基于地鐵列車發(fā)生緊急制動(dòng)的聯(lián)動(dòng)處置

張志春

(廈門軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部，福建 廈門 361000）

緊急制動(dòng)是信號(hào)、車輛大系統(tǒng)基于行車安全在地鐵車輛上設(shè)置的重要功能，地鐵列車發(fā)生緊急制動(dòng)影響正常行車組織、乘客安全舒適性和車輛設(shè)備質(zhì)量，產(chǎn)生的原因涉及信號(hào)、車輛、通信、站臺(tái)門等專業(yè)系統(tǒng)或駕駛操作等人為因素。由于緊急制動(dòng)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，故而需要結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際和設(shè)備情況，形成地鐵列車發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)的聯(lián)動(dòng)處置機(jī)制，保障地鐵列車正常運(yùn)行。

一、緊急制動(dòng)控制原理

地鐵列車通過貫穿車輛的硬線環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)緊急制動(dòng)的施加及緩解控制，緊急制動(dòng)安全環(huán)路中通常會(huì)串入司機(jī)室占用、警惕、總風(fēng)壓力、車載信號(hào)、超速等安全繼電器的觸點(diǎn)?；诠收蠈?dǎo)向安全設(shè)計(jì)原則，緊急制動(dòng)安全環(huán)路通常采用常電方式，當(dāng)環(huán)路失電時(shí)使得緊急制動(dòng)繼電器失電，此時(shí)觸發(fā)緊急制動(dòng)指令；為確保安全，一旦列車觸發(fā)緊急制動(dòng)，一般需要列車完全停車后方可重新使安全環(huán)路得電、緩解緊急制動(dòng)（通過串入零速信號(hào)實(shí)現(xiàn)）。

緊急制動(dòng)指令通過列車線電平信號(hào)傳給每個(gè)制動(dòng)控制單元（BECU），制動(dòng)控制單元根據(jù)列車載荷信號(hào)計(jì)算列車所需總制動(dòng)力并分配制動(dòng)力（調(diào)節(jié)單元制動(dòng)機(jī)輸入風(fēng)壓）給各個(gè)轉(zhuǎn)向架，且內(nèi)部設(shè)有獨(dú)立的電磁閥控制，控制單元制動(dòng)機(jī)氣路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的施加與緩解。車載信號(hào)系統(tǒng)通過一組節(jié)點(diǎn)接入至車輛緊急制動(dòng)環(huán)線中，當(dāng)車載信號(hào)系統(tǒng)需要觸發(fā)緊急制動(dòng)或車載信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)將節(jié)點(diǎn)斷開，造成緊急制動(dòng)環(huán)路斷開，由車輛系統(tǒng)完成緊急制動(dòng)。

緊急制動(dòng)發(fā)生時(shí)易造成車輪踏面擦傷，縮短設(shè)備的有效使用壽命；因緊急制動(dòng)指令發(fā)出后是不可撤除的，列車必須減速直到列車停止，影響后續(xù)列車的運(yùn)行控制，降低行車組織效率；緊急制動(dòng)時(shí)因列車慣性乘客可能發(fā)生磕傷等問題。

二、緊急制動(dòng)產(chǎn)生的異常原因

（一）車輛原因

總風(fēng)欠壓；當(dāng)列車在運(yùn)行狀態(tài)下，方向手柄為零位；緊急電氣列車線回路中斷或失電；DC110V控制電源失電；列車分離（脫鉤）；人工駕駛超過保護(hù)值時(shí)施加緊急制動(dòng)。

（二）信號(hào)系統(tǒng)原因

信號(hào)系統(tǒng)通過車載信號(hào)系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)部邏輯判斷，最終以高/低電平的形式輸出邏輯值，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)機(jī)柜輸出為低電平時(shí)，會(huì)使緊急制動(dòng)環(huán)路斷開，列車執(zhí)行緊急制動(dòng)。

1.信號(hào)設(shè)備原因

（1）車載系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障，以致不能正常執(zhí)行安全功能，如兩端車載信號(hào)系統(tǒng)均發(fā)生故障、列車完整性丟失等；（2）列車前方的聯(lián)鎖條件無(wú)法滿足行車要求且列車已經(jīng)駛?cè)氚踩苿?dòng)距離范圍內(nèi)，如聯(lián)鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障，道岔失去表示，軌道區(qū)段出現(xiàn)異常占用等；（3）車載系統(tǒng)對(duì)列車定位或速度測(cè)量出現(xiàn)較大偏差，如車載測(cè)速傳感器和定位信標(biāo)天線故障，軌旁信標(biāo)出現(xiàn)連續(xù)故障等。

