淺談人員防護開關SPKS

卡斯柯信號（成都）有限公司 宋 燕

為保證地鐵下軌道維修人員的人身安全，地鐵信號系統引入人員防護開關SPKS的概念，本文主要從SPKS設置的目的、運營場景、定義、工作原理、對非CBTC列車防護原則、設置合理性驗證等方面進行研究，通過理論研究結合項目實際應用，給出SPKS合理且安全的建議方案。

科技的飛速發展給人們的生活帶來巨大的改變，每一次新技術的應用都會使人們的生活更加方便快捷。人工智能、大數據、智慧運維等新技術與人們的出行越來越密切。地鐵作為現代城市必不可少的出行方式也逐漸向“智慧”升級，信號系統也是緊跟時代的步伐，從固定閉塞到基于無線通信移動閉塞的CBTC系統，從普通的有人駕駛系統到全自動無人駕駛系統，信號系統的發展可謂是日新月異，但在地鐵全自動無人駕駛運營期間，當軌旁設備發生故障需要維修人員下軌道搶修作業時，行車組織人員通常采用扣車、緊急停車等臨時處置措施，可能因溝通不暢造成行車安全隱患，此外行車效率也不能得到保證，如何保證行車安全和行車效率，是智慧地鐵待解決的問題之一，由此無人駕駛信號系統引入了人員防護開關的功能，針對人員防護開關本文將從以下方面進行說明。

1 SPKS運營場景

當軌旁設備發生故障需要維修人員下軌道作業時，為了對進入全自動運行區域的維修人員進行安全防護，作業人員通過激活車站車控室IBP盤的SPKS開關激活防護區域，在開關激活之后SPKS表示燈點亮紅燈。對于CBTC列車，防護區域被區域控制器ZC設置為限制狀態，對于非CBTC列車，聯鎖關閉防護區域的防護信號機。此時對于已經停在防護區域內的列車因無移動授權列車將無法運行，對于防護區域內正在運行的列車將觸發緊急制動而停車，對于防護區域外的列車以常用制動停在防護區域前方。這樣區域內部的列車不能移動，區域外部的列車不能進入該區域，整個防護區域處于一個安全防護的狀態。此時車站值班員與調度員溝通確認SPKS區域內及接近SPKS區域的所有列車均已經完全停穩，維修人員方可通過門禁卡進入軌行區進行維修作業。

2 定義

SPKS是一種使某個區域處于安全狀態的系統，它通過激活線路對應區域的緊急停車區域，并關閉防護該區域的信號機的方式，確保一個規定區域的安全。

3 工作原理

人員防護開關主要根據線路實際情況將線路劃分為若干個防護區域，并設置與防護區域關聯的SPKS開關實現人員防護功能。它主要由聯鎖、區域控制器ZC、車載以及ATS實現SPKS采集層、執行層和顯示層的業務功能，具體情況如下：

（1）區域劃分：系統在遵從客戶要求的情況下，按照以下原則將ATC區域劃分成若干個防護區域。

無人駕駛項目中SPKS設置應覆蓋所有全自動運行區域，包括正線、場段ATC區域、試車線。

正線上SPKS設置數量宜與端門數量匹配，SPKS防護本側站臺和相應的區間并盡量不影響鄰站接車和折返。

正線存車線、出入段線應單獨設置SPKS。

場段ATC區域可在停車列檢庫上兩到四條軌道設置一個SPKS。

車輛段咽喉區、洗車線和試車線應單獨設置SPKS。

（2）采集層：為實現防護功能，系統層中將線路劃分為若干個防護區域，每個防護區域關聯一個SPKS開關。聯鎖系統通過繼電器采集SPKS開關位置實現SPKS狀態采集，同時驅動人員防護開關表示燈，表示燈平時處于熄滅狀態，當SPKS被激活后點亮紅色表示燈。

（3）執行層：當聯鎖系統檢測到SPKS開關處于開啟狀態后，聯鎖通過關閉防護區域的防護信號機的方式封鎖區域，同時聯鎖將開關激活的狀態發送給ZC；ZC將防護區域設置為限制狀態，同時將列車的移動授權設定在防護區域的末端并發送給車載系統；車載系統控制列車在防護區域末端停車，區域內列車施加緊急制動。

（4）顯示層：為了更好的組織行車，當ATS收到SPKS防護區域激活的信息時，ATS系統將其狀態及相應的封鎖區域顯示到中央ATS工作站。

4 SPKS對非CBTC列車防護原則

系統對CBTC列車、非CBTC列車實現防護的原理不同。為了防止CBTC列車進入激活的SPKS區域，系統通過ZC設置防護區域為限制狀態來實現區域的防護。為了防護非CBTC列車進入激活的SPKS區域，系統通過關閉防護該區域的信號機并禁止辦理通過該區域的進路來實現區域的防護。下面以實際站場為列說明對非CBTC列車防護需要關閉的信號機和禁止辦理的進路。

如圖1所示，蓮花站根據范圍劃分原則將本站臺、區間劃分為4個不同顏色的防護區域，同時關聯4個與防護區域相同顏色的SPKS開關。當激活紅色SPKS1開關時，紅色防護區域為限制狀態，同時需要關閉防護該區域的信號機、禁止辦理通過該區域的進路如表1所示。

圖1 SPKS防護區域示意圖

表1 SPKS激活關閉的信號機和禁止辦理的進路

5 SPKS設置合理性驗證

通常項目在完成SPKS系統設計之后，驗證人員需要檢驗其設置的合理性和規范性，確保SPKS設計符合現場需求、保證現場安全，本文從以下三個方面進行簡單介紹。

首先，檢驗SPKS區域劃分是否滿足劃分基本原則及客戶的要求。通常項目在設計階段設計人員根據基本劃分原則對ATC區域進行逐一劃分，最后根據業主的需求形成最終的范圍劃分文檔，驗證人員根據該文檔逐一檢驗項目設置是否符合要求。

其次，檢查非CBTC列車防護信號機的設置是否滿足現場防護要求。驗證人員根據不讓外部列車進入防護區域、防護區域內部列車不能移動的原則檢查每一個防護區域的防護信號機、禁止辦理的進路是否正確且完整的列出。

最后，檢查是否滿足平臺中SPKS的相關規則。比如，非CBTC防護信號機不能為調車信號機，禁止辦理的進路不能為調車進路等。

結束語：目前全國各地多條無人駕駛項目均引入人員防護開關的功能設計，無論行車組織效率，還是行車組織安全可靠方面都得到保障。隨著全國各地無人駕駛系統線路的增多，人員防護開關的功能也將被廣泛使用，人員防護開關也將被越來越多的人所了解。