地鐵信號(hào)故障導(dǎo)致列車(chē)追尾分析及預(yù)防對(duì)策

王 帆

（廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部，510308，廣州∥助理工程師）

1 追尾事故主要成因介紹

1.1 主要成因

根據(jù)國(guó)內(nèi)外近年來(lái)軌道交通追尾事故調(diào)查結(jié)論來(lái)看，造成城市軌道交通追尾的原因是信號(hào)設(shè)備故障和行車(chē)組織不當(dāng)，即設(shè)備的不穩(wěn)定狀態(tài)和人的不安全操作這兩個(gè)因素同時(shí)作用的結(jié)果。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化軌道交通追尾案例見(jiàn)表1。

表1 典型追尾案例

1.2 行車(chē)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)定的危害分析

保證現(xiàn)代化城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行安全的設(shè)備主要包括信號(hào)設(shè)備和車(chē)輛機(jī)電設(shè)備。而根據(jù)國(guó)內(nèi)外大部分動(dòng)車(chē)追尾事故的調(diào)查分析報(bào)告來(lái)看，造成列車(chē)追尾的設(shè)備原因主要是由于信號(hào)設(shè)備故障導(dǎo)致信號(hào)升級(jí)顯示，且列車(chē)按該錯(cuò)誤的信號(hào)顯示行車(chē)，進(jìn)入前方占用區(qū)段后，最終因制動(dòng)距離不夠?qū)е伦肺病Ｄ壳皣?guó)內(nèi)列車(chē)信號(hào)系統(tǒng)主要是ATC（列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制）系統(tǒng)，它包括是ATS（列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控）、ATP（列車(chē)自動(dòng)防護(hù)）、ATO（列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行）3個(gè)子系統(tǒng)，可通過(guò)自動(dòng)調(diào)整行車(chē)間距防止列車(chē)追尾，如圖1所示。

圖1 西門(mén)子移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

如果主要信號(hào)系統(tǒng)功能失效，且保護(hù)區(qū)段內(nèi)列車(chē)未按照設(shè)計(jì)程序觸發(fā)緊急制動(dòng)，信號(hào)系統(tǒng)將無(wú)法檢測(cè)兩列列車(chē)的位置、速度等運(yùn)行信息，信號(hào)設(shè)備就不能把制動(dòng)控制指令發(fā)送給相關(guān)列車(chē)，導(dǎo)致車(chē)載信號(hào)或軌道旁固定信號(hào)機(jī)的升級(jí)顯示，若司機(jī)未及時(shí)采取緊急制動(dòng)將導(dǎo)致兩列列車(chē)在A(yíng)TO模式下追尾。2009年華盛頓地鐵相撞和2011轟動(dòng)一時(shí)的“7·23”甬溫線(xiàn)動(dòng)車(chē)事故都是因信號(hào)升級(jí)顯示造成。由此可見(jiàn)，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)顯示，而列車(chē)按此信號(hào)行車(chē)是發(fā)生軌道交通列車(chē)高速追尾事故的客觀(guān)因素。

如果該信號(hào)系統(tǒng)功能失效，列車(chē)按照設(shè)備設(shè)計(jì)程序觸發(fā)緊急制動(dòng)，就由指揮中心授權(quán)采用降級(jí)模式組織行車(chē)。而在降級(jí)行車(chē)模式下正線(xiàn)線(xiàn)路行駛的列車(chē)處于無(wú)信號(hào)保護(hù)狀態(tài)，僅通過(guò)站間電話(huà)聯(lián)系和路票組織行車(chē)，列車(chē)運(yùn)行安全依賴(lài)于行車(chē)指揮人員的業(yè)務(wù)水平及應(yīng)急處理能力，這大大增加了行車(chē)安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 信號(hào)故障降級(jí)行車(chē)后行車(chē)組織不當(dāng)危害分析

據(jù)廣州地鐵2號(hào)線(xiàn)工作統(tǒng)計(jì)，2011年正線(xiàn)共開(kāi)行約180 000列次列車(chē)，約合5 500 000列km。一年共發(fā)生32次信號(hào)故障，4次無(wú)車(chē)載信號(hào)保護(hù)行車(chē)，一次聯(lián)鎖區(qū)信號(hào)故障（如圖2所示）。

