城市軌道交通全自動運行模式下站臺門相關問題研究*

黃 儷 王 炯 李夢和

(1.南寧軌道交通集團有限責任公司, 530029,南寧；2.上海申通軌道交通研究咨詢有限公司,201103,上海 ∥ 第一作者，高級工程師)

全自動運行(FAO)系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計算機、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術實現(xiàn)列車運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統(tǒng)，具有更安全、更高效、更節(jié)能、更經濟、更高服務水平的突出優(yōu)點[1]。目前，對于FAO線路站臺門系統(tǒng)的研究主要集中在站臺門與車門對位隔離、站臺門與車門間隙探測裝置等方面，而對于如何減少站臺門與車門間隙、應急門設置數量以及遠程開關門測試這三方面內容鮮有相關研究。本文重點對這三方面內容進行分析和探討。

1 站臺門與車門間隙有害空間消除裝置

1.1 風險分析

關閉后的站臺門與關閉后的車門之間存在一定的間隙，如果有人在車門和站臺門關閉時進入該間隙，列車司機或站務人員若未察覺，可能會發(fā)生重大人身傷亡事故。

圖1 站臺門與列車車門間隙有害空間示意圖

1.2 風險預防技術手段

在站臺門與車門之間通過設置間隙探測裝置、瞭望光帶、防夾擋板與防站立裝置等設施可有利于對風險進行防控。但在實際使用過程中，這些措施均存在一定問題(見表1)。

表1 站臺門與列車車門間隙有害空間風險預防措施存在問題分析

1.3 消除有害空間裝置

乘客滯留在列車門與站臺門之間的直接原因是兩者之間的有害空間過大，足以使乘客站立其中。因此，可從根源角度出發(fā)，將此有害空間消除至足夠小，使乘客無法進入此空間，以完全杜絕此類風險隱患。

根據GB 10000—1988《中國成年人人體尺寸》，成年男性胸厚統(tǒng)計最小值(百分位數1)為170 mm，成年女性胸厚統(tǒng)計最小值(百分位數1)為155 mm，再考慮未成年人和部分極端瘦小人員體型，判斷當空間間隙小于130 mm時，人體不存在滯留其中的可能。因此，本技術方案的設計目標即為通過填充物將有害空間減小到130 mm以內(見圖2)。填充裝置的設計應符合以下要求：①采用輕便材質。增加填充裝置后，滑動門門體質量增加，因此需同步考慮站臺門門機、承重結構等部件設計，以避免因門體質量增加而影響滑動門開關。②通透性好，不影響美觀。③安裝簡便。④安裝填充裝置的滑動門門體不侵限。

圖2 滑動門門體安裝填充裝置后站臺門與列車車門間隙有害空間示意圖

該方案已應用于上海軌道交通14號線、15號線和18號線新建線路，以及2號線的安全門改造項目中，上述線路的直線車站不再設置間隙探測裝置。由于設計方案完全采用機械機構，無任何電氣元件，因此可有效降低間隙探測裝置誤報對FAO行車效率的影響，具有良好的應用前景。

2 應急門設置

2.1 應急門的用途

根據GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》26.3.5節(jié)的要求，“站臺每側應急門的數量宜為遠期列車編組數?！绷砀鶕礼B/T 33668—2017《地鐵安全疏散規(guī)范》8.1-c節(jié)[4]的要求，“應急門設置位置應滿足安全疏散要求，宜對應每節(jié)車廂設置一樘應急門。”因此，目前大多城市軌道交通線路站臺應急門設置方案為每節(jié)車廂設置一樘，也有部分非全自動線路應急門的設置數量少于列車編組數。

非全自動運行模式下，列車上有司機值守，當列車未在站臺區(qū)域停準(所有客室門與滑動門均未對準)且無法再動車而需要疏散乘客時，司機可以手動打開與應急門對準的客室門，再從軌道側直接推開應急門(或由站臺工作人員從站臺側使用專用鑰匙解鎖后打開)，引導乘客疏散。但在FAO模式下，列車上沒有司機或工作人員，此情況下若需要在軌道側疏散乘客，只能通過OCC(運營控制中心)人工播放客室廣播引導乘客自行尋找可與應急門對準的客室門，并由乘客自行拉下緊急拉手并推開應急門下車疏散。這存在極大的不確定性和誤操作隱患，容易引起更大范圍的恐慌甚至是次生災害。因此在此情況下，需要行車人員在站臺側使用專用鑰匙解鎖后拉開應急門，再解鎖客室門后登車，視動車條件進行相應處置(人工駕駛調整列車位置、越行至下一站、本站疏散等)。但實際上并非所有客室門均可從站臺側解鎖打開，車輛在設計時一般考慮每節(jié)車廂每側設置一處機械解鎖裝置，并在首末節(jié)車廂靠近車頭(車尾)操作臺位置設置一處電解鎖裝置(如圖3所示)。

