地鐵場段行車安全防護(hù)系統(tǒng)的需求分析

摘? 要：本文針對國內(nèi)各地鐵場段行車安全防護(hù)低、事故發(fā)生率高的現(xiàn)狀，提出建設(shè)場段行車防護(hù)系統(tǒng)的思路，從場段工程車作業(yè)與電客車作業(yè)兩方面出發(fā)，重點(diǎn)對系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行分析，總結(jié)形成行車安全防護(hù)、作業(yè)效率提升、優(yōu)化日常管理三方面的功能需求，并對系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行了初步的設(shè)想。希望能為今后系統(tǒng)的開發(fā)做好鋪墊，以改善地鐵行業(yè)場段行車安全的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：地鐵場段;行車安全;防護(hù)系統(tǒng)

中圖分類號：U298.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0046-03

Abstract：In view of the low safety protection and high accident rate of metro depot in China，this paper puts forward the construction of metro train operation protection system in metro depot. Starting from the engineering vehicle operation and metro train operation in metro depot，the functional requirements of the system are analyzed emphatically. The article summarizes the functional requirements of metro train operation safety protection，operational efficiency improvement and daily management optimization，and makes a preliminary assumption of the system architecture. It is hoped to pave the way for the future development of the system，so as to improve the current situation of traffic safety in the metro industry.

Keywords：subway section;driving safety;protection system

0? 引? 言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著城市化進(jìn)程的加快，國內(nèi)城市軌道交通行業(yè)得到了空前的發(fā)展。截至2018年底，中國大陸地區(qū)共有35個城市開通城市軌道交通運(yùn)營線路185條，運(yùn)營線路總長度達(dá)5761.4公里，2018年全年累計完成客運(yùn)量210.7億人次。以地鐵為代表的城市軌道交通正逐步成為市民主流的出行方式。對于地鐵運(yùn)營行業(yè)來講，安全生產(chǎn)是永恒的主題，是地鐵運(yùn)營的生命線。無錫地鐵提出了“保安全、提服務(wù)、控成本”的工作目標(biāo)，將安全擺在了第一位，投入了大量的人力物力進(jìn)行安全管理，體現(xiàn)了該公司對安全生產(chǎn)的高度重視。一直以來，地鐵場段（車輛段和停車場）作為后勤保障基地，不與乘客直接發(fā)生接觸，往往投入的關(guān)注較少。但是場段每天都涉及接發(fā)列車、調(diào)車等行車任務(wù)，場段的安全管理也很重要。本文正是在這樣的背景下，選取了場段行車安全防護(hù)系統(tǒng)這一課題開展研究。

1? 地鐵場段行車安全現(xiàn)狀

地鐵場段的行車作業(yè)可以分為電客車作業(yè)與工程車作業(yè)兩方面，主要包括接發(fā)列車、調(diào)車、轉(zhuǎn)線、洗車、試車線調(diào)試等。長期以來，相對于正線的穩(wěn)定運(yùn)行，國內(nèi)地鐵場段行車安全形勢反倒不容樂觀，屢有安全事故發(fā)生，比如調(diào)試列車沖出試車線造成司機(jī)受傷及設(shè)備損壞，擠岔、脫軌、冒進(jìn)信號、“放炮”等安全事故也時有發(fā)生。這些事件在現(xiàn)今自媒體發(fā)達(dá)的情況下，往往也會進(jìn)一步發(fā)酵導(dǎo)致產(chǎn)生更大的影響。

究其原因，這與場段內(nèi)行車設(shè)備缺少技防手段不無關(guān)系。國內(nèi)各城市的工程車基本未安裝行車安全監(jiān)控系統(tǒng)，行車安全基本靠司機(jī)自行把控;而電客車場段內(nèi)一般以限制人工駕駛模式（RM模式）或者非限制人工駕駛模式（NRM模式）運(yùn)行，只在超速方面提供防護(hù)，與正線運(yùn)行ATP提供多種防護(hù)不能相比。場段內(nèi)行車，安全防護(hù)基本靠人，缺少信號復(fù)顯、語音提醒、自動停車等技防手段，甚至工程車連司機(jī)操作監(jiān)控、操作數(shù)據(jù)記錄等功能都不具備。這種“重視正線、忽視場段、正線高配、場段低配”的思路，確實是場段行車安全現(xiàn)狀不佳的原因之一。