圖2 廣州地鐵2號(hào)線(xiàn)車(chē)載信號(hào)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)

可得出：每開(kāi)行45 000列客車(chē)發(fā)生1次無(wú)車(chē)載信號(hào)保護(hù)行車(chē)；采用軌道電路實(shí)現(xiàn)ATO功能的廣州地鐵2號(hào)線(xiàn)正線(xiàn)每運(yùn)行1 375 000列km，發(fā)生1次無(wú)車(chē)載信號(hào)保護(hù)行車(chē)；而一年發(fā)生1次聯(lián)鎖區(qū)信號(hào)故障需要降級(jí)行車(chē)。

如果發(fā)生信號(hào)故障后單列列車(chē)無(wú)信號(hào)保護(hù)行車(chē)或故障線(xiàn)路采用電話(huà)聯(lián)系法等降級(jí)行車(chē)組織方法，一旦行車(chē)指揮人員人工組織行車(chē)有誤，錯(cuò)誤地辦理接發(fā)列車(chē)手續(xù)后，會(huì)將列車(chē)接入占用區(qū)段；若駕駛司機(jī)精力不集中，沒(méi)有認(rèn)真瞭望進(jìn)路或區(qū)間曲線(xiàn)半徑小導(dǎo)致瞭望距離有限，最終導(dǎo)致駕駛員發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)時(shí)不能及時(shí)采取緊急制動(dòng)措施避免追尾事故。這是發(fā)生城市軌道交通追尾事故的人為因素。以上海軌道交通10號(hào)線(xiàn)追尾事故為例分析，如圖3所示。

圖3 上海軌道交通10號(hào)線(xiàn)追尾原因分析

2011年9月27日，由于上海交通大學(xué)站至南京東路站信號(hào)設(shè)備失電導(dǎo)致故障，行調(diào)發(fā)布降級(jí)行車(chē)命令，故障區(qū)段采用站間閉塞法組織行車(chē)。

信號(hào)故障后，行調(diào)通知車(chē)站采取站間閉塞法組織行車(chē)，在核對(duì)完線(xiàn)路上各次列車(chē)位置后未向車(chē)站通報(bào)列車(chē)位置就向在豫園站至老西門(mén)站區(qū)間待令的被撞列車(chē)發(fā)布了以降級(jí)（RM）模式動(dòng)車(chē)進(jìn)站的命令。

該命令發(fā)布后，司機(jī)沒(méi)有復(fù)誦和回應(yīng)，行調(diào)也沒(méi)有確認(rèn)司機(jī)是否已接收到該命令，而是誤以為司機(jī)已收到命令后動(dòng)車(chē)。

地鐵行車(chē)調(diào)度員在未準(zhǔn)確定位故障區(qū)間內(nèi)全部列車(chē)位置的情況下，違規(guī)發(fā)布電話(huà)閉塞命令；接車(chē)站值班員在未嚴(yán)格確認(rèn)區(qū)間線(xiàn)路是否空閑的情況下，違規(guī)同意發(fā)車(chē)站的電話(huà)閉塞要求，導(dǎo)致兩列列車(chē)發(fā)生追尾碰撞［2］。

此外由于通訊設(shè)備狀態(tài)不良或信號(hào)不好，被追尾列車(chē)長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)后不能將區(qū)間停車(chē)信息及時(shí)報(bào)告行調(diào)，致使行調(diào)在信號(hào)設(shè)備故障后不能及時(shí)掌握列車(chē)運(yùn)行位置，這也是追尾事故發(fā)生的原因之一。

1.4 發(fā)生信號(hào)故障后導(dǎo)致追尾事故發(fā)生的事故樹(shù)分析

將自動(dòng)化軌道交通列車(chē)追尾事故作為頂事件展開(kāi)研究，將事故分為信號(hào)升級(jí)顯示后列車(chē)自動(dòng)追尾和信號(hào)故障后降級(jí)行車(chē)組織不當(dāng)2種類(lèi)型進(jìn)行分析，如圖4所示。

圖4 信號(hào)故障列車(chē)追尾事故樹(shù)

