕被激活后，緊急停車?yán)^電器將會(huì)失磁落下。在CBTC模式下，聯(lián)鎖子系統(tǒng)會(huì)將緊急停車按鈕狀態(tài)發(fā)送至區(qū)域控制器，通過區(qū)域控制器給每列車的車載設(shè)備持續(xù)發(fā)送緊急停車區(qū)域的狀態(tài)：

1.若列車在緊急停車區(qū)域運(yùn)行則觸發(fā)緊急制動(dòng)，直到緊急停車按鈕不再被觸發(fā)時(shí)才允許運(yùn)行，只有在獲得ATS調(diào)度員授權(quán)后，方可以人工駕駛模式駛出保護(hù)區(qū)域。

2.若列車接近緊急停車區(qū)域，則在保護(hù)區(qū)域前停車，且禁止進(jìn)入保護(hù)區(qū)域，但人工駕駛模式除外。

在非CBTC模式下，聯(lián)鎖子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)緊急停車狀態(tài)，關(guān)閉與保護(hù)區(qū)域相關(guān)聯(lián)進(jìn)路內(nèi)的信號(hào)機(jī)。值班員可通過設(shè)置于IBP盤上的緊急停車取消按鈕來復(fù)原緊急停車狀態(tài)。

2 站站控制模式下緊急停車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

目前國內(nèi)站臺(tái)緊急停車系統(tǒng)普遍采用站站控制管理模式，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 站站模式下站臺(tái)緊急停車系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備均只在本站留有繼電器接口，本站繼電器電路僅將站臺(tái)PEP、站臺(tái)監(jiān)察亭ESS和車站控制室ESS簡單依次串聯(lián)起來，站臺(tái)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，操作任何一個(gè)PEP或ESS，均可實(shí)現(xiàn)列車緊急制動(dòng)。解除列車緊急制動(dòng)時(shí)，僅需恢復(fù)相應(yīng)緊停按鈕/緊停開關(guān)即可。站與站之間繼電器電路沒有任何硬線連接，均為獨(dú)立的電路。該控制模式為分散式控制，這將必然導(dǎo)致每個(gè)車站均需配置相應(yīng)工作人員，并且在列車緊急制動(dòng)時(shí)無法區(qū)分是由乘客還是工作人員操作按鈕開關(guān)引起的。

3 站群控制模式下緊急停車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

“站群控制”管理方式，除控制中心 (OCC)外，各軸心站均具有監(jiān)控其鄰近衛(wèi)星站的能力。當(dāng)OCC出現(xiàn)不能指揮運(yùn)營局面時(shí)，需把控制權(quán)轉(zhuǎn)換至車站控制室。各軸心站除可監(jiān)控其本身車站范圍內(nèi)的信號(hào)設(shè)備外，還可監(jiān)控屬于其群組車站 (即衛(wèi)星站)的能力。若衛(wèi)星站為信號(hào)設(shè)備集中站，則具有監(jiān)控該站信號(hào)設(shè)備的能力，而一般衛(wèi)星站只有監(jiān)視其車站范圍內(nèi)信號(hào)設(shè)備的能力，沒有控制信號(hào)設(shè)備權(quán)。

3.1 站群模式下緊急停車系統(tǒng)的功能需求

3.1.1 衛(wèi)星站站臺(tái)及車站控制室操作

以一個(gè)衛(wèi)星站為例，操作PEP或ESS后，衛(wèi)星站及其對應(yīng)軸心站的指示燈、警鈴報(bào)警的顯示方式如下：

1.一旦在站臺(tái)按壓PEP，或在站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)ESS至STOP位置，在相關(guān)車站控制室和OCC的ATS工作臺(tái)顯示STOP，ATP授權(quán)的前進(jìn)信號(hào)立即被解除，同時(shí)在硬線連接的ESS盤上 (軸心站)，給出閃爍的STOP指示并給出聲響報(bào)警。當(dāng)車站控制室 (軸心站)的ESS設(shè)在STOP位時(shí)，聲響報(bào)警將消失并給出穩(wěn)定的STOP指示。

2.如果在車站控制室 (軸心站)的ESS沒有被轉(zhuǎn)至STOP位置時(shí)就釋放PEP，或轉(zhuǎn)動(dòng)站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室內(nèi)的ESS至GO位置，聲響報(bào)警將持續(xù)給出，ATP授權(quán)仍然被禁止，并以閃爍的STOP指示燈來顯示。只有在車站控制室 (軸心站)ESS先設(shè)置在STOP位置，然后再設(shè)回在GO的位置時(shí)，才能恢復(fù)ATP授權(quán)，并消除聲響報(bào)警和STOP指示。