2? 場段行車安全防護(hù)系統(tǒng)的功能需求

要解決上述問題，可以建設(shè)場段行車防護(hù)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)實現(xiàn)列車超速、禁止信號、盡頭線等情況下的自動停車，防止出現(xiàn)擠、脫、闖等安全事故。該系統(tǒng)除了主要防護(hù)功能外，還可以結(jié)合地鐵的管理現(xiàn)狀，增加一些提高作業(yè)效率、提高管理水平的功能。具體功能應(yīng)包括以下內(nèi)容。

2.1? 工程車及編組場段內(nèi)運(yùn)行的安全防護(hù)

（1）防止超速運(yùn)行。能夠采集場段內(nèi)各限速點(diǎn)，包括庫內(nèi)限速、線路限速、盡頭線限速、十、五、三車限速、連掛作業(yè)允許的最高限速等信息，出現(xiàn)車輛超速時要求語音提醒，持續(xù)超速時能夠控制車輛產(chǎn)生緊急制動、柴油機(jī)卸載。

（2）防止越過關(guān)閉的信號機(jī)。能夠與微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)有數(shù)據(jù)接口，能采集場段進(jìn)路、信號、道岔等聯(lián)鎖信息，當(dāng)前方出現(xiàn)禁止信號（紅燈、藍(lán)燈）時，系統(tǒng)保證在信號機(jī)前停車。

（3）防止沖撞盡頭線止檔。要求系統(tǒng)能夠保證在距離盡頭線止檔一定距離處觸發(fā)緊制并停車。

（4）防止在規(guī)定的一度停車點(diǎn)不停車。采集場段內(nèi)庫門前、平交道口前等一度停車點(diǎn)信息，若司機(jī)未一度停車則系統(tǒng)觸發(fā)緊制進(jìn)行停車。

（5）防止溜逸。機(jī)車車輛出現(xiàn)溜逸時系統(tǒng)能夠自動觸發(fā)緊制并停車。

2.2? 電客車場段內(nèi)RM、NRM模式下的運(yùn)行防護(hù)

對電客車場段內(nèi)RM模式下接發(fā)列車作業(yè)、ATC切除情況下的試車線調(diào)試作業(yè)、洗車作業(yè)等的運(yùn)行防護(hù)。

（1）防止超速運(yùn)行。主要保證尾端未出清庫門前的5km/h的限速、洗車模式下的3km/h限速，以及試車線ATC切除情況下的線路限速，在出現(xiàn)超速運(yùn)行時能夠語音提醒，持續(xù)超速時能夠控制電客車制動。

（2）防止越過關(guān)閉的信號機(jī)，防止在規(guī)定的一度停車點(diǎn)不停車。其要求與工程車防護(hù)要求一致。

（3）防止沖撞盡頭線止檔。重點(diǎn)是試車線調(diào)試沖撞止檔的防護(hù)，通過采集不同距離標(biāo)時列車的速度，與速度—制動距離曲線進(jìn)行對比計算，由系統(tǒng)自行控制電客車進(jìn)行制動。

（4）防止電客車自走行進(jìn)入無電區(qū)段。系統(tǒng)與場段供電分區(qū)有數(shù)據(jù)接口，采集供電分區(qū)停送電狀態(tài)，當(dāng)電客車自走行嘗試進(jìn)入無電區(qū)段時，系統(tǒng)能夠提醒并阻止電客車進(jìn)入無電區(qū)段，防止因人為操作或者指揮失誤造成的電客車進(jìn)入無電區(qū)，避免供電分區(qū)之間通過電客車進(jìn)行橋接。

2.3? 效率提升功能需求

（1）電子占線板功能需求。該系統(tǒng)要求能夠?qū)C(jī)車進(jìn)行定位，則能夠以該功能為基礎(chǔ)，進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展，實現(xiàn)停車股道、止輪器、供電分區(qū)帶電情況等信息的自動采集及更新，實現(xiàn)電子占線板的功能，代替目前各地鐵DCC常用人工占線板，避免人工操作可能出現(xiàn)的失誤。

