全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急處理聯(lián)動方案研究與分析

張曉斌，黃 健，袁大鵬，孫紅葉

（1.天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300011；2.交控科技股份有限公司，北京 100070）

接觸網(wǎng)是地鐵運(yùn)行的重要根本，也是地鐵列車的主要牽引力，如果接觸網(wǎng)失電，那么地鐵列車就會直接停止，不論是停在隧道還是站臺，對于列車上的乘客還是后續(xù)的車輛都是極大的威脅。通過調(diào)查了解，近幾年，我國的城市地鐵出現(xiàn)過幾次接觸網(wǎng)失電故障，不但對于后續(xù)列車行駛造成了很大的影響，而且還需要大量的人力物力進(jìn)行列車施救，列車乘客疏散等，稍有不慎，就會直接導(dǎo)致城市地鐵列車發(fā)生重大事故。所以，如何才能在接觸網(wǎng)失電情況下，全面把控故障應(yīng)急聯(lián)動處理，這是非常重要的。本文將詳細(xì)探討具體的接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理內(nèi)容。

1 接觸網(wǎng)失電故障聯(lián)動處理方案

1.1 方案概述

在地鐵線路中，接觸網(wǎng)失電故障會導(dǎo)致該接觸網(wǎng)供電區(qū)域發(fā)生列車癱瘓、列車晚點等重大運(yùn)營事故，嚴(yán)重影響當(dāng)日運(yùn)行圖計劃。載客列車由于接觸網(wǎng)失電導(dǎo)致在區(qū)間故障運(yùn)行，除區(qū)間緊急疏散救援手段外，本文重點分析研究討論在接觸網(wǎng)失電場景下，增加調(diào)度人員向信號系統(tǒng)下發(fā)聯(lián)動扣車指令，在失電區(qū)域內(nèi)的列車向中心申請，進(jìn)入蓄電池牽引模式，繼續(xù)運(yùn)行至下一站在站臺進(jìn)行故障列車救援的手段，用于提高救援的安全性和可靠性[1]。

1.2 基本流程

步驟一當(dāng)線路上的載客列車發(fā)生接觸網(wǎng)失電故障，電力調(diào)度第一時間與PSCADA（電力監(jiān)控系統(tǒng)）進(jìn)行故障信息確認(rèn)。

步驟二收到某區(qū)域接觸網(wǎng)失電故障準(zhǔn)確信息后發(fā)送至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

步驟三綜合監(jiān)控系統(tǒng)在收到接觸網(wǎng)失電狀態(tài)后，向ATS 系統(tǒng)發(fā)送接觸網(wǎng)失電狀態(tài)信息，聯(lián)動進(jìn)行下一步處理。

步驟四ATS 系統(tǒng)在接收到接觸網(wǎng)失電狀態(tài)后，彈出確認(rèn)對話框，提示中心調(diào)度人員是否進(jìn)行扣車操作，扣車站臺為報告接觸網(wǎng)失電區(qū)域的上一個站臺，扣車區(qū)域區(qū)分上下行，若單邊失電只扣一個方向列車，盡量減少故障影響范圍[2]。

步驟五中心調(diào)度人員根據(jù)車輛行調(diào)及行調(diào)接觸網(wǎng)失電報警信息，判斷是否需要進(jìn)入蓄電池牽引模式，若判斷需要進(jìn)入蓄電池牽引模式，人工通過行調(diào)工作站下發(fā)“進(jìn)入蓄電池牽引”命令。若判斷不需要進(jìn)入蓄電池牽引模式，則根據(jù)運(yùn)營指揮策略人工上車進(jìn)行救援處理。

步驟六當(dāng)進(jìn)行蓄電池牽引模式時，ATS 系統(tǒng)將中心調(diào)度人員下發(fā)的蓄電池牽引模式指令發(fā)送至車載VOBC，車載VOBC 將命令發(fā)送至車輛TCMS，車輛TCMS 在收到“進(jìn)入蓄電池牽引”命令后，判斷是否具備進(jìn)入蓄電池牽引模式條件[3]。若車輛系統(tǒng)判斷滿足進(jìn)入蓄電池牽引模式，則車輛TCMS 反饋進(jìn)入蓄電池牽引模式；若車輛系統(tǒng)判斷不滿足進(jìn)入蓄電池牽引模式條件，則車輛TCMS 向信號系統(tǒng)反饋進(jìn)入蓄電池牽引模式失敗。

步驟七在蓄電池牽引模式下，列車運(yùn)行至下一站，到達(dá)站臺后VOBC 保持車門打開不關(guān)閉狀態(tài)。中心調(diào)度人員派人對乘客進(jìn)行站臺疏散。

