地鐵場段行車安全防護系統(tǒng)的需求分析

摘? 要：本文針對國內各地鐵場段行車安全防護低、事故發(fā)生率高的現(xiàn)狀，提出建設場段行車防護系統(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)，重點對系統(tǒng)的功能需求進行分析，總結形成行車安全防護、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)的架構進行了初步的設想。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。

關鍵詞：地鐵場段;行車安全;防護系統(tǒng)

中圖分類號：U298.1? ? ? 文獻標識碼：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

進入21世紀以來，隨著城市化進程的加快，國內城市軌道交通行業(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營線路185條，運營線路總長度達5761.4公里，2018年全年累計完成客運量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。對于地鐵運營行業(yè)來講，安全生產(chǎn)是永恒的主題，是地鐵運營的生命線。無錫地鐵提出了“保安全、提服務、控成本”的工作目標，將安全擺在了第一位，投入了大量的人力物力進行安全管理，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，往往投入的關注較少。但是場段每天都涉及接發(fā)列車、調車等行車任務，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、調車、轉線、洗車、試車線調試等。長期以來，相對于正線的穩(wěn)定運行，國內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，比如調試列車沖出試車線造成司機受傷及設備損壞，擠岔、脫軌、冒進信號、“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)達的情況下，往往也會進一步發(fā)酵導致產(chǎn)生更大的影響。

究其原因，這與場段內行車設備缺少技防手段不無關系。國內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自行把控;而電客車場段內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）運行，只在超速方面提供防護，與正線運行ATP提供多種防護不能相比。場段內行車，安全防護基本靠人，缺少信號復顯、語音提醒、自動停車等技防手段，甚至工程車連司機操作監(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? 場段行車安全防護系統(tǒng)的功能需求

要解決上述問題，可以建設場段行車防護系統(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)除了主要防護功能外，還可以結合地鐵的管理現(xiàn)狀，增加一些提高作業(yè)效率、提高管理水平的功能。具體功能應包括以下內容。

2.1? 工程車及編組場段內運行的安全防護

（1）防止超速運行。能夠采集場段內各限速點，包括庫內限速、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、柴油機卸載。

（2）防止越過關閉的信號機。能夠與微機聯(lián)鎖系統(tǒng)有數(shù)據(jù)接口，能采集場段進路、信號、道岔等聯(lián)鎖信息，當前方出現(xiàn)禁止信號（紅燈、藍燈）時，系統(tǒng)保證在信號機前停車。

（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)定的一度停車點不停車。采集場段內庫門前、平交道口前等一度停車點信息，若司機未一度停車則系統(tǒng)觸發(fā)緊制進行停車。

（5）防止溜逸。機車車輛出現(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RM、NRM模式下的運行防護

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

（1）防止超速運行。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）防止越過關閉的信號機，防止在規(guī)定的一度停車點不停車。其要求與工程車防護要求一致。

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

（4）防止電客車自走行進入無電區(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)，當電客車自走行嘗試進入無電區(qū)段時，系統(tǒng)能夠提醒并阻止電客車進入無電區(qū)段，防止因人為操作或者指揮失誤造成的電客車進入無電區(qū)，避免供電分區(qū)之間通過電客車進行橋接。

2.3? 效率提升功能需求

（1）電子占線板功能需求。該系統(tǒng)要求能夠對機車進行定位，則能夠以該功能為基礎，進行相應的擴展，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、與乘務信息系統(tǒng)進行接口，將調車作業(yè)單無線傳輸至車載顯示終端及調車員手持終端，實現(xiàn)調車作業(yè)的遠程傳達，改變現(xiàn)在一次調車作業(yè)結束后需要人工至DCC領取調車作業(yè)單的現(xiàn)狀，提升調車作業(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、與調度施工管理系統(tǒng)接口，將調度命令無線傳輸至車載顯示終端與車長手持終端，實現(xiàn)調度命令系統(tǒng)內的書面?zhèn)鬟_。可以改變值班員與司機當面交接的現(xiàn)狀，提升傳達效率，也可以有效避免調令抄寫錯誤的問題。

2.4? 管理功能需求

（1）車輛運行狀態(tài)信息記錄。對內燃機車的速度、風壓、按鍵操作等數(shù)據(jù)按時分進行記錄，并具備可下載分析的功能，補齊內燃機車數(shù)據(jù)記錄缺失的一環(huán)。

（2）司機操作音視頻記錄。對內燃機車司機的標準化作業(yè)、機車操作、聯(lián)控用語等進行音視頻記錄，并具備可下載分析的功能。

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

3? 系統(tǒng)架構設想

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車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)（STP），并且使用效果良好，地鐵場段行車安全防護系統(tǒng)可以參考STP的架構設計，并結合地鐵實際情況進行開發(fā)。地鐵場段行車安全防護系統(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)應包括車載主機、無線通信設備、列車運行監(jiān)控記錄裝置（LKJ2000）、車載定位裝置，以及各型傳感器、攝像機等設備組成。地面監(jiān)測和分析子系統(tǒng)核心設備是數(shù)據(jù)服務器、監(jiān)測服務器。地面控制子系統(tǒng)則包括地面控制服務器、聯(lián)鎖采集設備、車務終端、無線通信設備、車輛定位設備等。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實現(xiàn)。系統(tǒng)可以采用C++語言/VisualC++平臺進行開發(fā)。具體構架如圖1所示。

4? 系統(tǒng)應用前景展望

國內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)濟效益和社會效益。系統(tǒng)如果能夠結合目前的前沿技術，如5G通信技術、精確定位技術、移動端開發(fā)等，必將在地鐵行業(yè)具有更廣泛的應用前景。

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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：地鐵運營。