（2）作業(yè)計劃無線傳輸功能需求。第一、與乘務(wù)信息系統(tǒng)進(jìn)行接口，將調(diào)車作業(yè)單無線傳輸至車載顯示終端及調(diào)車員手持終端，實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)的遠(yuǎn)程傳達(dá)，改變現(xiàn)在一次調(diào)車作業(yè)結(jié)束后需要人工至DCC領(lǐng)取調(diào)車作業(yè)單的現(xiàn)狀，提升調(diào)車作業(yè)效率。這對于今后開始高密度行車后場段作業(yè)有很重要的意義。第二、與調(diào)度施工管理系統(tǒng)接口，將調(diào)度命令無線傳輸至車載顯示終端與車長手持終端，實現(xiàn)調(diào)度命令系統(tǒng)內(nèi)的書面?zhèn)鬟_(dá)?？梢愿淖冎蛋鄦T與司機(jī)當(dāng)面交接的現(xiàn)狀，提升傳達(dá)效率，也可以有效避免調(diào)令抄寫錯誤的問題。

2.4? 管理功能需求

（1）車輛運(yùn)行狀態(tài)信息記錄。對內(nèi)燃機(jī)車的速度、風(fēng)壓、按鍵操作等數(shù)據(jù)按時分進(jìn)行記錄，并具備可下載分析的功能，補(bǔ)齊內(nèi)燃機(jī)車數(shù)據(jù)記錄缺失的一環(huán)。

（2）司機(jī)操作音視頻記錄。對內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、機(jī)車操作、聯(lián)控用語等進(jìn)行音視頻記錄，并具備可下載分析的功能。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控功能需求。管理人員可以在遠(yuǎn)程通過PC端、移動端對司機(jī)的操作情況進(jìn)行檢查。

3? 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)想

實際上，與地鐵場段情況類似的國鐵編組站、場站已經(jīng)成熟地使用了無線調(diào)車機(jī)車信號和監(jiān)控系統(tǒng)（STP），并且使用效果良好，地鐵場段行車安全防護(hù)系統(tǒng)可以參考STP的架構(gòu)設(shè)計，并結(jié)合地鐵實際情況進(jìn)行開發(fā)。地鐵場段行車安全防護(hù)系統(tǒng)可以由車載子系統(tǒng)、地面控制子系統(tǒng)、地面監(jiān)測和分析子系統(tǒng)三部分組成。車載子系統(tǒng)應(yīng)包括車載主機(jī)、無線通信設(shè)備、列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置（LKJ2000）、車載定位裝置，以及各型傳感器、攝像機(jī)等設(shè)備組成。地面監(jiān)測和分析子系統(tǒng)核心設(shè)備是數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)測服務(wù)器。地面控制子系統(tǒng)則包括地面控制服務(wù)器、聯(lián)鎖采集設(shè)備、車務(wù)終端、無線通信設(shè)備、車輛定位設(shè)備等。工程車的定位由北斗系統(tǒng)實現(xiàn)，電客車的定位可以由信標(biāo)實現(xiàn)。系統(tǒng)可以采用C++語言/VisualC++平臺進(jìn)行開發(fā)。具體構(gòu)架如圖1所示。

4? 系統(tǒng)應(yīng)用前景展望

國內(nèi)開通地鐵的城市及線路數(shù)量不斷增多，地鐵行業(yè)發(fā)展方興未艾。地鐵場段行車防護(hù)系統(tǒng)能夠有效地防止擠、脫、闖等安全事故，可以在地鐵的行車安全方面發(fā)揮重要作用，能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。系統(tǒng)如果能夠結(jié)合目前的前沿技術(shù)，如5G通信技術(shù)、精確定位技術(shù)、移動端開發(fā)等，必將在地鐵行業(yè)具有更廣泛的應(yīng)用前景。

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作者簡介：張平（1985-），男，漢族，四川廣元人，本科，中級職稱，研究方向：地鐵運(yùn)營。