城市軌道交通列車車門緊急解鎖控制聯(lián)動(dòng)優(yōu)化*

閆學(xué)祥 劉海東 楊培盛

（濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司，250101，濟(jì)南//第一作者，工程師）

城市軌道交通列車車門緊急解鎖控制聯(lián)動(dòng)優(yōu)化*

閆學(xué)祥 劉海東 楊培盛

（濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司，250101，濟(jì)南//第一作者，工程師）

城市軌道交通信號(hào)與車輛系統(tǒng)間接口需優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便對(duì)車門緊急解鎖給出有針對(duì)性的控制指令。建議通過車地?zé)o線通信設(shè)備，整合車輛、信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)控制中心調(diào)度員協(xié)助司機(jī)進(jìn)行應(yīng)急處置，以降低對(duì)司機(jī)的依賴，并最大程度上保障乘客安全和利益。

城市軌道交通車輛；緊急解鎖；接口；優(yōu)化

1 現(xiàn)狀問題分析

“在緊急情況下，乘客能手動(dòng)解鎖開門”［1］是規(guī)范對(duì)車輛的基本要求。然而，當(dāng)乘客在緊急情況下操作車門緊急解鎖時(shí)，如列車不在零速狀態(tài)，則車門控制系統(tǒng)將對(duì)車門施加不小于300 N的作用力，使車門不易被打開。這是因?yàn)樵诹熊嚫咚傩旭倳r(shí)打開車門會(huì)讓乘客面臨更大的危險(xiǎn)。即便列車已處于零速狀態(tài)，在信號(hào)控制列車模式下，如列車沒有停在與站臺(tái)門精確對(duì)位的區(qū)域內(nèi)，車門能否較易被乘客打開也需選擇后才能確定。

為了充分保障乘客在緊急情況下的逃生權(quán)利，文獻(xiàn)［2］建議：“對(duì)于在區(qū)間運(yùn)行的列車，操作車門緊急解鎖時(shí)不緊急制動(dòng)停車，而待列車運(yùn)行到下一站停車開門；對(duì)于從車站起動(dòng)的列車，操作車門緊急解鎖時(shí)，若運(yùn)行距離小于半列車將觸發(fā)列車緊急制動(dòng)，運(yùn)行距離超過半列車后列車將繼續(xù)運(yùn)行。”［2］

“信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具備列車自動(dòng)防護(hù)功能”［3］是載客試運(yùn)營的基本條件之一。城市軌道交通列車在運(yùn)營過程中，應(yīng)一直處于ATP（列車自動(dòng)防護(hù)）系統(tǒng)的防護(hù)下。而在大多數(shù)城市軌道交通線路的車輛和信號(hào)系統(tǒng)間接口關(guān)系中，并沒有單獨(dú)采集車門緊急解鎖的信息。車輛系統(tǒng)將車門緊急解鎖的接點(diǎn)串入車門關(guān)閉且鎖緊（TDCL）回路。當(dāng)乘客操作緊急解鎖時(shí)，車輛傳遞給信號(hào)車載設(shè)備的信息是“TDCL丟失”。規(guī)范要求“車載ATP設(shè)備提供連續(xù)的車門監(jiān)控功能，當(dāng)列車的單個(gè)或多個(gè)車門發(fā)生故障時(shí)，全車TDCL信息丟失，若列車未停穩(wěn)，則切除牽引，車輛設(shè)置旁路TDCL開關(guān)，在保證安全的情況下，可人工激活該開關(guān)，開關(guān)激活后，列車可施加牽引?！保?］由于從車輛方獲取的信息不全面，當(dāng)列車處于信號(hào)控制模式時(shí)，在出現(xiàn)了“車門被緊急解鎖”及“車門故障（含車門被強(qiáng)行打開或破壞）”這兩種異常情況后，信號(hào)系統(tǒng)只能給出相同且相對(duì)較為安全的切除牽引指令，然后由司機(jī)判斷車門的安全狀態(tài)，并確定是否可以繼續(xù)行駛。

