空防安全對(duì)機(jī)場(chǎng)空側(cè)捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)功能的影響分析

王 野 謝 斌 趙 磊

上海富欣智能交通控制有限公司 上海 201203

捷運(yùn)系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)內(nèi)部的旅客運(yùn)輸系統(tǒng)，根據(jù)其應(yīng)用區(qū)域的不同，可以細(xì)分為空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)和陸側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)，空側(cè)與陸側(cè)以安全檢查和隔離管制為界進(jìn)行劃分?？諅?cè)捷運(yùn)系統(tǒng)為安檢后的旅客提供運(yùn)輸服務(wù)，此類型系統(tǒng)對(duì)可靠性、可用性要求高，對(duì)服務(wù)水平有具體要求，同時(shí)需滿足24 h不間斷運(yùn)營(yíng)需求，一般多應(yīng)用于集中式航站樓模式（航站樓＋衛(wèi)星廳）的空側(cè)連接[1]。

1 空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)空防安全理念及安全管控措施

空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)空防安全的目標(biāo)是為了防止蓄意或意外通過(guò)捷運(yùn)系統(tǒng)侵入航站樓、飛行區(qū)等機(jī)場(chǎng)隔離區(qū)域，給旅客組織和航空設(shè)備帶來(lái)安全隱患。安全管控一方面應(yīng)通過(guò)執(zhí)行機(jī)場(chǎng)相關(guān)隔離區(qū)管理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)旅客和運(yùn)維人員進(jìn)行隔離，另一方面，應(yīng)采用科學(xué)的方法論對(duì)旅客運(yùn)輸過(guò)程中影響空防安全的危害源進(jìn)行分析，評(píng)估其對(duì)空防安全的影響程度，制定有效的危害規(guī)避或緩解措施。捷運(yùn)系統(tǒng)由土建、供電、車輛、信號(hào)、站臺(tái)門(mén)、火災(zāi)等多個(gè)專業(yè)構(gòu)成，空防安全技術(shù)需求應(yīng)由一個(gè)專業(yè)或多個(gè)專業(yè)承接實(shí)現(xiàn)，本文著重于捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)及關(guān)聯(lián)專業(yè)承接的空防安全技術(shù)需求分析。

2 空防安全需求對(duì)捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)危害分析影響

2.1 捷運(yùn)系統(tǒng)危害識(shí)別方法論

故障樹(shù)分析（Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA）又稱事故樹(shù)分析，是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法。事故樹(shù)分析從一個(gè)可能的事故開(kāi)始，自上而下、一層層地尋找頂事件的直接原因和間接原因事件，直到基本原因事件，并利用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)。在故障樹(shù)圖中最基本的構(gòu)造單元為邏輯門(mén)和事件。圖1給出了故障樹(shù)分析中經(jīng)常使用到的故障樹(shù)圖圖例。

圖1 故障樹(shù)圖圖例

通過(guò)故障樹(shù)分析識(shí)別出的系統(tǒng)危害需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估綜合考慮事件的發(fā)生頻率以及事件發(fā)生后造成的后果嚴(yán)重度等級(jí)，這種結(jié)合在一起的評(píng)估方法便于建立一個(gè)危害事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。表1提供了“危害發(fā)生頻率及后果嚴(yán)重度等級(jí)”風(fēng)險(xiǎn)矩陣的定義（符合EN50126標(biāo)準(zhǔn)4.6節(jié)推薦的風(fēng)險(xiǎn)矩陣）。表2定義了對(duì)每一種風(fēng)險(xiǎn)所采取的措施，特別地，捷運(yùn)系統(tǒng)定性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需要得到民航機(jī)場(chǎng)管理部門(mén)的確認(rèn)。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

表2 定性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣定義，每一個(gè)危害都分析了其危害發(fā)生頻率和危害后果嚴(yán)重度等級(jí)，評(píng)估過(guò)程依賴于相類似項(xiàng)目的事故報(bào)告和其他類似系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。評(píng)估結(jié)果通常采用表格方式進(jìn)行匯總記錄，如表3所示。