2.通信原因

由于目前地鐵列車信號(hào)系統(tǒng)采用基于無(wú)線通信來(lái)完成列車定位和自動(dòng)駕駛功能，所以當(dāng)車地通信出現(xiàn)較大延時(shí)或中斷以及通信頻段出現(xiàn)干擾時(shí)，也會(huì)造成車載信號(hào)系統(tǒng)無(wú)法接收到準(zhǔn)確信息，故而輸出緊急制動(dòng)命令。

3.站臺(tái)門原因

站臺(tái)門光電感應(yīng)開關(guān)閃開觸發(fā)信號(hào)，通常發(fā)生在列車進(jìn)出站時(shí)，因列車運(yùn)行帶來(lái)的活塞風(fēng)效應(yīng)加之光電感應(yīng)開關(guān)安裝、接觸間隙等問題導(dǎo)致。當(dāng)列車以CBTC-MCS或CBTC-AMC模式進(jìn)出站時(shí)監(jiān)測(cè)到站臺(tái)門沒有關(guān)閉且鎖閉，觸發(fā)緊急制動(dòng)。

（三）駕駛操作原因

人工駕駛模式下，司機(jī)松開警惕按鈕超過4秒；司機(jī)誤操作司機(jī)臺(tái)上的緊急制動(dòng)按鈕（此時(shí)包括降弓）；司機(jī)在手動(dòng)駕駛模式時(shí)超出允許速度；司機(jī)在自動(dòng)折返工況時(shí)操作錯(cuò)誤等都會(huì)造成列車緊急制動(dòng)。

（四）車站作業(yè)原因

站臺(tái)中設(shè)有應(yīng)急處置功能的緊急停車按鈕，按下緊急停車按鈕時(shí)可以使站臺(tái)區(qū)域內(nèi)列車緊急制動(dòng)，避免危險(xiǎn)情況，車站作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)危及人身及行車安全緊急情況，站務(wù)人員與行車值班員按照“先發(fā)現(xiàn)，先按壓”原則，按壓緊急停車按鈕，觸發(fā)列車緊急制動(dòng)。

圖1 緊急制動(dòng)安全環(huán)路監(jiān)測(cè)點(diǎn)

圖2 列車緊急制動(dòng)ERM數(shù)據(jù)

三、防范措施

（一）理清觸發(fā)列車緊急制動(dòng)屬于車輛或信號(hào)的源頭

試運(yùn)行初期經(jīng)常發(fā)生列車緊急制動(dòng)未能及時(shí)判明原因，主要問題在于車輛與信號(hào)機(jī)柜不能實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)測(cè)，無(wú)法判斷真實(shí)原因是否為車輛方面觸發(fā)。對(duì)此問題，車輛通過電路改造，從端子排處引線至IO板卡，在安全環(huán)路中對(duì)司機(jī)室占用、CC機(jī)柜緊急制動(dòng)前點(diǎn)、CC機(jī)柜緊急制動(dòng)后點(diǎn)、零速繼電器前點(diǎn)、零速繼電器后點(diǎn)五個(gè)環(huán)路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視(如圖1所示）。VCU和ERM針對(duì)上述硬件更改，更新VCU軟件MVB信號(hào)配置表，增加“司機(jī)室占用”“CC機(jī)柜緊急制動(dòng)前點(diǎn)”“CC機(jī)柜緊急制動(dòng)后點(diǎn)”“零速繼電器前點(diǎn)”“零速繼電器后點(diǎn)”信號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；更新ERM信號(hào)記錄配置表，增加“司機(jī)室占用”“CC機(jī)柜緊急制動(dòng)前點(diǎn)”“CC機(jī)柜緊急制動(dòng)后點(diǎn)”“零速繼電器前點(diǎn)”“零速繼電器后點(diǎn)”信號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生緊急制動(dòng)故障時(shí)，檢修人員通過數(shù)據(jù)下載分析，可以快速判斷產(chǎn)生列車緊急制動(dòng)的原因是否源自車輛。

如圖2所示，19:16:48分故障時(shí)刻，車輛緊急制動(dòng)觸發(fā)條件1-7均為低電平、1車和6車VCU緊急制動(dòng)觸發(fā)條件也為低電平，可判斷非車輛原因觸發(fā)緊制。由圖可知，故障時(shí)刻1車CC機(jī)柜前端緊急制動(dòng)回路監(jiān)視1為高電平（正常），1車CC機(jī)柜后端“1車 CC后diTc發(fā)送”為低電平（異常），可判斷是由于信號(hào)CC機(jī)柜內(nèi)部串聯(lián)于緊急制動(dòng)安全回路上的觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致安全回路斷開，觸發(fā)列車緊制。

（二）對(duì)關(guān)聯(lián)安全回路觸發(fā)緊急制動(dòng)的相關(guān)設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行把控