步驟八疏散完成后，中心調(diào)度人員通過ATS發(fā)送命令至VOBC，VOBC 向車輛TCMS 申請退出蓄電池牽引模式。車輛系統(tǒng)根據(jù)實際情況判斷是否具備退出蓄電池模式條件，并將結(jié)果通過VOBC 反饋至ATS。ATS 系統(tǒng)收到允許退出蓄電池模式指令后，向中心發(fā)送彈窗提示，中心調(diào)度人員點擊確認(rèn)，列車執(zhí)行退出蓄電池牽引模式指令。

步驟九此時列車在站臺上是否關(guān)門發(fā)車由中心行調(diào)人員參照相應(yīng)的應(yīng)急措施處理預(yù)案后手動執(zhí)行[3]。

1.3 異常場景

（1）若信號系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)間通信中斷，信號系統(tǒng)在界面產(chǎn)生與綜合監(jiān)控通信中斷報警，無法傳輸接觸網(wǎng)失電報警信息，此時發(fā)生過接觸網(wǎng)失電故障需由人工進(jìn)行安全防護(hù)。

（2）若信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)間通信中斷，信號系統(tǒng)在界面產(chǎn)生與車輛系統(tǒng)通信中斷報警，無法傳輸是否進(jìn)入蓄電池牽引模式信息，此時發(fā)生過接觸網(wǎng)失電故障無法進(jìn)入利用蓄電池牽引模式進(jìn)行區(qū)間救援，需由人工進(jìn)行安全防護(hù)。

接觸網(wǎng)失電故障聯(lián)動處理方案架構(gòu)數(shù)據(jù)流如圖1所示。

圖1 接觸網(wǎng)失電故障聯(lián)動處理方案架構(gòu)數(shù)據(jù)流Fig.1 Data flow of catenary power loss fault linkage processing scheme architecture

1.4 注意事項

（1）VOBC 向ATS 申請進(jìn)入蓄電池模式的2 個條件：①車輛TCMS 申請進(jìn)入蓄電池模式；②檢測到車輛處于零速狀態(tài)。

（2）扣車操作由綜合監(jiān)控發(fā)送的聯(lián)動命令觸發(fā)，進(jìn)入蓄電池駕駛模式由車輛檢測到接觸網(wǎng)失電狀態(tài)觸發(fā)。

（3）當(dāng)完成站臺救援疏散后，需人工認(rèn)定具備發(fā)車條件后，進(jìn)行關(guān)閉車門操作，同時需確認(rèn)已退出蓄電池模式才能允許發(fā)車運(yùn)行，此過程安全均由人工保證。

（4）由于蓄電池電量大多不支持運(yùn)行整個區(qū)間到下一站，當(dāng)列車采用蓄電池模式運(yùn)行至下一站后，需人工上車處理，人工確認(rèn)具備發(fā)車條件后，進(jìn)行關(guān)閉車門操作，同時需確認(rèn)已退出蓄電池模式才能允許發(fā)車運(yùn)行，此過程均由人工保證。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究發(fā)現(xiàn)

（1）接觸網(wǎng)失電是地鐵運(yùn)行的重大故障，直接導(dǎo)致列車沒有牽引力，由此可以造成行駛的列車無法前進(jìn)，有可能停在隧道的每一個位置，如果停止在站臺附近，需要立刻進(jìn)行乘客的疏散，同時扣停后續(xù)車輛，如果停止在隧道中間，對于疏散乘客將會產(chǎn)生極大影響，給客運(yùn)組織造成很大障礙，而且后續(xù)車輛如果不能及時扣停，一旦發(fā)生前后車追尾，將會造成更為嚴(yán)重的地鐵事故。因此，對于接觸網(wǎng)失電故障來說，需要高度重視，避免出現(xiàn)不可挽回的損失[4]。

（2）全自動系統(tǒng)的接觸網(wǎng)失電故障，可以通過信號ATS 系統(tǒng)快速鎖定接觸網(wǎng)失電的位置，同時對后續(xù)車輛進(jìn)行自動扣車，而且ATS 系統(tǒng)還可以準(zhǔn)確定位上下行扣車的區(qū)域，這樣可以盡最大可能減少接觸網(wǎng)失電帶來的影響。另外接觸網(wǎng)失電故障可以通過電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控，ATS 系統(tǒng)可以通過中心調(diào)度進(jìn)行實時觀察，兩大系統(tǒng)可以通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，從而真正實現(xiàn)全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障的聯(lián)動處理。

（3） 指揮中心會根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行列車上乘客人員的救援，不論是因為失電造成的列車?？吭谀睦铮淼乐虚g或者站臺附近，指揮中心都可以指揮司機(jī)以及鄰近車站的站務(wù)人員第一時間進(jìn)行列車上人員的疏散，同時對于后續(xù)扣停車輛上的乘客，通過站務(wù)人員做好解釋工作，進(jìn)行乘客疏導(dǎo)，這樣不但可以避免運(yùn)營出現(xiàn)混亂，而且對于地鐵運(yùn)營指揮提供有力保障，進(jìn)一步降低接觸網(wǎng)失電造成的運(yùn)營影響。