符號(hào)說(shuō)明：T—頂事件，本文代表兩列列車(chē)追尾；A1—ATO模式下，后車(chē)未在兩列列車(chē)保護(hù)距離內(nèi)停車(chē)；A2—人工駕駛模式下，后車(chē)未在兩列列車(chē)保護(hù)距離內(nèi)停車(chē)；X1—信號(hào)升級(jí)顯示；X2—列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)按照升級(jí)的信號(hào)給出牽引指令；X3—司機(jī)未及時(shí)進(jìn)行緊急制動(dòng)；X4—信號(hào)故障后，行調(diào)發(fā)令采用降級(jí)行車(chē)法組織行車(chē)；X5—行調(diào)未正確核對(duì)故障區(qū)域內(nèi)列車(chē)數(shù)量及位置；X6—車(chē)站值班員未確認(rèn)區(qū)間是否空閑，就組織接發(fā)列車(chē)；X7—通信設(shè)備狀態(tài)不良或信號(hào)不好，司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)后不能將信息及時(shí)報(bào)告行調(diào)； —或門(mén)，若干輸入事件中有某一事故發(fā)生，則輸出事件就發(fā)生的邏輯關(guān)系； —與門(mén)，若干輸入事件發(fā)生導(dǎo)致輸出事件發(fā)生的邏輯關(guān)系。利用布爾代數(shù)計(jì)算事故樹(shù)

T＝A1＋A2＝X1X2X3＋X3X4X5X6X7

最小割集為｛X1X2X3｝和｛X3X4X5X6X7｝

由此分析可見(jiàn)，在信號(hào)升級(jí)顯示的情況下，列車(chē)按照錯(cuò)誤的信號(hào)顯示行車(chē)的危險(xiǎn)性極高；如果司機(jī)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方列車(chē)而采取緊急制動(dòng)，追尾必然發(fā)生。而在信號(hào)故障后行調(diào)采取降級(jí)行車(chē)組織，只有在所有行車(chē)關(guān)鍵崗位（行調(diào)、列車(chē)司機(jī)、行車(chē)值班員）均失職的情況下，追尾才會(huì)發(fā)生。

2 運(yùn)營(yíng)組織中預(yù)防追尾事故對(duì)策研究

2.1 信號(hào)故障后降級(jí)行車(chē)組織方式分析

當(dāng)城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)生信號(hào)設(shè)備故障后，在故障區(qū)段內(nèi)原有列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)及控制中心、車(chē)站的監(jiān)控系統(tǒng)不工作的情況下，原有信號(hào)機(jī)、道岔、進(jìn)路的聯(lián)鎖關(guān)系將不可靠，故障區(qū)段內(nèi)的列車(chē)通常會(huì)根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)程序執(zhí)行“故障—安全”導(dǎo)向而觸發(fā)緊急制動(dòng)，若控制中心為保證不中斷正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)必須組織降級(jí)行車(chē)。若某列車(chē)本身的車(chē)載信號(hào)設(shè)備故障，備用信號(hào)系統(tǒng)不能激活，該列車(chē)為了正常啟動(dòng)也必須采取降級(jí)行車(chē)的辦法，列車(chē)司機(jī)將在無(wú)任何信號(hào)保護(hù)的情況下限速駕駛列車(chē)，追尾風(fēng)險(xiǎn)劇增。

軌道交通常見(jiàn)降級(jí)行車(chē)方式均是通過(guò)站（場(chǎng)）間行車(chē)電話(huà)或路票辦理行車(chē)閉塞手續(xù)。行調(diào)授權(quán)給車(chē)站指揮行車(chē)，車(chē)站工作人員通常采用人工電話(huà)相互聯(lián)系，將相鄰車(chē)站間的區(qū)間線(xiàn)路及車(chē)站內(nèi)的線(xiàn)路劃分為1個(gè)閉塞分區(qū)，每個(gè)閉塞分區(qū)只允許1列車(chē)占用。發(fā)車(chē)站在得到接車(chē)站前發(fā)列車(chē)已經(jīng)出清該閉塞區(qū)域的電話(huà)通知后，才組織本站列車(chē)再次發(fā)車(chē)，列車(chē)將以人工駕駛模式限速駛?cè)肭胺介]塞分區(qū)。

2.2 發(fā)生信號(hào)故障后降級(jí)行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及控制措施

