UTO模式下的地鐵列車疏散方案研究

張文文 張 潛 肖 飛

(中國中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，210031，南京∥第一作者，高級工程師)

UTO(無人值守全自動(dòng)運(yùn)行)系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信、控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行全過程自動(dòng)化的新一代城市軌道交通控制系統(tǒng),滿足GoA4級功能要求。隨著信號、車輛、通信、綜合監(jiān)控等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和完善，城市軌道交通全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)日趨成熟，目前北京、上海、香港等多個(gè)城市的全自動(dòng)無人駕駛列車相繼投入運(yùn)行，基于UTO模式的車輛已成為城市軌道交通的新生力量。

列車以UTO模式運(yùn)行時(shí)，由于無司機(jī)值守，緊急情況下如何進(jìn)行乘客疏散成為安全行車的重中之重，本文著重對UTO模式下的地鐵列車疏散方案進(jìn)行研究分析。

1 疏散功能定義

疏散是指在不具備乘客正常上下車條件的情況下，乘客可以離開無人駕駛列車的一種功能。其主要功能需求為：只有當(dāng)列車停車后，才允許車門被乘客打開；只允許打開“安全側(cè)”的客室門；如果乘客進(jìn)入軌道，需在列車周邊建立防護(hù)區(qū)域以防止其他列車接近。

2 疏散基本流程

地鐵列車在UTO模式下運(yùn)行時(shí)，OCC(運(yùn)營控制中心)收到遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警或者乘客報(bào)警信息后，將立即調(diào)用車載CCTV(視頻監(jiān)控)，核實(shí)并確認(rèn)故障或突發(fā)事件的真實(shí)性及嚴(yán)重等級。若報(bào)警信息為系統(tǒng)設(shè)備假故障或輕微事件，不會危及列車及乘客人身財(cái)產(chǎn)安全時(shí)，OCC工作人員可忽略當(dāng)前報(bào)警信息，或?qū)ο到y(tǒng)故障報(bào)警信息進(jìn)行復(fù)位確認(rèn)，列車將繼續(xù)保持運(yùn)行；若當(dāng)前情況已經(jīng)危及到列車及乘客人身財(cái)產(chǎn)安全，OCC工作人員需立即啟動(dòng)安全疏散流程，正線調(diào)度員應(yīng)立即通過廣播系統(tǒng)對乘客進(jìn)行安撫指導(dǎo)，同時(shí)協(xié)同車站工作人員制定安全有效的方案，保證乘客能夠盡快疏散至安全區(qū)域，具體疏散流程如圖1所示。

圖1 UTO模式下的地鐵車輛疏散基本流程

3 疏散場景分類

對于UTO模式下地鐵列車的疏散場景，需要進(jìn)行安全有效組織的主要有火災(zāi)、客傷事件(如乘客異動(dòng)或突發(fā)疾病)、列車嚴(yán)重故障或事故(如失去牽引力無法運(yùn)行、脫軌、撞車)等場景。從上述場景的危害等級以及列車自身是否具備行車條件兩方面來考慮，可將疏散分為站臺疏散及區(qū)間疏散兩種。

3.1 站臺疏散

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或客傷事件時(shí)，OCC可通過火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、乘客緊急對講裝置、乘客緊急解鎖裝置及車載CCTV監(jiān)控等輔助方式及時(shí)獲知列車及乘客當(dāng)前狀態(tài)。車載ATC(列車自動(dòng)控制)亦將根據(jù)收到的列車火災(zāi)、緊急解鎖等信息并結(jié)合列車當(dāng)前位置信息，控制列車停靠當(dāng)前站臺或下一站臺，實(shí)現(xiàn)站臺疏散。例如，當(dāng)列車駛出站臺且駛出距離小于半列列車長度時(shí)，列車至少有一個(gè)客室車門仍位于站臺區(qū)域，因此車載ATC將立即觸發(fā)緊急制動(dòng)，保障乘客在本站臺立即疏散；若列車已經(jīng)位于區(qū)間或當(dāng)列車已駛出站臺且駛出距離大于半列列車長度時(shí)，進(jìn)行本站臺疏散已經(jīng)不具備可能性，車載ATC將控制列車?yán)^續(xù)運(yùn)行到下一站站臺后停車，保障乘客在下一站站臺疏散，同時(shí)OCC將提前通知前方車站進(jìn)行各項(xiàng)站臺疏散準(zhǔn)備，組織人員救援事宜。