3.如果釋放PEP或轉(zhuǎn)動(dòng)站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室內(nèi)的ESS至GO位置前，車站控制室 (軸心站)的ESS選擇在STOP位，然后再轉(zhuǎn)回GO位置，則報(bào)警聲響再次給出和閃爍STOP燈。

4.操作PEP后，將車站控制室 (軸心站)的ESS設(shè)在STOP位置可以切斷報(bào)警聲響。在調(diào)查引起操作的原因，并檢查符合安全條件后，則可將PEP解鎖。解鎖操作也會(huì)有聲響報(bào)警并點(diǎn)亮STOP指示燈，在車站控制室 (軸心站)的ESS選擇GO位置，可以恢復(fù)ATP的使用并切斷聲響報(bào)警和消除所有的顯示燈。

5.站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室內(nèi)的ESS聲響報(bào)警和指示燈顯示，跟上述車站控制室 (軸心站)內(nèi)的ESS聲響報(bào)警和指示燈顯示一致。

3.1.2 軸心站車站控制室操作

另一個(gè)啟動(dòng)緊急停車程序的辦法，是將車站控制室 (軸心站)的ESS設(shè)在STOP位置，而無須操作PEP。該操作將禁止ATP輸出授權(quán)行車指令，點(diǎn)亮ESS盤上 (軸心站)的STOP指示燈，并在相關(guān)車站和OCC的ATS工作臺(tái)上顯示STOP，但沒有聲響報(bào)警。當(dāng)將ESS轉(zhuǎn)回GO時(shí)，顯示將恢復(fù)成平常狀態(tài)。如果將ESS設(shè)為STOP后操作PEP，或轉(zhuǎn)動(dòng)站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室 (衛(wèi)星站)內(nèi)的ESS至STOP位置，那么系統(tǒng)將按照類似于PEP已經(jīng)按壓過的方式運(yùn)行，但當(dāng)PEP操作時(shí)，將沒有聲響報(bào)警。當(dāng)車站控制室 (軸心站)的ESS設(shè)在STOP位置，站臺(tái)監(jiān)察亭/車站控制室 (衛(wèi)星站)內(nèi)ESS聲響報(bào)警和STOP指示燈，須分別維持在關(guān)閉和熄滅狀態(tài)。緊急停車系統(tǒng)的指示要求如表1所示。

表1 緊急停車系統(tǒng)的指示要求

3.2 站群模式下緊急停車系統(tǒng)的電路方案

根據(jù)上述報(bào)警要求，繼電電路設(shè)計(jì)如圖2所示。圖2中PEPJ繼電器用于表示衛(wèi)星站工作人員和乘客對緊急停車按鈕 (PEP和ESS按鈕)的操作;EBJ繼電器用于表示衛(wèi)星站工作人員、衛(wèi)星站乘客和軸心站工作人員對緊急停車按鈕的操作，并通過EBJ接點(diǎn)將緊停信息輸出給ATP系統(tǒng);STOPJ繼電器用于記錄軸心站ESS按鈕的狀態(tài)，因?yàn)檩S心站ESS按鈕處在不同的位置，將通過STOPJ接點(diǎn)導(dǎo)通不同類型的電源 (穩(wěn)壓或脈沖)，給出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào);RSETJ和PEPRSJ繼電器均為緊停按鈕復(fù)位繼電器，均設(shè)計(jì)為自閉電路。

圖2 站群模式下站臺(tái)緊停系統(tǒng)的繼電電路

4 結(jié)束語

該方案在設(shè)計(jì)上，打破了國內(nèi)常規(guī)的只有設(shè)備集中站才能控制非設(shè)備集中站的模式，在與地鐵建設(shè)運(yùn)營方的深度交流后，單獨(dú)完成了符合站群管理模式的緊急停車及相應(yīng)報(bào)警的繼電電路設(shè)計(jì)工作，并在深圳地鐵4號(hào)線通過驗(yàn)證，順利運(yùn)營。“站群控制”管理模式減少了衛(wèi)星站信號(hào)系統(tǒng)工作人員配置數(shù)量，提高了站臺(tái)區(qū)運(yùn)營管理效率，對今后城市軌道交通的運(yùn)營管理模式具有指導(dǎo)和參考意義。