如客室內(nèi)發(fā)生了緊急情況，但車門未被打開，而只是乘客操作了車門緊急解鎖，則通常列車在區(qū)間減速或停止在區(qū)間均無益于緊急情況的處理，并可能使緊急情況的處理時(shí)間被延后，使緊急情況惡化甚至導(dǎo)致列車晚點(diǎn)。廣州地鐵運(yùn)營公司統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)：“絕大多數(shù)引發(fā)乘客操作車門緊急解鎖裝置的事件都不會(huì)對(duì)乘客的生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生不利后果，但對(duì)線網(wǎng)的行車組織及客流組織將產(chǎn)生較大影響”。［2］而且，在應(yīng)對(duì)緊急情況時(shí)，為讓乘客盡快離開現(xiàn)場，盡早接受緊急救援，也需讓列車盡快到達(dá)車站。

因此，當(dāng)列車在區(qū)間運(yùn)行過程中，如車門仍處于關(guān)閉且鎖緊狀態(tài)，而只是車門被乘客緊急解鎖，則應(yīng)使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行至下一站。這就需要優(yōu)化車輛和信號(hào)兩個(gè)專業(yè)的共同接口信息傳遞和控制指令。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 車輛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

乘客操作緊急解鎖后，司機(jī)室的車載CCTV（閉路電視）監(jiān)控顯示屏將自動(dòng)切換到被緊急解鎖車門附近的攝像機(jī)畫面；司機(jī)可根據(jù)實(shí)際情況，確定是否需要干預(yù)信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行的控制。這也說明，車輛控制系統(tǒng)較易給出車門緊急解鎖信息。但車輛控制系統(tǒng)還需將車門緊急解鎖從TDCL回路中分離出來。廣州地鐵6號(hào)線便采取了將車門緊急解鎖接點(diǎn)“從安全互鎖回路中旁路”的優(yōu)化設(shè)計(jì)［5］。由此可見，車輛控制系統(tǒng)可給出兩個(gè)獨(dú)立的信息，以滿足信號(hào)系統(tǒng)分別發(fā)出控制指令的需要。

為實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制系統(tǒng)對(duì)列車在區(qū)間停車后的緊急開門控制，車輛控制系統(tǒng)還需將LVBF（列車控制電路，包含照明、通風(fēng)及廣播等控制電路）失效的信息傳給信號(hào)系統(tǒng)。當(dāng)列車在區(qū)間緊急停車時(shí)，照明（含緊急照明）控制電路失效會(huì)可能導(dǎo)致乘客恐慌，通風(fēng)（含緊急通風(fēng)）控制電路失效可能會(huì)導(dǎo)致乘客呼吸困難（尤其是在客室擁擠時(shí)），廣播電路失效將失去司機(jī)及地鐵服務(wù)人員對(duì)乘客發(fā)布信息的正式渠道。如這三者中任一控制電路處于失效狀態(tài)，且乘客操作車門緊急解鎖時(shí)不能立刻開門離開，則將很容易導(dǎo)致客室局面混亂失控。在這種情況下，緊急疏散將更能保護(hù)乘客的整體利益；而當(dāng)車輛的相關(guān)設(shè)備正常時(shí)，何時(shí)疏散乘客應(yīng)由司機(jī)和相關(guān)應(yīng)急指揮人員確定。為滿足信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車控制的需要，車輛系統(tǒng)需將其照明、通風(fēng)及廣播控制電路是否工作正常的信息傳遞給信號(hào)系統(tǒng)。車輛控制系統(tǒng)已有對(duì)照明、通風(fēng)、廣播及備用電源等設(shè)備狀態(tài)的檢測報(bào)警設(shè)備，只需增加向信號(hào)系統(tǒng)傳送相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)信息的接口。

2.2 車門緊急解鎖工作流程分析

當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)控制列車運(yùn)行時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)需同時(shí)對(duì)TDCL、車門緊急解鎖（TDEU）和LVBF的工作狀態(tài)分別進(jìn)行監(jiān)控。一般設(shè)置正常狀態(tài)對(duì)應(yīng)的信息為1，故障或緊急狀態(tài)對(duì)應(yīng)的信息為0。在收到這3個(gè)相互獨(dú)立的信息后，信號(hào)系統(tǒng)可根據(jù)需求、列車實(shí)際位置、是否處于停穩(wěn)狀態(tài)等情況，通過對(duì)車載計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行配置，優(yōu)化對(duì)車門和列車運(yùn)行狀態(tài)的控制?？梢姡@3個(gè)信息都會(huì)直接影響乘客在緊急情況下的安全。