3.2 區(qū)間疏散

當(dāng)列車發(fā)生嚴(yán)重故障或事故導(dǎo)致迫停區(qū)間時(shí)，列車已經(jīng)不再具備繼續(xù)運(yùn)行至下一站站臺的條件，因此必須在區(qū)間立即進(jìn)行安全疏散。區(qū)間疏散可分為區(qū)間有序疏散及遠(yuǎn)程引導(dǎo)區(qū)間疏散兩種。

OCC通過控制中心信號終端、綜合遠(yuǎn)程告警系統(tǒng)、乘客緊急對講裝置和乘客緊急解鎖裝置等輔助方式獲知列車迫停位置以及列車故障信息后，結(jié)合當(dāng)前列車及乘客狀態(tài)組織區(qū)間疏散。

1)區(qū)間有序疏散：若列車在區(qū)間因設(shè)備故障(如牽引制動(dòng)系統(tǒng)故障、弓網(wǎng)故障等)導(dǎo)致迫停區(qū)間時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)運(yùn)營，且當(dāng)前工況暫時(shí)不會危急乘客人身財(cái)產(chǎn)安全，正線調(diào)度人員可組織車站工作人員至現(xiàn)場接應(yīng)指揮。車站工作人員到達(dá)迫停列車后，進(jìn)入客室打開車門組織乘客有序疏散至就近車站。區(qū)間有序疏散在提高疏散效率的同時(shí)，也可避免乘客踩踏等二次傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

2)遠(yuǎn)程引導(dǎo)區(qū)間疏散：若列車因爆炸、沖突或脫軌等突發(fā)事故導(dǎo)致區(qū)間迫停，此種工況嚴(yán)重危急乘客人身安全，因此需要立即組織乘客疏散。正線調(diào)度人員需盡快確定疏散方向，通過車廂廣播遠(yuǎn)程引導(dǎo)乘客疏散至相關(guān)就近車站，確保乘客安全。

4 疏散授權(quán)建立流程

建立疏散授權(quán)是進(jìn)行安全疏散的前提條件，只有具備授權(quán)的“安全側(cè)”的車門才能夠被乘客打開。疏散授權(quán)由ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)遠(yuǎn)程建立或者由車載ATC自動(dòng)建立。

對于進(jìn)行站臺疏散的列車，列車停穩(wěn)于站停車窗，且客室門與站臺屏蔽門對準(zhǔn)，車載ATC系統(tǒng)將默認(rèn)線路數(shù)據(jù)庫中預(yù)定義的開門側(cè)為安全側(cè)，自動(dòng)控制車門打開并允許乘客從正常開門側(cè)下車疏散。

對于迫停區(qū)間的列車，ATS可根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況確認(rèn)允許建立疏散授權(quán)或者拒絕建立授權(quán)(流程如圖2所示)，具體控制策略及疏散步驟為：

圖2 迫停區(qū)間列車的疏散授權(quán)建立流程圖

1)ATS上彈出乘客緊急手柄請求信息，并顯示列車相關(guān)告警信息；

2)ATS上彈出一個(gè)對話框，框內(nèi)顯示“允許”和“拒絕”按鈕，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)開啟30 s倒計(jì)時(shí)(具體參數(shù)可通過軟件調(diào)整)；

3)若OCC人員在倒計(jì)時(shí)過程中點(diǎn)擊“允許”按鈕，則車載ATC立即自動(dòng)輸出車門授權(quán)信號，此時(shí)乘客可通過緊急解鎖裝置打開車門；

4)若OCC人員在30 s倒計(jì)時(shí)內(nèi)不做任何操作，則系統(tǒng)倒計(jì)時(shí)為0后，車載ATC自動(dòng)輸出車門授權(quán)信號，此時(shí)乘客可通過緊急解鎖裝置打開車門；

5)若OCC人員在倒計(jì)時(shí)過程中點(diǎn)擊“拒絕”按鈕，則車載ATC保持車門關(guān)閉，延時(shí)倒計(jì)時(shí)消失，此時(shí)乘客無法通過緊急解鎖裝置打開車門；

6)若OCC人員拒絕車門打開，乘客再次通過緊急手柄進(jìn)行請求時(shí)，則延時(shí)重新開始，跳轉(zhuǎn)到步驟1)。

5 疏散防護(hù)區(qū)域建立規(guī)則

全自動(dòng)駕駛線路具備軌道關(guān)閉功能，該功能觸發(fā)后，相應(yīng)軌道將無速度碼，其所屬進(jìn)路將無法被排列，軌道被封鎖。如圖2所示，信號軌旁系統(tǒng)通過激活一個(gè)或多個(gè)預(yù)定義的RAUZ(行車授權(quán)區(qū)域)來保護(hù)相關(guān)線路區(qū)域，可以防止自動(dòng)運(yùn)行列車在該區(qū)域運(yùn)行(例如縮短移動(dòng)授權(quán))。此外RAUZ狀態(tài)也被傳送至軌旁聯(lián)鎖系統(tǒng)，軌旁聯(lián)鎖系統(tǒng)收到RAUZ激活狀態(tài)后，設(shè)置相應(yīng)的信號機(jī)為受限狀態(tài)。