比如在站臺(tái)門方面，針對(duì)緊制—光電開關(guān)導(dǎo)致安全回路斷開故障，從源頭查找設(shè)計(jì)缺陷問題：（1）站臺(tái)門MMS監(jiān)控主機(jī)對(duì)安全回路繼電器有監(jiān)視無(wú)記錄；（2）應(yīng)急門光電感應(yīng)頂桿容易晃動(dòng)，造成安全回路閃斷，導(dǎo)致列車發(fā)生緊急制動(dòng)。采取改進(jìn)措施，確保源頭質(zhì)量受控：（1）針對(duì)安全回路通斷監(jiān)控進(jìn)行優(yōu)化，由PEDC增加對(duì)安全回路繼電器線圈和觸點(diǎn)進(jìn)行掃描和確認(rèn)，將采集到的狀態(tài)信息，通過R485串型通訊總線上報(bào)到上位機(jī)MMS監(jiān)控界面，縮短間隔時(shí)間可以更可靠地監(jiān)視到整側(cè)安全回路的通斷情況。（2）針對(duì)應(yīng)急門光電感應(yīng)頂桿固定不牢靠，在振動(dòng)的情況下，固定頂桿的螺母會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，容易造成頂桿與光電感應(yīng)開關(guān)間距不足，造成應(yīng)急門安全回路斷開。通過優(yōu)化應(yīng)急門光電感應(yīng)頂桿設(shè)計(jì)，增大應(yīng)急門頂桿上接觸面積，同時(shí)采用螺紋膠加強(qiáng)對(duì)螺母的固定，消除頂桿晃動(dòng)的隱患。

四、聯(lián)動(dòng)機(jī)制

（一）目的

為第一時(shí)間應(yīng)對(duì)發(fā)生緊急制動(dòng)后的聯(lián)動(dòng)處置，及時(shí)查找原因，避免在同一時(shí)段或區(qū)段接二連三地發(fā)生列車緊急制動(dòng)事件，建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制和響應(yīng)措施。

（二）基本措施

1.乘務(wù)專業(yè)（第一信息層面）

司機(jī)作為列車運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)第一責(zé)任者，發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，司機(jī)應(yīng)第一時(shí)間從顯示屏信息對(duì)發(fā)生緊急制動(dòng)的基本原因作出初步判斷，分清是人為因素還是設(shè)備因素，及時(shí)反饋控制中心行調(diào)。司機(jī)進(jìn)行車輛/信號(hào)故障應(yīng)急處理時(shí)，參照電客車、信號(hào)設(shè)備故障應(yīng)急處理指南處理。操作各旁路開關(guān)前，必須確認(rèn)符合安全條件，并取得行調(diào)的授權(quán)，同時(shí)落實(shí)手指口呼操作標(biāo)準(zhǔn)。

2.車站作業(yè)（第一信息層面）

一是站臺(tái)人員按壓緊停按鈕，站臺(tái)發(fā)生危及人身及行車安全緊急情況時(shí)，由站臺(tái)作業(yè)人員立即破除鉛封打開防護(hù)罩按壓站臺(tái)緊急停車按鈕（1-3秒），直至相應(yīng)站臺(tái)緊急停車指示燈點(diǎn)亮，通過對(duì)講機(jī)向行車值班員匯報(bào)。行車值班員收到匯報(bào)后確認(rèn)IBP盤蜂鳴器報(bào)警及相對(duì)應(yīng)上/下行緊急停車按鈕指示燈亮，按壓報(bào)警確認(rèn)按鈕消除報(bào)警語(yǔ)音，向行調(diào)匯報(bào)。二是行車值班員按壓緊急停車按鈕，行車值班員發(fā)現(xiàn)危及人身及行車安全或站臺(tái)區(qū)域以外發(fā)生危及人身及行車緊急情況時(shí)，行車值班員立即按壓相對(duì)應(yīng)上/下行緊急停車按鈕（1-3秒），IBP盤蜂鳴器報(bào)警及指示燈亮后，向行調(diào)匯報(bào)。

3.調(diào)度專業(yè)（協(xié)調(diào)指揮層面）

行調(diào)接到司機(jī)反饋列車發(fā)生緊急制動(dòng)，司機(jī)能夠明確反饋原因并能快速核實(shí)的，行調(diào)及時(shí)通知責(zé)任專業(yè)處置；行調(diào)接到車站行車值班員匯報(bào)車站按壓緊急停車按鈕的原因后，做好相應(yīng)跟蹤和信息流轉(zhuǎn)；對(duì)于不明原因的緊急制動(dòng)，行調(diào)應(yīng)立即通知車輛、信號(hào)、通信專業(yè)開展聯(lián)動(dòng)排查，并同步通知綜合監(jiān)控專業(yè)對(duì)站臺(tái)門等設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行排查；行調(diào)對(duì)接續(xù)列車應(yīng)做好嚴(yán)密監(jiān)控，做好現(xiàn)場(chǎng)信息收集、整理、互通、發(fā)布。

