全自動運行系統火災聯動功能的設計方案研究

陳紅梅 余偉雄

摘? 要：火災場景是城市軌道交通全自動運行系統中一個重要場景，深入分析不同情況下的火災場景（列車火災、區間火災及車站火災），以很好地滿足實際運營需求。火災聯動功能通過系統的自動響應，多系統聯動報警至控制中心調度工作站界面，并推送CCTV視頻畫面至客戶端來實現；運營人員可快速定位火災故障點，及時響應故障處理機制，這對應急事件的處置具有重要意義。

關鍵詞：火災場景；聯動功能；全自動運行系統；告警信息

中圖分類號：TP39；U231+.7 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）04-0135-04

Research on the Design Scheme of Fire Linkage Function of Fully Automatic Operation System

CHEN Hongmei， YU Weixiong

（Casco Signal Co.， Ltd.， Shenzhen? 518042， China）

Abstract： The fire scenario is an important scenario in the fully automatic operation system of urban rail transit. The fire scenarios （train fire， section fire and station fire） under different conditions are analyzed in depth to well meet the actual operation requirements. The fire linkage function is realized through the automatic response of the system， multi-system linkage alarm to the dispatching workstation interface of the control center， and push the CCTV video picture to the client; operators can quickly locate the fire fault point and respond to the fault handling mechanism in time， which is of great significance to the handling of emergency events.

Keywords： fire scenario; linkage function; fully automatic operation system; alarm information

0? 引? 言

城市軌道交通線路上一般人員密度較大，系統設計對公共安全的措施必須進行充分的考慮，如火災一旦發生必須有快速有效的手段進行處置。目前，各城市的新線建設中相繼采用全自動運行系統。在全自動運行系統中，列車上沒有司機，大部分的功能均依靠系統自動完成[1，2]。在沒有司機的情況下，一旦發生故障或突發事件很容易誘發乘客的恐慌情緒[3]。在全自動運行系統的運營場景中，火災場景是重要的場景之一。由于隧道狹長且空間受限，如果發生火災，蔓延迅速[4]。當火災發生時系統如何能快速響應，各系統和崗位人員進行快速處置，這是全自動運行系統設計過程中需要解決的問題。

1? 火災場景

在全自動運行系統中，主要需要考慮的火災場景為列車火災、車站火災和區間火災。其中列車火災發生在不同地點又可以分為列車在區間發生火災、列車在站臺發生火災和列車在車輛段發生火災；車站火災又可以分為站臺火災和站廳或設備區火災[5]。由于在不同地點發生火災時，列車的運行狀態以及所處的位置不同，系統響應和處置方式也有較大的差異。

火災處置流程如圖1所示，當火災事件報警被觸發之后，自動觸發各核心系統專業間的聯動響應。系統聯動響應后會在對應專業的工作站上有告警提醒火災發生[6]，操作人員確認火災情況啟動處置流程并同時派遣工作人員現場確認，工作人員現場處置完畢后反饋給控制中心或者車站的值班人員。確認火災已消除后由現場工作人員現場復位火災報警，系統可恢復正常運營服務。

2? 火災聯動設計方案

全自動運行系統通常包括5大核心專業系統，分別是信號系統、車輛系統、通信系統、站臺門系統和綜合監控系統（含閉路電視監控系統（Closed Circuit Television， CCTV））。火災聯動的設計重點要考慮當火災發生時火災報警信息的數據流向及各核心專業系統之間如何聯動響應火災告警信息以及各專業崗位工作人員如何介入處置。在火災場景中主要涉及的核心專業分別為信號系統、綜合監控系統、通信系統和車輛系統之間的接口，其接口示意圖如圖2所示。不同區域發生火災應當有不同的響應和處置方式，這都需要在設計中充分考慮。

2.1? 列車火災

當列車一旦發生火災蔓延會非常迅速，故及時疏散列車上的乘客是首要任務。系統應能自動響應火災告警信息，并實時發送到控制中心對應的核心專業系統完成對應的聯動功能，通過報警提醒相關崗位工作人員及時處置[7]。列車火災聯動數據流如圖3所示。