信號(hào)系統(tǒng)還應(yīng)收集緊急疏散平臺(tái)信息，作為區(qū)間緊急疏散時(shí)選擇可打開車門側(cè)的依據(jù)。車門緊急解鎖工作流程如圖1所示。

2.2.1 列車正常運(yùn)行時(shí)

在列車正常運(yùn)行過程時(shí)，或列車停止在區(qū)間但沒有車門緊急解鎖信息時(shí)，如信號(hào)系統(tǒng)收到LVBF為0的信息，應(yīng)視同車輛故障告警。此時(shí)列車應(yīng)正常行駛至下一站站臺(tái)停車后疏散乘客，并由工作人員詳細(xì)檢查并處理，或根據(jù)相關(guān)管理制度確定處理方式。對(duì)信號(hào)系統(tǒng)來說，有以下2種緊急情況：

（1）當(dāng)TDCL為0時(shí)，將認(rèn)為車門故障打開或已被強(qiáng)行打開。列車運(yùn)行在區(qū)間時(shí)應(yīng)首先切除牽引，并由司機(jī)確定下一步處理方式；如列車在站臺(tái)起動(dòng)階段則切除牽引并緊急制動(dòng)。

（2）當(dāng)TDCL為1、且 TDEU為0時(shí)，如列車在區(qū)間運(yùn)行中則應(yīng)行駛至下站停車，如列車在站臺(tái)起動(dòng)階段則應(yīng)切除牽引并緊急制動(dòng)。

列車的站臺(tái)起動(dòng)階段可指列車行駛了半列列車距離以內(nèi)，或列車尚未完全離開站臺(tái)前，具體距離應(yīng)根據(jù)運(yùn)營需要并綜合考慮乘客利益后確定。

2.2.2 列車處于零速時(shí)

當(dāng)列車處于停穩(wěn)后的零速狀態(tài)時(shí)，LVBF信息僅在TDEU為0時(shí)才會(huì)直接影響車門控制。此時(shí)有以下3種緊急情況：

（1）當(dāng) TDEU為 1、TDCL為 0時(shí)：不考慮LVBF信息，若無法起動(dòng)列車，則應(yīng)在司機(jī)確認(rèn)安全并采取門旁路措施后，方可起動(dòng)列車；此時(shí)若LVBF為0，則視同車輛系統(tǒng)故障告警，

（2）當(dāng)TDEU為0、LVBF為1時(shí)：不考慮TDCL信息，被緊急解鎖的車門如果處于安全疏散側(cè)，則可直接打開，同時(shí)信號(hào)系統(tǒng)開始延時(shí)。如在延時(shí)時(shí)間內(nèi)司機(jī)有操作，則交由司機(jī)處理；如在延時(shí)時(shí)間內(nèi)司機(jī)無操作，則延時(shí)后給出可安全疏散側(cè)的門使能指令，讓乘客可較易地打開車門，實(shí)現(xiàn)緊急疏散。

（3）當(dāng)TDEU為0、LVBF為0時(shí)：不考慮TDCL信息，被緊急解鎖的車門如果處于安全疏散側(cè)，則可直接打開；同時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)也立刻給出可安全疏散側(cè)的門使能指令，讓乘客可較易地打開車門，實(shí)現(xiàn)緊急疏散。

圖1 車門緊急解鎖工作流程圖

在有疏散平臺(tái)的線路上，建議只給出有疏散平臺(tái)側(cè)車門的門使能指令。如采用軌道作為疏散通道，則需根據(jù)車輛配置和區(qū)間實(shí)際情況（如采用三軌供電，還需考慮牽引供電的危險(xiǎn)性），從保護(hù)乘客利益的角度，確定打開其中一側(cè)或雙側(cè)車門。

當(dāng)列車處于零速狀態(tài)時(shí)，如乘客緊急解鎖的車門沒有處于安全疏散側(cè)，則是否允許乘客手動(dòng)打開車門應(yīng)根據(jù)運(yùn)營需要并綜合考慮乘客利益后確定。當(dāng)列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，對(duì)異常情況的處理方案還應(yīng)考慮長區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的特殊情況，進(jìn)而制定有針對(duì)性的車門和列車運(yùn)行控制方案。