圖3 RAUZ防護(hù)疏散區(qū)域

一旦疏散授權(quán)建立，乘客可以離開列車進(jìn)入軌道區(qū)域時(shí)，ATS顯示“車載疏散進(jìn)行中”。此時(shí)疏散防護(hù)區(qū)域?qū)⒂尚盘栂到y(tǒng)自動(dòng)建立或由ATS手動(dòng)建立，從而保證乘客所在軌道線路內(nèi)的其他列車間保持足夠的安全距離，避免疏散過程中列車及乘客的侵害風(fēng)險(xiǎn)。

6 其它疏散輔助措施

OCC組織疏散過程中，應(yīng)建立以信號系統(tǒng)控制為主導(dǎo)，其它PIS(乘客信息系統(tǒng))、通信、遠(yuǎn)程告警綜合監(jiān)控等子系統(tǒng)輔助配合的控制策略；堅(jiān)持以人為本，快速有效制定安全有序的疏散方案，保障所有乘客能夠盡快疏散至安全區(qū)域。

1)在客室的明顯位置張貼操作提示語，用于提示乘客在緊急情況下操作緊急解鎖裝置下車；在緊急解鎖裝置面板上安裝指示燈，該指示燈在疏散授權(quán)存在時(shí)保持常亮，提示乘客可進(jìn)一步操作緊急解鎖并打開車門完成疏散。

2)車載TCMS(列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng))實(shí)時(shí)收集車輛各子系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及故障信息，并上傳至遠(yuǎn)程告警綜合監(jiān)控系統(tǒng)，為OCC工作人員進(jìn)行方案制定提供輔助判斷依據(jù)。

3)列車火災(zāi)和乘客緊急解鎖裝置等設(shè)備與車載攝像頭具有視頻聯(lián)動(dòng)功能，一旦發(fā)生上述情況，客室對應(yīng)位置攝像頭會立即觸發(fā)聯(lián)動(dòng)，相關(guān)視頻畫面可顯示在OCC大屏。此外，OCC工作人員可隨時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)看列車攝像頭視頻監(jiān)控畫面，實(shí)時(shí)獲知客室內(nèi)現(xiàn)場情況，為疏散提供事實(shí)依據(jù)。

4)每節(jié)車廂的客室內(nèi)布置乘客緊急對講裝置，用于實(shí)現(xiàn)緊急情況下乘客與OCC工作人員的實(shí)時(shí)通話。

5)針對迫停列車，根據(jù)載客工況、已迫停時(shí)間等信息，廣播系統(tǒng)在超過規(guī)定停車時(shí)間后自動(dòng)播放乘客安撫信息廣播。每隔幾分鐘進(jìn)行一次廣播，廣播詞為無需判斷類的內(nèi)容，如“列車稍作停留，請乘客耐心等待”等，避免乘客產(chǎn)生恐慌心理，避免發(fā)生二次踩踏等事故。

6)OCC工作人員可通過廣播系統(tǒng)安撫乘客情緒并引導(dǎo)乘客疏散，車載 PIS可播放系統(tǒng)預(yù)錄或由ATS遠(yuǎn)程下發(fā)的緊急廣播內(nèi)容，并在客室顯示屏上顯示相關(guān)信息。

7)進(jìn)行區(qū)間疏散前，OCC工作人員根據(jù)確認(rèn)的疏散方向和疏散預(yù)案啟動(dòng)相應(yīng)的區(qū)間通風(fēng)模式以及區(qū)間疏散標(biāo)志，打開區(qū)間照明。

7 結(jié)語

故障導(dǎo)向安全一直是采用UTO模式的列車的基本設(shè)計(jì)原則。地鐵列車一旦發(fā)生緊急情況，制定安全有效的應(yīng)急疏散方案、快速合理地組織乘客疏散至安全區(qū)域是當(dāng)務(wù)之急。在組織疏散過程中，OCC、站臺、信號、車輛、通信和綜合監(jiān)控等各專業(yè)需緊密配合，以人為本，保障乘客安全。