當車載FAS系統報車廂有火警，車輛的TCMS系統收到火災告警信息會把對應的信息發送給信號系統、空調系統、車載PIS系統和車輛調子系統。信號系統的車載ATC系統收到火災告警信息后會把火災告警發送給ATS子系統，當ATS子系統收到列車火災告警后會自動觸發站臺扣車并把扣車狀態發送給車載ATC子系統。列車在站臺時會自動聯動打開車門和站臺門并保持打開狀態，以便乘客及時下車疏散。當車載空調系統收到列車火災報警信息后，會自動關閉車廂的新風門。車載PIS系統收到列車火災狀態會轉發給地面的PIS系統然后再轉發給綜合監控系統，綜合監控系統收到列車火災告警信息后會自動把溫感組合探測器附近的攝像頭聯動指令發送給地面的CCTV。地面的CCTV根據綜合監控的指令調取對應的車載的視頻畫面推送到控制中心的CCTV工作站上，調度員可通過CCTV工作站確認列車火災部位、列車位置、起火源、火勢程度及影響等[8]，并派工作人員進行現場處置。

2.1.1? 列車在區間火災場景

當車載FAS系統報警車廂有火警后，根據列車運行狀態及火勢情況采取以下兩種不同模式的應急疏散：

（1）如果列車能繼續運行，可在列車到達下一站臺后進行站臺疏散。乘客調度員通過人工廣播指導乘客啟動緊急對講，取出列車內的滅火器進行滅火，列車繼續運行到下一站，信號系統會自動觸發扣車并打開車門。

控制中心調度員或車站值班員進行人工廣播及乘客緊急信息文本發布，組織清客。車站值班員根據列車火災嚴重情況判斷是否引導乘客疏散，并按火災預案的相關要求進行應急處置，組織車站工作人員攜帶救援裝備趕赴站臺開展前期火災撲救工作并通知消防救援人員進行火災撲救。

中心行車調度員預判火災影響并通知全線車站及時進行行車組織調整，如全線扣車或組織小交路運行等措施[9]。若火勢較大需要進行車站疏散，工作人員應及時確認門禁釋放、AFC閘機釋放，落實乘客信息告知、疏散引導、接應統計、人員先期救助及搶險搶修配合等。根據列車火勢情況，控制中心調度員決定是否啟用車站風機應急模式。火災撲滅后，清理事故現場，列車退出正線運營。處置結束后，中心行車調度員應及時進行運營調整，逐步恢復線路正常運營。

（2）如果火災導致列車迫停區間，執行區間疏散。中心行車調度員立即組織疏散，工作人員按“區間疏散”場景進行處置。中心行車調度根據現場人員匯報火災影響范圍，及時進行行車組織調整，組織車站工作人員攜帶救援裝備趕赴區間開展火災前期撲救工作。火災撲滅后，清理事故現場，列車退出正線運營服務。處置結束后，中心行車調度應及時進行運營調整，逐步恢復線路正常運營服務。

2.1.2? 列車在站臺發生火災場景

乘客調度員可通過人工廣播對車內乘客進行安撫；中心調度員或車站值班員進行人工廣播和乘客緊急信息文本發布，組織清客；車站值班員根據列車火災嚴重程度判斷是否引導乘客疏散，并按火災預案的相關要求進行應急處置，組織車站工作人員攜帶救援裝備趕赴站臺開展前期火災撲救工作并通知消防救援人員進行火災撲救。

行車調度員預判火災影響并通知全線車站，及時對行車組織進行調整。為避免區間阻塞，針對接近事發車站的列車可根據實際情況安排立即折返至發車站臺。

若火勢較大需要進行車站疏散，車站值班員應及時確認門禁釋放、AFC緊急模式已啟動，落實乘客信息告知、疏散引導、接應統計、人員先期救助及搶險搶修配合等工作。根據列車火勢情況，中心環控調度員決定是否啟用區間隧道風機和車站風機應急模式。