延時(shí)時(shí)間應(yīng)為司機(jī)在得到提示后查看監(jiān)控圖像等信息，并分析選擇，以及進(jìn)行操作的最不利時(shí)間。

列車在站臺(tái)附近因故障停車可比區(qū)間停車更便于疏散乘客。此時(shí)的緊急情況處理可與區(qū)間停車相同。

2.3 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能整合優(yōu)化

為進(jìn)一步保證乘客安全，提高應(yīng)急處置能力，可強(qiáng)化通信、信號(hào)、車輛及綜合監(jiān)控等專業(yè)的系統(tǒng)功能，并通過車地?zé)o線通信系統(tǒng)進(jìn)行整合，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，便于控制中心調(diào)度員協(xié)助司機(jī)處置緊急情況。主要建議如下：

（1）信號(hào)系統(tǒng)將車載設(shè)備收到的 TDCL、TDEU、LVBF信息上傳至控制中心，并根據(jù)需要增加，中心調(diào)度員在緊急情況下對(duì)車門和列車運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程控制功能，以協(xié)助司機(jī)進(jìn)行緊急情況處理，避免在司機(jī)因處置不當(dāng)而對(duì)乘客造成傷害。

（2）在攝像機(jī)附近設(shè)置拾音器，在乘客緊急對(duì)講電話內(nèi)設(shè)置針孔攝像機(jī)或在其附近設(shè)置攝像機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)音頻與圖像同步傳輸、錄制，讓司機(jī)和調(diào)度人員不僅能看到客室圖像，還能聽到客室的聲音，以便更有針對(duì)性地處理緊急情況。

（3）實(shí)時(shí)上傳列車運(yùn)行狀態(tài)。在乘客操作車門緊急解鎖時(shí)，通過車地?zé)o線通信系統(tǒng)，將車門緊急解鎖信息和列車的其他實(shí)時(shí)信息（含圖像及音頻））等上傳至控制中心，并與綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，將被緊急解鎖車門處的視頻實(shí)時(shí)顯示在相關(guān)顯示屏和大屏幕上，以便調(diào)度員及時(shí)查看客室情況，高效地協(xié)助司機(jī)處理緊急情況。

（4）專用無線通信系統(tǒng)車載設(shè)備與車載廣播系統(tǒng)之間通常設(shè)有接口，當(dāng)控制中心收到列車發(fā)出的緊急信息后，如司機(jī)應(yīng)急處置不利或需要協(xié)助，則可由調(diào)度員可通過無線調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)某一列車遠(yuǎn)程廣播，以實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客的實(shí)時(shí)信息發(fā)布或引導(dǎo)疏散。

（5）車輛控制系統(tǒng)如收到車門緊急解鎖的信息，則應(yīng)在司機(jī)室或控制中心發(fā)出聲光報(bào)警，以提示司機(jī)或中心調(diào)度員；如車輛控制系統(tǒng)收到多個(gè)車門同時(shí)或連續(xù)被緊急解鎖的信息，則應(yīng)發(fā)出更高級(jí)別的報(bào)警。

（6）在信號(hào)控制模式下，如乘客緊急解鎖的車門處于非安全疏散側(cè)，則信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)拒絕車門被打開。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)給出安全疏散側(cè)的門使能指令時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要，確定是否將所有車門打開。

（7）當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)在緊急情況下給出門使能或司機(jī)發(fā)出允許開門信息及開門指令時(shí)，應(yīng)提前或同時(shí)通過車載PIS（乘客信息系統(tǒng)）及PA（公共廣播）系統(tǒng)緊急信息，引導(dǎo)乘客疏散；當(dāng)需在區(qū)間緊急疏散乘客時(shí)，應(yīng)通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)將牽引供電系統(tǒng)分區(qū)停電、并自動(dòng)開啟環(huán)境控制等系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，同時(shí)通知相鄰車站做好準(zhǔn)備，以保護(hù)乘客安全、快速地疏散。

緊急情況下系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)情況見圖2。上傳車載視頻對(duì)車地?zé)o線傳輸速率的要求較高。當(dāng)應(yīng)急處理時(shí)，可能需暫停其他系統(tǒng)使用車地?zé)o線通信系統(tǒng)，故應(yīng)提前考慮應(yīng)急狀態(tài)的無線傳輸通道配置，必要時(shí)可考慮將民用無線系統(tǒng)作為輔助和應(yīng)急傳輸通道。在控制中心與車站的網(wǎng)絡(luò)中斷后，車站綜合控制員應(yīng)承擔(dān)控制中心調(diào)度員職責(zé)的范圍和程序；如采用車站無人值守的運(yùn)營管理方式時(shí)則無法移交。這也意味著運(yùn)營對(duì)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的可靠性要求更高。