圖3 列車與站臺門位置對比示意圖(完全停準)

2.2 列車未完全對位停準時外部工作人員登車方案

圖3為列車完全對位停準的情況。當列車未完全對位停準時，在部分極端情況下存在所有滑動門、應急門都與客室門(可外部解鎖)均無法對準的情況，工作人員無法在站臺公共區(qū)登車處置，應對此種情況的解決方案如下：

1) 方案一：將首末節(jié)車廂對應的固定門均設置為應急門(見圖4)。無論列車停靠在何位置，只要未整體沖出站臺或欠停站臺，在首末節(jié)車廂對應的站臺公共區(qū)總有一處應急門或滑動門可與客室門(帶外部解鎖裝置)對準，供工作人員登車使用。

圖4 首末節(jié)車廂對應的固定門均設置為應急門示意圖

以6節(jié)編組列車、每節(jié)車廂5道車門為例，一側站臺需要增加8道應急門，共設置14道應急門。此時，首末節(jié)車廂對應的站臺區(qū)域站臺門均可完全打開。但是，應急門數量的增加也會使站臺門系統(tǒng)的潛在故障點相應增加。因為在正常情況下不會使用應急門，鎖體可能因維保不規(guī)范、受活塞風影響等原因出現(xiàn)限位裝置松動，導致安全回路斷開，進而影響行車效率。因此該方案對供應商產品的品質以及維保規(guī)范性提出了更高的要求。國外也有整側站臺固定門全部設置為應急門的應用案例。

2) 方案二：首末節(jié)車廂的客室門均設置外部解鎖裝置(見圖5)。所有客室門均可從外部解鎖，但同樣也存在使車輛系統(tǒng)潛在故障點相應增加的問題。

圖5 首末節(jié)車廂客室門均設置外部解鎖裝置示意圖

3)方案三：小站臺登車。若出于系統(tǒng)可靠性和故障率考慮不增加應急門和客室門外解鎖裝置的數量，為解決工作人員登車的問題，也可考慮采用在端門外站臺區(qū)域(簡稱“小站臺”)登車。但小站臺緊臨軌行區(qū)，出于安全考慮應在此區(qū)域設置固定護欄或固定隔離網，并在合適的位置設置可活動式欄桿。具體設計時需要考慮以下因素：

(1) 梳理出各極端情況下端頭門外列車外部解鎖裝置所在車門位置，再結合車站端頭門外站臺長度，進行端頭門外可活動式欄桿的詳細設計。

(2) 可活動式欄桿開度應至少保證工作人員可正常登車。由于不考慮乘客從此處下車疏散，門體開度可適當減小。

(3) 可活動式欄桿平時使用機械裝置固定，只能向站臺內側打開，嚴禁向軌行區(qū)打開。

(4) 設計方案需要與既有固定護欄或隔離網工藝相適應。

4)方案四：下軌行區(qū)登車。若上述三種方案均不被建設方接收，在此類情況下，就只能選擇開啟下軌行區(qū)隔離門，從列車端頭疏散門或帶外部解鎖裝置的客室門登車。FAO模式下，開啟下軌行區(qū)隔離門的管理流程較為復雜，需要激活人員防護開關(SPKS)，再使用鑰匙或門禁卡打開隔離門方可進入，且軌行區(qū)內照明條件較差，列車與站臺間隙也較小，因此該方案具有一定的操作難度。

2.3 列車未完全對位停準時外部工作人員登車方案比較

列車未完全對位停準時外部工作人員登車方案比較如表2所示。

表2 列車未完全對位停準時外部工作人員登車方案比較

另外，站臺門(含應急門與滑動門)與客室門(帶外部解鎖裝置)無法對準造成外部工作人員無法登車

的可能性并不高，據筆者初步估算，該概率約為20%。對于此類極端情況，是否需從系統(tǒng)設計角度或運營操作角度進行完善，仍需要業(yè)主方進行決策。

3 站臺門遠程開關門自檢測試

3.1 功能需求

車站是城市軌道交通運營管理的基本單元，車站運營管理水平的高低直接決定了整個城市軌道交通網絡的管理水平。在實施智慧車站前，運營人員在每天運營開始前需要至現(xiàn)場開啟卷簾門、電梯、自動扶梯等各類機電設備系統(tǒng)等，整個操作需要耗費大量時間，一般需1～2 h(視車站規(guī)模而定)。其中就包括PSL(站臺操作盤)開關測試，確保首列列車進站前站臺門開關正常。