表3 初步危害分析結(jié)果

2.2 空防安全危害識(shí)別與評(píng)估

根據(jù)機(jī)場(chǎng)空防安全的目標(biāo)，本章節(jié)將人員非法侵入定義為空防安全的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估源頭，并以上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)空側(cè)捷運(yùn)系統(tǒng)為實(shí)例，分析人員非法侵入對(duì)空側(cè)捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。

人員非法侵入包含非捷運(yùn)旅客侵入捷運(yùn)系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員非法侵入捷運(yùn)系統(tǒng)以及捷運(yùn)旅客混流，這些情況輕則擾亂捷運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)輸秩序，重則破壞機(jī)場(chǎng)安全檢查流程，造成重大的財(cái)產(chǎn)損失以及不可挽回的政治影響。人員非法侵入故障樹(shù)參見(jiàn)圖2，其中，非捷運(yùn)旅客和運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員非法侵入捷運(yùn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)捷運(yùn)系統(tǒng)安全檢查流程進(jìn)行緩解或消除，捷運(yùn)旅客混流應(yīng)由捷運(yùn)系統(tǒng)自身通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行緩解或消除。

圖2 人員非法侵入（PH01）故障樹(shù)

如圖3所示，捷運(yùn)旅客混流故障樹(shù)包含國(guó)內(nèi)旅客和國(guó)際旅客混流、國(guó)際到達(dá)旅客和反流旅客混流（注：反流旅客是指誤搭乘捷運(yùn)系統(tǒng)的國(guó)際出發(fā)旅客，需要利用專用的反流車廂返回出發(fā)站臺(tái)）、國(guó)內(nèi)出發(fā)和到達(dá)旅客混流、國(guó)際出發(fā)和到達(dá)旅客混流，根據(jù)搭乘捷運(yùn)系統(tǒng)的旅客走行路線，混流需要考慮站臺(tái)和車廂。

圖3 捷運(yùn)系統(tǒng)旅客混流故障樹(shù)

3 基于空防安全的空側(cè)捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)空防安全初步危害分析結(jié)果，表4“措施編號(hào)”列中Req-04/Req-07/Req-09/Req-11安全需求應(yīng)由捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)承接。綜合考慮捷運(yùn)旅客運(yùn)輸組織規(guī)程和空防安全技術(shù)需求，捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具備“穿梭模式”下車門(mén)自動(dòng)控制功能（圖4）。

圖4 浦東機(jī)場(chǎng)客室區(qū)車門(mén)和回流區(qū)車門(mén)控制方式

1）列車以“穿梭模式”從T2航站樓到達(dá)S2衛(wèi)星廳對(duì)位停車，系統(tǒng)激活下客側(cè)客室區(qū)及回流區(qū)的車門(mén)使能。

表4 上海浦東機(jī)場(chǎng)空防安全初步危害分析結(jié)果

2）系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)下客側(cè)客室區(qū)及回流區(qū)的車門(mén)及對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)，啟動(dòng)乘客下客計(jì)時(shí)，向視頻清客系統(tǒng)發(fā)送清客開(kāi)始命令，視頻清客系統(tǒng)啟動(dòng)，乘客下車。

3）乘客下客計(jì)時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉下客側(cè)客室區(qū)的車門(mén)及對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)。

4）車門(mén)關(guān)閉，A端司機(jī)觀察視頻清客系統(tǒng)顯示屏，確認(rèn)沒(méi)有人員或物品滯留，按壓視頻清客系統(tǒng)觸摸屏上的清客確認(rèn)軟按鈕，接著按壓駕駛臺(tái)上清客確認(rèn)硬按鈕，清客確認(rèn)完成，視頻清客系統(tǒng)關(guān)閉。

5）系統(tǒng)檢測(cè)到清客確認(rèn)完成后，取消下客側(cè)客室區(qū)的車門(mén)使能，同時(shí)激活上客側(cè)客室區(qū)的車門(mén)使能，自動(dòng)打開(kāi)上客側(cè)客室區(qū)的車門(mén)及對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)。

6）系統(tǒng)控制列車自動(dòng)換端，列車由A端車頭激活轉(zhuǎn)換為B端車頭激活。

7）停站時(shí)間結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉上客側(cè)客室區(qū)的車門(mén)及對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)，并自動(dòng)關(guān)閉下客側(cè)回流區(qū)的車門(mén)及對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)，給出發(fā)車授權(quán)。