（4）全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急處理中，列車的牽引存在2 種模式，一種是正常的接觸網(wǎng)電力牽引，另一種是列車蓄電池牽引模式。一旦接觸網(wǎng)發(fā)生失電，列車的牽引模式可以根據(jù)實際情況進(jìn)行改變，只需要中心調(diào)度根據(jù)實際情況要求司機(jī)進(jìn)行牽引模式的切換，從而保障無接觸網(wǎng)牽引的列車可以通過蓄電池電力牽引的方式將列車行駛到最近的站臺?？?，這樣可以為乘客疏散提供最大幫助。眾所周知，一旦列車沒有蓄電池牽引，接觸網(wǎng)失電之后，列車將會?？吭谒淼乐虚g，這樣對于列車上的乘客救援會造成極大的不便，因此，應(yīng)急情況下的蓄電池電力牽引可以為全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理提供最大幫助[5]。

2.2 研究限制

本文對于全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理的方案進(jìn)行了詳細(xì)的研討，對一旦出現(xiàn)接觸網(wǎng)失電之后的情況進(jìn)行分析，同時對具體的實際操作步驟進(jìn)行研判，整體來說，基本上涵蓋了接觸網(wǎng)失電故障之后，全自動系統(tǒng)應(yīng)急聯(lián)動處理的基本內(nèi)容，但是在方案的討論過程中，還是存在一定的研究限制，具體體現(xiàn)如下：

（1）本次研究的車輛主要有2 種牽引模式，一種是接觸網(wǎng)供電牽引模式，一種是列車蓄電池牽引模式，一旦接觸網(wǎng)供電牽引模式出現(xiàn)故障，那么就可以轉(zhuǎn)換到列車蓄電池的牽引模式。近幾年，我國的蓄電池發(fā)展速度比較快，蓄電池可以作為列車的牽引模式之一，但是它能否真正支持列車在無接觸網(wǎng)牽引模式下行駛到就近站臺，這是需要計算的，因此，蓄電池作為列車后備牽引模式來說，可行性還需進(jìn)一步確認(rèn)。

（2）接觸網(wǎng)失電故障如果只是涉及到相對比較小的范圍區(qū)間，那么信號ATS 系統(tǒng)可以進(jìn)行全方位的監(jiān)控，如果接觸網(wǎng)大面積失電，那么這種方式還需進(jìn)一步斟酌。另外，在列車失去牽引之后，需要指揮中心人員與客運(yùn)人員相互配合，對?？吭谒淼乐械牧熊嚦丝瓦M(jìn)行救援，此外，通過ATS 系統(tǒng)對后續(xù)列車進(jìn)行扣停。因此，涉及到營救方面的內(nèi)容，指揮中心人員與客運(yùn)人員還需進(jìn)一步細(xì)化營救方案和內(nèi)容，如果單從功能方面，全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理方案是相對可行的。

（3）對于接觸網(wǎng)失電故障恢復(fù)之后區(qū)間是否可以正常運(yùn)行，列車是否可以切換到正常模式，ATS系統(tǒng)是否放開扣停車輛，上述這些確認(rèn)內(nèi)容需要指揮中心與客運(yùn)人員、供電中心、車輛維修人員的共同評估。尤其是ATS 系統(tǒng)的扣停車輛能否繼續(xù)行駛，需要對問題區(qū)間二次確認(rèn)，如果一切恢復(fù)正常，列車可以依靠接觸網(wǎng)供電牽引正常行駛，待所有設(shè)備恢復(fù)正常之后，才能放開問題區(qū)間，恢復(fù)正常運(yùn)行?？偠灾?，對于全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理方案來說，需要充分研討，而且方案內(nèi)涉及的人員比較多，例如客運(yùn)人員、指揮中心人員、列車司機(jī)、供電甚至信號專業(yè)維修人員，上述人員需要通力合作，全面把控接觸網(wǎng)失電故障的應(yīng)急聯(lián)動處理，確保地鐵運(yùn)行的高效和穩(wěn)定。

3 結(jié)語

全自動系統(tǒng)接觸網(wǎng)失電故障應(yīng)急聯(lián)動處理通過電力調(diào)度，綜合監(jiān)控系統(tǒng)以及信號ATS 系統(tǒng)來實現(xiàn)故障隧道內(nèi)列車的運(yùn)行控制，同時扣停后續(xù)列車的行駛，這樣可以為地鐵列車的安全保駕護(hù)航。另外，指揮人員可以通過全自動系統(tǒng)的實時監(jiān)控來完成整個接觸網(wǎng)失電故障的全程把控，通過與客運(yùn)人員的相互配合完成應(yīng)急故障下的救援工作，最大程度降低影響，確保地鐵運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，為地鐵的快速發(fā)展提供保障。