3.2 實現(xiàn)方案

智慧車站的“遠程開站”功能，其設計目的是利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)的集成平臺，將原先需要就地操作的功能模塊呈現(xiàn)在車控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)工作界面上，縮短開站時間。遠程開站一般包括以下流程：

1) 綜合監(jiān)控系統(tǒng)根據預設時間向車站工作人員彈框提示開站，工作人員確認后自動開啟PIS(乘客信息系統(tǒng))顯示屏、AFC(自動售檢票)系統(tǒng)、照明、通風、空調設備等。

2) 車站工作人員通過CCTV(視頻監(jiān)控)確認卷簾門、電梯/扶梯無安全隱患后，進行遠程開啟。

3) 車站工作人員通過CCTV確認站臺門無安全隱患后，進行遠程開關門測試。

4) 根據需要，車站工作人員可至現(xiàn)場巡視車站AFC系統(tǒng)、照明、通風、空調、電梯/扶梯、PIS等設備是否正常。

由于站臺門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)已有數據接口，實現(xiàn)站臺門的遠程開關門測試，需在綜合監(jiān)控系統(tǒng)和站臺門系統(tǒng)上增加以下功能：

1) 需在綜合監(jiān)控系統(tǒng)上增加向站臺門系統(tǒng)下發(fā)“遠程開關門測試”功能。

2) 需在站臺門系統(tǒng)上增加接收綜合監(jiān)控系統(tǒng)“遠程開關門測試”命令的功能，并根據命令執(zhí)行開關門動作，將動作過程中的異常狀態(tài)反饋給綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

遠程開關門測試指令數據傳輸路徑如6所示。

圖6 遠程開關門測試指令數據傳輸路徑示意圖

由于各站臺門供應商設計理念存在差異，與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口設備可能是PEDC，也可能是MMS。其中，PEDC直接參與門體控制，MMS僅起到監(jiān)視作用，不參與門體控制。

實現(xiàn)遠程開關門測試時應考慮以下因素：

1) 站臺門系統(tǒng)在常規(guī)設計中按系統(tǒng)級、站臺級和就地級三級控制優(yōu)先級考慮。其中，系統(tǒng)級由信號系統(tǒng)控制站臺門的動作，是正常情況下站臺門系統(tǒng)的工作模式。對于遠程開關門測試功能，需要從信號系統(tǒng)中獲得控制優(yōu)先級，否則無法響應綜合監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令。

2) 對于FAO系統(tǒng)而言，站臺門是屬于與行車相關的核心設備，具有SIL2安全認證要求。若采用MMS與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口方式，為實現(xiàn)遠程開關門測試功能，MMS需要通過SIL2認證，為此需要配置安全策略，或采用安全類硬件設備等措施。而且此要求對綜合監(jiān)控系統(tǒng)同樣適用。

3) 為避免運營時段綜合監(jiān)控系統(tǒng)向站臺門系統(tǒng)誤發(fā)開關門命令，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)和站臺門系統(tǒng)上都應設置命令有效的時間窗，在時間窗外此命令無效，車控室工作站上也不應顯示此功能的操作界面。此外，在時間窗結束前，綜合監(jiān)控系統(tǒng)還應向站臺門系統(tǒng)下發(fā)自檢結束命令，使站臺門系統(tǒng)可以恢復至信號系統(tǒng)級控制模式。

4) 執(zhí)行開關門測試時，維保施工人員、保潔人員、站務人員等各類人員可能倚靠站臺門，將由于開門而導致跌落軌道，造成嚴重事故，因此在執(zhí)行測試前必須通過CCTV確保站臺沒有人員，并預先通過廣播播放相關安全須知。

通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)對站臺門進行遠程開關門測試需要解決上述問題，若業(yè)主方不考慮此方案，也可通過現(xiàn)場操作PSL進行開關門測試，但在綜合監(jiān)控系統(tǒng)操作界面上應顯示相應信息，提示工作人員至現(xiàn)場進行操作，保持整個開站流程的完整性。

4 結語

FAO模式無論是對于系統(tǒng)建設還是運營管理，都提出了不同于以往的全新要求，站臺門系統(tǒng)作為核心系統(tǒng)，應滿足運營需求。本文所述的站臺門與車門間隙有害空間消除裝置，試圖從問題根源上消除安全隱患；應急門的設置方案是考慮“當列車未在站臺區(qū)域停準且無法再動車，需要工作人員登車處置”運營需求的解決方案；遠程開關門自檢測試是為配合實現(xiàn)智慧地鐵的遠程開站，提出了技術實現(xiàn)時需考慮的重點。