8）B端司機(jī)按壓駕駛臺(tái)上ATO啟動(dòng)按鈕發(fā)車，列車以“穿梭模式”正常駛出站臺(tái)。

3.1 站臺(tái)門(mén)接口設(shè)計(jì)

根據(jù)Req-04，回流區(qū)的開(kāi)、關(guān)門(mén)單獨(dú)進(jìn)行控制。如圖5所示，站臺(tái)左、右側(cè)（對(duì)應(yīng)上客側(cè)和下客側(cè)）分配配置站臺(tái)門(mén)，分開(kāi)獨(dú)立進(jìn)行控制，同時(shí)，單側(cè)站臺(tái)（左側(cè)或右側(cè)）回流區(qū)的站臺(tái)門(mén)和客室區(qū)的站臺(tái)門(mén)分開(kāi)獨(dú)立進(jìn)行控制，對(duì)一個(gè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)站臺(tái)，共有4組標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)門(mén)接口。

3.2 客室區(qū)車門(mén)控制

根據(jù)Req-07和Req-09，捷運(yùn)列車客室區(qū)（包含國(guó)內(nèi)區(qū)和國(guó)際區(qū)）兩側(cè)車門(mén)應(yīng)該獨(dú)立進(jìn)行控制，應(yīng)先開(kāi)下客側(cè)車門(mén)，再開(kāi)上客側(cè)車門(mén)，安全完整度等級(jí)需達(dá)到SIL4。因此，除了滿足上客側(cè)和下客側(cè)車門(mén)開(kāi)/關(guān)門(mén)指令不能同時(shí)給出的要求外，上客側(cè)和下客側(cè)車門(mén)使能信號(hào)也不能同時(shí)給出（圖6、表5）。

圖5 站臺(tái)門(mén)接口示意

圖6 客室區(qū)車門(mén)使能控制狀態(tài)機(jī)

表5 客室區(qū)車門(mén)使能遷移條件

根據(jù)Req-04，國(guó)際到達(dá)旅客登乘捷運(yùn)列車的站臺(tái)和從捷運(yùn)列車下客的站臺(tái)，同側(cè)的回流區(qū)列車門(mén)不能打開(kāi)，以免發(fā)生混流，安全完整度應(yīng)該達(dá)到SIL4。列車停站時(shí)，回流區(qū)單側(cè)開(kāi)門(mén)，車門(mén)控制方式參考圖6，不考慮遷移條件7和8。

3.3 視頻清客系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

根據(jù)Req-11，列車?？空九_(tái)后，下客側(cè)車門(mén)打開(kāi)，視頻清客系統(tǒng)啟動(dòng)，只有在國(guó)際區(qū)旅客下客完畢，清客系統(tǒng)給出車廂內(nèi)無(wú)人確認(rèn)信號(hào)后，國(guó)際區(qū)上客側(cè)車門(mén)才允許打開(kāi)，安全完整度等級(jí)為SIL4。清客系統(tǒng)有效作用范圍為國(guó)際區(qū)車廂（含過(guò)道），并應(yīng)與信號(hào)開(kāi)關(guān)門(mén)控制邏輯聯(lián)動(dòng)，同時(shí)，考慮清客系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)和失效概率，增加了司機(jī)針對(duì)清客結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)的過(guò)程，清客確認(rèn)納入到信號(hào)車門(mén)使能邏輯（圖7）。

圖7 視頻清客系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制流程

4 結(jié)語(yǔ)

本文以上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)（空側(cè)）為實(shí)例，采用安全系統(tǒng)工程分析的方法論，給出了空防安全對(duì)捷運(yùn)信號(hào)系統(tǒng)及關(guān)聯(lián)專業(yè)功能的影響分析，基于產(chǎn)品自主化的業(yè)務(wù)能力，進(jìn)行了適配性的設(shè)計(jì)調(diào)整。同樣地，國(guó)內(nèi)每一個(gè)提出捷運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃的機(jī)場(chǎng)，空防安全均是一個(gè)必須審慎分析的課題，希望能夠通過(guò)本文，為相關(guān)機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)，提供一定程度上的借鑒。