吳　茜,程　梁

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京　100055)

防淹門是防止外部洪水涌入地下車站與區(qū)間隧道的密閉設(shè)施[1]。防淹門系統(tǒng)作為地鐵的防災(zāi)設(shè)備，主要應(yīng)用在水系復(fù)雜、常年蓄水或地處海域海島的地區(qū)，如地處珠江三角洲的廣州、長(zhǎng)江三角洲的上海、海島的香港?！冻请H鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10623—2014)明確提出，城際鐵路下穿河流和湖泊等水域的隧道出現(xiàn)損壞水體可能危及兩端其他區(qū)段安全時(shí)，應(yīng)在隧道下穿水域的兩端設(shè)置防淹門或采取其他防水淹措施[2]；《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》提出，在靠近隧道洞口或臨近江河岸邊的地下車站，應(yīng)設(shè)防淹門，目的是萬(wàn)一發(fā)生水淹時(shí)，可以采取緊急隔斷措施[3]。

地鐵隧道防淹門主要用于隧道意外進(jìn)水時(shí)隧道及車站的人員及設(shè)備的保護(hù)，故地鐵隧道防淹門的操作方式主要以自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔[4](此時(shí)防淹門多與人防門結(jié)合設(shè)計(jì))。自動(dòng)控制又分為“信號(hào)參與聯(lián)動(dòng)”與“信號(hào)不參與聯(lián)動(dòng)”兩種控制方式。目前運(yùn)營(yíng)的地鐵系統(tǒng)(如廣州地鐵1號(hào)線、2號(hào)線)一般采取“信號(hào)參與聯(lián)動(dòng)”的方式，即當(dāng)水域出現(xiàn)泄漏且不可控時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)與防淹門系統(tǒng)實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制[5]，系統(tǒng)將防淹門狀態(tài)作為信號(hào)聯(lián)鎖檢查和區(qū)間排列發(fā)車進(jìn)路的條件，由此保障針對(duì)防淹門的操作不影響行車安全。

目前，地鐵信號(hào)系統(tǒng)一般采用CBTC系統(tǒng)，通過(guò)車-地通信構(gòu)成無(wú)線雙向的閉環(huán)控制，以無(wú)線方式完成移動(dòng)授權(quán)，運(yùn)營(yíng)上以提高效率為主要目的[6-8]；城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)一般采用CTCS-2或CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)[9]，通過(guò)車對(duì)地構(gòu)成單向的開環(huán)控制，以軌道電路+應(yīng)答器方式完成移動(dòng)授權(quán)，運(yùn)營(yíng)上兼顧了城市軌道交通和國(guó)鐵客運(yùn)專線的特點(diǎn)?？紤]城際鐵路與地鐵在信號(hào)系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)模式等方面存在一定差異，地鐵系統(tǒng)中關(guān)于防淹門的操控方式并不完全適用于城際軌道交通系統(tǒng)，需針對(duì)性地設(shè)計(jì)接口電路模式。

1　城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)接口控制模式

信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口控制可考慮兩種模式，即“信號(hào)參與防淹門關(guān)閉控制模式”和“信號(hào)不參與防淹門關(guān)閉控制模式”。

1.1　信號(hào)參與防淹門關(guān)閉控制模式分析

1.1.1接口設(shè)計(jì)原則

(1)信號(hào)系統(tǒng)不對(duì)防淹門的開、關(guān)進(jìn)行控制，信號(hào)系統(tǒng)僅決定災(zāi)害情況下防淹門的關(guān)閉時(shí)機(jī)。

(2)防淹門不處于開啟狀態(tài)時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)區(qū)間向防淹門方向運(yùn)行的列車進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)不再允許向防淹門所在區(qū)間排列發(fā)車進(jìn)路。

(3)防淹門接近區(qū)段無(wú)車，或有車但已采取制動(dòng)措施停下且未冒進(jìn)，同時(shí)防淹門防護(hù)區(qū)域內(nèi)無(wú)車，上述經(jīng)人工確認(rèn)后，才允許關(guān)閉防淹門。

1.1.2接口信息

(1)信號(hào)系統(tǒng)向防淹門系統(tǒng)傳遞的信息

①防淹門同意關(guān)閉信息(安全信息)；

②區(qū)間列車位置信息。

(2)防淹門系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)傳遞的信息

①防淹門狀態(tài)信息，分為完全開啟/完全關(guān)閉/故障狀態(tài)(安全信息)；

②防淹門請(qǐng)求關(guān)閉信息(安全信息)。

1.1.3控制過(guò)程分析

防淹門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口主要存在兩種實(shí)現(xiàn)方式。

一是僅僅通過(guò)列控中心系統(tǒng)(TCC)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)防淹門系統(tǒng)判斷水域出現(xiàn)泄漏至不可控時(shí)，防淹門系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送防淹門請(qǐng)求關(guān)閉信息，TCC系統(tǒng)通過(guò)安全繼電接口獲知。此后，TCC系統(tǒng)將控制防淹門所在的相關(guān)區(qū)段軌道電路發(fā)送“H”碼，防護(hù)使已在區(qū)間行駛的列車不得越過(guò)防淹門；在列車停下且并未冒進(jìn)防淹門時(shí)，由調(diào)度指揮列車退回上一車站；對(duì)于已在防淹門防護(hù)區(qū)域運(yùn)行的列車，應(yīng)結(jié)合災(zāi)害發(fā)生的位置及列車的實(shí)際位置，同樣由調(diào)度人工干預(yù)，指導(dǎo)列車到達(dá)下一車站或退回至上一車站。