圖2 緊急情況下系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)示意圖

由于“無人駕駛系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)信號(hào)、通信、防災(zāi)報(bào)警等機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備及車輛的協(xié)同控制”［1］，以上建議對(duì)于人工駕駛的線路來說，可根據(jù)實(shí)際需要選擇；而對(duì)于無人駕駛的線路來說，應(yīng)根據(jù)線路配置情況做出的優(yōu)化和完善。如無人駕駛線路的車載信號(hào)設(shè)備可單獨(dú)對(duì)每個(gè)車門發(fā)出控制指令，則應(yīng)制定對(duì)車門的控制優(yōu)化方案，以減少疏散風(fēng)險(xiǎn)。無人駕駛列車如僅在每列列車的頭尾設(shè)置“緊急逃生門”，則在安全疏散側(cè)，可能只有一個(gè)門可用，其疏散效率則比較低。此時(shí)，緊急逃生門可作為遠(yuǎn)程控制失效時(shí)或列車發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)的后備疏散通道。

3 結(jié)語

為最大程度地保障乘客在緊急情況下的安全和利益，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)與車輛控制系統(tǒng)之間的接口進(jìn)行分析之后提出，需將相關(guān)信息進(jìn)行分解或提取，并傳遞給信號(hào)系統(tǒng)，以便信號(hào)系統(tǒng)據(jù)此給出有針對(duì)性的控制指令。在此基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)功能整合優(yōu)化建議，以通過車地?zé)o線通信系統(tǒng)，讓控制中心調(diào)度人員第一時(shí)間了解客室內(nèi)的具體情況，通過信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的設(shè)備，遠(yuǎn)程協(xié)助司機(jī)應(yīng)對(duì)緊急情況，提高系統(tǒng)整體的信息傳遞時(shí)效性和應(yīng)急處理能力。在有人駕駛的列車上，相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)營需要和行車組織需要做出選擇；而在無人駕駛的列車上，對(duì)緊急情況的處理將更多依賴于設(shè)備的遠(yuǎn)程信息傳遞、控制能力，建議更多地從乘客安全的角度配置相關(guān)的設(shè)備功能，并向乘客做好宣傳，在乘客的配合和支持下完成應(yīng)急處置工作。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.城市軌道交通技術(shù)規(guī)范：GB 50490-2009［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：7.

［2］ 張世鐘，呂勁松.車門緊急解鎖后列車運(yùn)行狀態(tài)及車門狀態(tài)的設(shè)置方案探討［J］.電力機(jī)車與城軌車輛，2015，38（4）：84.

［3］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).城市軌道交通試運(yùn)營基本條件：GB/T 30013—2013［S］.北京：中國質(zhì)檢出版社，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013：5.

［4］ 中國城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專業(yè)委員會(huì).城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)用戶需求書（范本）（試行版）第三部分：接口技術(shù)要求［S］.北京：中國城市軌道交通協(xié)會(huì)，2015：16.

［5］ 計(jì)敏良.廣州地鐵6號(hào)線列車車門緊急解鎖分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電信息，2015（3）：138.

［6］ 梁九彪.地鐵無人駕駛工程的匹配設(shè)計(jì)［J］.城市軌道交通研究，2014，17（2）：4.

Optimum Control Linkage of Door Emergency Unlocking for Urban Rail Transit Vehicle

YAN Xuexiang，LIU Haidong，YANG Peisheng

The design of signal and vehicle system interface needs improvement，so that signal system could give targeted control instruction for the emergency unlocking of train doors.It is suggested that the functions of vehicle，signal，communication，ISCS and other systems are integrated for emergency disposal through train/ground wireless communication equipment，with the assistance ofcontrol centerdispatchers fortrain drivers，thus to reduce the dependence of train driver and protect passengers'safety and interests maximally.

urban rail transit vehicle；emergency unlocking；interface；optimization

Author′saddress JinanRailTransitGroupCo.，Ltd.，250101，Jinan，China

U270.38+6

10.16037/j.1007-869x.2017.12.010

*山東省住建廳課題項(xiàng)目（2017-R1-026）

2016-06-27）