火災撲滅后，清理事故現場，列車退出正線運營。處置結束后，行車調度員應及時進行運營調整，逐步恢復正常運營服務。

2.1.3? 列車在車輛段發生火災場景

當列車在車輛段發生火災時，列車上沒有乘客且沒有站臺，所以信號系統也不會自動觸發扣車，故盡可能把列車移動到最有利于火災控制和撲滅的位置進行處理。

對于停在庫線的列車發生火災，車廠調度員應保持列車停在庫線，并通過CCTV工作站上自動推送的攝像頭視頻畫面查看列車火災部位、列車位置、起火源、火勢程度及影響等，同時派遣工作人員登車處置；對于正在出庫列車，通知司機緊急停車或車廠調度員激活SPKS等方式使列車停車[10]，并及時根據規程組織滅火。

2.2? 車站火災

當站臺發生火災時，FAS系統報警車站火警并給PA系統發送廣播指令，綜合監控系統收到火災告警信息后會自動聯動火災模式，包括切除非消防電源、電梯歸首、啟動氣滅噴灑等，并且會自動發送調取溫感探測器附近區域攝像頭指令給地面CCTV，地面CCTV會把對應攝像頭視頻畫面推送到車站的CCTV和中心CCTV工作站上顯示。車站綜合監控系統會自動聯動車站PIS進行火災信息顯示及播放、釋放閘機和門禁。中心綜合監控系統把火災狀態信息發給信號系統的ATS子系統，自動觸發上一站臺扣車，如發生火災的區域為站臺區域則會發送火災車站跳停并且把火災狀態發送給車載ATC系統。車載ATC系統會把火災狀態發送給車載TCMS再轉發給車載空調系統然后自動關閉新風門。車站值班員可以通過CCTV視頻信息對火災情況進行判定，確認車站火災的類別：站臺火災、站廳火災或設備房火災，并派工作人員現場處置。火災告警信息會同時發送給信號系統，綜合監控系統會把火災的緊急文本信息發送給PIS系統[11]，在車站的PIS屏上顯示車站的火災信息，車站的進行火災信息廣播。如圖4所示。

2.2.1? 站臺火災場景

當站臺發生火災時，若該站臺有停站列車，行車調度員應組織立即發車，停站列車應立即關閉車門及站臺門，啟動列車離開車站，乘客調度員人工進行列車廣播，告之乘客站臺火災，不要在該站下車。若該站臺無停站列車，信號系統的ATS子系統會自動設置該站臺跳停，并自動執行上一站站臺扣車，扣車后乘客調度員人工進行列車廣播，向車內乘客說明下一站車站火災情況。

2.2.2? 站廳或設備區火災場景

當站廳或設備區發生火災時，若該站臺有停站列車，乘客調度員人工進行列車廣播，告之乘客站廳火災，不要在該站下車。

行車調度員也可根據火災和站臺乘客的具體情況，給列車辦理跳停作業讓列車不在本站停車而直接通過車站，上一站由行車調度員根據具體情況手動扣車。

2.3? 區間火災

當區間發生火災時，控制中心調度工作站上會觸發告警并且在ATS的界面顯示。當區間感溫光纖系統檢測到區間火災時，會把告警信息發送給車站綜合監控系統再轉發給中心綜合監控系統并同時在對應的工作站顯示。綜合監控系統將火災報警信息發送給信號系統的ATS子系統，ATS子系統系統收到火災報警后，對列車在上一站臺自動扣車。如火災區間有列車運行，控制中心調度員可通過手動給列車發送確認區間火災的指令把區間火災的信息發送給車載ATC，車載ATC收到火災信息再轉發給車輛TCMS。車輛TCMS會把火災狀態同時發送給車載空調系統和車載的PIS系統。當車載空調系統收到列車火災報警信息后，會自動關閉車廂的新風門。車載PIS系統收到列車火災狀態會轉發給地面的PIS系統然后再轉發給綜合監控系統，綜合監控系統收到列車火災告警信息后會自動把列車車外的攝系統聯動指令發送給地面的CCTV。地面的CCTV根據綜合監控的指令調取對應的車載的視頻畫面推送到控制中心的CCTV工作站上，調度員可通過CCTV工作站確認火災位置、起火源、火勢程度及影響等，并派工作人員進行現場處置。人工確認真實火災后，環控調度員手動啟動區間火災模式，根據火災地點及列車位置確定區間風機運轉方向。乘客調度員或車站值班員對發生火災區間上一站站臺及區間運行列車進行人工廣播和乘客緊急信息文本發布。區間火災聯動數據流如圖5所示。