當(dāng)發(fā)生信號(hào)故障后，由于原有信號(hào)機(jī)、道岔、進(jìn)路的聯(lián)鎖關(guān)系將不可靠，列車(chē)的運(yùn)行安全依靠行車(chē)指揮人員的降級(jí)行車(chē)組織水平。而列車(chē)在降級(jí)模式下運(yùn)行，行車(chē)調(diào)度、車(chē)站值班員、司機(jī)必須依靠行車(chē)憑證作為故障范圍內(nèi)行車(chē)的依據(jù)，把握好行車(chē)憑證是控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的關(guān)鍵方法。此外，司機(jī)加強(qiáng)進(jìn)路瞭望，司機(jī)、車(chē)站值班員、行車(chē)調(diào)度3崗位加強(qiáng)互控與相互確認(rèn)也是避免發(fā)生降級(jí)行車(chē)事故的辦法。降級(jí)運(yùn)行事故原因及控制措施如表2及表3所示。

表2 區(qū)段降級(jí)模式事故原因及控制措施

表3 車(chē)載信號(hào)故障本車(chē)降級(jí)模式事故原因及控制措施

3 結(jié)語(yǔ)

信號(hào)設(shè)備的不穩(wěn)定狀態(tài)造成信號(hào)升級(jí)顯示和降級(jí)行車(chē)組織不當(dāng)，是導(dǎo)致現(xiàn)代化城市軌道交通追尾的原因。而信號(hào)升級(jí)顯示屬于設(shè)備因素，其導(dǎo)致列車(chē)進(jìn)入前方占用區(qū)段而追尾的控制措施主要是依靠信號(hào)設(shè)備的良好狀態(tài)；而從運(yùn)營(yíng)組織管理上看，運(yùn)行中司機(jī)加強(qiáng)瞭望，養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)異常采取緊急停車(chē)的習(xí)慣是減輕追尾事故影響的最主要手段。而在降級(jí)運(yùn)營(yíng)組織中，軌道交通的行車(chē)安全依賴(lài)行車(chē)人員的組織是否得當(dāng)。就控制措施概況而言有以下3點(diǎn)：

（1）雙確認(rèn)行車(chē)憑證。行車(chē)憑證（Certificate）是列車(chē)占用前方進(jìn)路的憑據(jù)［4］。行車(chē)條件和列車(chē)駕駛模式不同，行車(chē)憑證不同，只要行車(chē)關(guān)鍵崗位能夠在降級(jí)行車(chē)組織下確保動(dòng)車(chē)作業(yè)前有相應(yīng)行車(chē)憑證就可降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

（2）降低運(yùn)行速度。在降級(jí)模式下由于信號(hào)系統(tǒng)不再有效保護(hù)行車(chē)安全，靠人工組織行車(chē)時(shí)，如果降低運(yùn)行速度可以大大減小司機(jī)在發(fā)現(xiàn)前方有車(chē)占用或其他危險(xiǎn)情況制動(dòng)距離，避免追尾或減少事故損失。

（3）控制行車(chē)間距。在降級(jí)模式下最終導(dǎo)致兩列列車(chē)追尾是由于追尾前運(yùn)行間距已經(jīng)不滿(mǎn)足制動(dòng)距離需要。運(yùn)營(yíng)組織中通過(guò)控制兩列列車(chē)運(yùn)行間距可以減少事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

此外，有關(guān)單位做好降級(jí)行車(chē)預(yù)案和防追尾控制措施并定期演練，在降級(jí)行車(chē)組織下落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)控制措施是防止列車(chē)追尾的有效途徑。

［1］國(guó)家安監(jiān)總局，國(guó)務(wù)院“7·23”甬溫線(xiàn)特別重大鐵路交通事故調(diào)查組.“7·23”甬溫線(xiàn)特別重大鐵路交通事故調(diào)查報(bào)告［R］.北京：國(guó)家安監(jiān)總局，2011.

［2］上海市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，地鐵10號(hào)線(xiàn)“9·27”事故調(diào)查組.2011年上海地鐵10號(hào)線(xiàn)“9·27”事故調(diào)查報(bào)告［R］.上海：上海市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，2011.

［3］李宇輝，婁樹(shù)蓉.城市軌道交通降級(jí)運(yùn)營(yíng)中安全控制的缺失與對(duì)策——對(duì)上海軌道交通10號(hào)線(xiàn)“9·27”追尾事故的反思［J］.城市軌道交通研究，2012（11）：23.