4.信號(hào)專業(yè)（排查層面）

信號(hào)專業(yè)接報(bào)后應(yīng)第一時(shí)間對(duì)列車數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程下載，并立即安排人員進(jìn)行添乘作業(yè)，對(duì)故障原因進(jìn)行初步分析，組織查找分析是否為信號(hào)原因?qū)е?，分清問題來(lái)源，做好信息互通和處置。對(duì)于信號(hào)自身問題，充分利用各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，結(jié)合軌旁聯(lián)鎖數(shù)據(jù)、ATS數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)故障進(jìn)行全面分析，查找根本原因。

5.車輛專業(yè)（排查層面）

車輛專業(yè)基于分清問題來(lái)源設(shè)置了接口監(jiān)控，這是實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)處置的一個(gè)重要載體和手段，在接報(bào)后第一時(shí)間開展數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程下載，對(duì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)的原因作出初步判斷，區(qū)分是信號(hào)還是車輛觸發(fā)的緊急制動(dòng)，做好信息互通和處置，同時(shí)安排駐站人員跟車對(duì)現(xiàn)車進(jìn)行檢查確認(rèn)。

6.站臺(tái)門專業(yè)（聯(lián)動(dòng)層面）

要實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門原因?qū)е戮o急制動(dòng)問題的快速查找，關(guān)鍵在于一是光電感應(yīng)開關(guān)動(dòng)作信號(hào)串入信號(hào)系統(tǒng)，二是動(dòng)作信號(hào)采集周期的縮短，三是落實(shí)檢修制度和質(zhì)量卡控措施。站臺(tái)門光電感應(yīng)開關(guān)安裝或間隙問題，在開通初期是故障高發(fā)期，若因此發(fā)生緊急制動(dòng)沒有及時(shí)處置，會(huì)持續(xù)影響后續(xù)列車產(chǎn)生緊急制動(dòng)，這是一個(gè)不容忽視的問題。站臺(tái)門專業(yè)在接報(bào)后應(yīng)立即開展查找，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)通過車站作業(yè)人員對(duì)站臺(tái)門采取隔離措施，并安排維修人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)處置。

7.通信專業(yè)（預(yù)防層面）

通信干擾造成的列車緊急制動(dòng)，應(yīng)著力于開通初期全面開展場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試，避免民用通信干擾車地通信，同時(shí)對(duì)沿線周邊民用通信設(shè)置情況定期跟蹤、測(cè)試，去除干擾源，保證車地通信質(zhì)量。

（三）聯(lián)動(dòng)響應(yīng)提升措施

為提升聯(lián)動(dòng)響應(yīng)的及時(shí)性和有效性，主要通過對(duì)運(yùn)營(yíng)故障數(shù)據(jù)積累，形成相應(yīng)的大數(shù)據(jù)庫(kù)，并持續(xù)更新、優(yōu)化及大數(shù)據(jù)分析，形成緊急制動(dòng)故障處理流程指南。當(dāng)故障出現(xiàn)的第一時(shí)間，當(dāng)事人可根據(jù)當(dāng)前的故障現(xiàn)象，從流程指南中匹配到最接近的故障現(xiàn)象（流程指南會(huì)將發(fā)生頻率最高的故障原因排在首位供當(dāng)事人比對(duì)），判斷出最有可能導(dǎo)致的故障原因，并及時(shí)獲取相應(yīng)的處置措施，確保故障發(fā)生第一時(shí)間及時(shí)有效處置。

同時(shí)，將大數(shù)據(jù)系統(tǒng)接入車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障出現(xiàn)后對(duì)應(yīng)主要原因及處置措施的自主推送。通過上述系統(tǒng)，能有效避免現(xiàn)有故障處理指南更新滯后、現(xiàn)有車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障原因分析及措施缺乏等問題，也有利于減少當(dāng)事人因緊張等人為因素造成故障處置不當(dāng)，此類故障處理聯(lián)動(dòng)機(jī)制主要是基于大數(shù)據(jù)處理技術(shù)及信息系統(tǒng)一體化技術(shù)的發(fā)展，是后續(xù)故障處置的重要發(fā)展方向之一。

建立對(duì)列車發(fā)生緊急制動(dòng)的聯(lián)動(dòng)處置機(jī)制，不僅在于應(yīng)急處置時(shí)乘務(wù)、調(diào)度、車輛、信號(hào)、通信、站臺(tái)門、站務(wù)等專業(yè)的聯(lián)動(dòng)響應(yīng)和信息暢通，也有賴于提升監(jiān)控檢測(cè)手段快速判斷專業(yè)責(zé)任，并以聯(lián)動(dòng)機(jī)制作為應(yīng)急演練項(xiàng)目定期開展，促進(jìn)聯(lián)動(dòng)管理和響應(yīng)速度。