行車調度員預判火災影響，及時對行車組織進行調整。可根據實際情況組織進入火災區域的其他列車駛離或退回發車車站。組織車站工作人員攜帶救援裝備趕赴站臺開展前期火災撲救工作并通知消防救援人員進行火災撲救。當環控調度員確認區間火災撲滅后，人工取消列車區間火災模式，行車調度員取消上一站扣車，恢復系統的正常運營服務。

3? 火災場景的接口管理及應用

列車火災告警信息的觸發源為列車，通過車地無線把火災告警信息傳輸到軌旁實現相應的聯動功能。車站和區間火災告警信息的觸發源為軌旁，通過車地無線把火災告警信息傳輸到列車實現相應的聯動功能。火災告警信息的傳輸路由經過了多個系統之間的接口，信息進行了多重傳遞，故各系統間的接口尤為關鍵。各系統間接口的一致性能確保信息的準確傳遞。同時由于傳輸路徑較長，保證信息不被丟失和實時性也是需要重點考慮的問題。在實際項目實施中涉及接口較多，故需要多系統之間有統一的地址規劃，避免地址沖突。另外，告警信息源需要經過多個系統的傳遞，比較容易出現由于接口協議定義的不一致導致信息無法傳遞，所以需要協調各系統保持接口協議定義的一致性。

4? 結? 論

本文從全自動運行系統的實際需求考慮，對不同的火災情況進行了分析。通過系統的聯動對緊急火災場景下的緊急情況能快速響應，提升處置效率，避免損失。火災屬于緊急事件，保證人員安全是首要任務，中心可以通過視頻聯動可以查看現場的情況初步判斷并進行緊急處置，同時派人員登車現場確認具體情況已保證排除所有隱患。系統的火災聯動功能提供了一種方便、快速的手段給運營維護人員及時發現并處置火災事件，對系統的安全運營提供了保證。

參考文獻：

[1] 汪小勇.城市軌道交通自動化車輛段和停車場的關鍵功能分析 [J].鐵道通信信號，2016，52（2）：53-56.

[2] 周茂，謝乾.寧波地鐵5號線全自動運行系統特點分析 [J].鐵道通信信號，2022，58（1）：81-85.

[3] 王鵬.無人駕駛關鍵技術和典型場景應用分析 [J].城市軌道交通研究，2017，20（10）：69-73+78.

[4] 劉輝.光纖光柵測溫系統在地鐵火災監測中的應用 [J].城市軌道交通研究，2014，17（12）：94-97.

[5] 楊俊宇，秦志遠.低功耗物聯網應用于地鐵車站級FAS控制的可行性論證 [J].鐵道通信信號，2018，54（3）：84-87.

[6] 中華人民共和國住房城鄉建設部.GB50116—2013火災自動報警系統設計規范 [S].北京，中國計劃出版社，2013.

[7] 李晶.城軌全自動駕駛信號系統方案設計及運營場景分析 [J].鐵道通信信號，2016，52（2）：48-52.

[8] 陳文華.全自動無人駕駛模式下系統功能與場景分析 [J].通訊世界，2019，26（7）：323-324.

[9] 中國城市軌道交通協會.城市軌道交通 全自動運行系統規范 第1 部分：需求：T/CAMET 04017.1—2019 [S].北京：中國鐵道出版社，2019.

[10] 蔡宗加.全自動無人駕駛系統作業人員防護開關設計分析 [J].鐵道通信信號，2022，58（2）：77-81.

[11] 杜燁.城市軌道交通無人駕駛系統的功能需求及相關技術要點 [J].城市軌道交通研究，2017，20（S1）：14-17.

作者簡介：陳紅梅（1983—），女，漢族，四川遂寧人，中級職稱，本科，研究方向：城市軌道交通信號系統。

收稿日期：2022-09-26