二是TCC系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)(CI)同時(shí)與防淹門系統(tǒng)存在接口關(guān)系。當(dāng)CI系統(tǒng)介入時(shí)，可考慮在防淹門系統(tǒng)的兩端設(shè)置防護(hù)信號(hào)機(jī)。具體可考慮在防淹門前方適當(dāng)位置設(shè)置遮斷信號(hào)機(jī)作為防護(hù)信號(hào)機(jī)；如防淹門鄰近車站，或利用鄰近車站對(duì)應(yīng)的出站信號(hào)機(jī)進(jìn)行防護(hù)。防護(hù)信號(hào)機(jī)常態(tài)滅燈，當(dāng)防淹門不處于“完全開啟”狀態(tài)時(shí)，防護(hù)信號(hào)機(jī)亮紅燈。TCC系統(tǒng)對(duì)于相關(guān)軌道區(qū)段做“H”碼防護(hù)。這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，但相對(duì)更為可靠。因?yàn)?zāi)害情況下，可能出現(xiàn)軌道電路紅光帶甚至故障，列車也可能轉(zhuǎn)為人工模式控車；此時(shí)，考慮到未在ATP模式下運(yùn)營(yíng)的車輛及未裝備ATP的非運(yùn)營(yíng)車輛，設(shè)置防護(hù)信號(hào)機(jī)保障安全，是相對(duì)必要的。

兩種方式下防淹門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口關(guān)系如圖1所示。防淹門系統(tǒng)側(cè)提供給信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)“防淹門狀態(tài)”信息和“請(qǐng)求關(guān)門”信息，信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)向防淹門系統(tǒng)提供“允許關(guān)門”信息[10-11]。

圖1　防淹門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口關(guān)系示意

1.1.4接口詳細(xì)說(shuō)明

信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口位置位于防淹門系統(tǒng)的控制柜配線架的出線端(位于防淹門設(shè)備室內(nèi))，配線架以外電纜由信號(hào)系統(tǒng)實(shí)施。接口界面示意如圖2所示。

圖2　信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)接口界面示意

信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)接口電路通過(guò)安全繼電器實(shí)現(xiàn)，電路通過(guò)硬線相互連接[12]，每個(gè)信號(hào)均由獨(dú)立的雙切觸點(diǎn)組成。接口電路設(shè)計(jì)為“故障-安全”電路，具體要求如下。

(1)防淹門狀態(tài)：由防淹門系統(tǒng)提供FYJ繼電器，防淹門開啟時(shí)，F(xiàn)YJ吸起；落下或故障時(shí)，F(xiàn)YJ落下，如圖3所示。

圖3　信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)聯(lián)系局部電路

(2)請(qǐng)求關(guān)閉信息：由防淹門系統(tǒng)提供兩組常閉接點(diǎn)，當(dāng)請(qǐng)求關(guān)閉防淹門時(shí)，接點(diǎn)斷開。

(3)同意關(guān)閉信息：由信號(hào)系統(tǒng)接口電路提供兩組常開接點(diǎn)，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)同意關(guān)閉防淹門時(shí)，接點(diǎn)閉合。

1.1.5運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景分析

在防淹門系統(tǒng)請(qǐng)求“關(guān)閉防淹門”時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)需根據(jù)不同的情況作出判斷。

(1)如果沒有列車在防淹門防護(hù)區(qū)段及防淹門接近區(qū)段，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送“允許關(guān)閉防淹門”信息；同時(shí)，已在防淹門涉及區(qū)間中運(yùn)行但未駛?cè)敕姥烷T封閉/接近區(qū)段的列車，在由行車調(diào)度人員指揮后，駛往臨近安全的車站。

(2)如果此時(shí)已有列車進(jìn)入防淹門防護(hù)區(qū)段，行車調(diào)度人員根據(jù)列車的實(shí)際位置，指揮列車前進(jìn)或后退，出清防淹門防護(hù)區(qū)段，并人工確認(rèn)，信號(hào)系統(tǒng)才可向防淹門系統(tǒng)發(fā)送“允許關(guān)閉防淹門”信息。

(3)如果此時(shí)有列車進(jìn)入防淹門接近區(qū)段，由于此時(shí)TCC系統(tǒng)已向相關(guān)區(qū)段發(fā)“H”碼，其他區(qū)段碼序遞推，列車處于減速停車階段，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間t秒(需結(jié)合具體車輛參數(shù)計(jì)算)之后，如果此時(shí)列車沒有越過(guò)防淹門并在防淹門前停下，經(jīng)人工確認(rèn)，信號(hào)系統(tǒng)可向防淹門系統(tǒng)發(fā)送“允許關(guān)閉防淹門”信息；如果列車剎車后列車仍然越過(guò)防淹門，處理方式同(2)。

針對(duì)上述的3種情況，信號(hào)CI系統(tǒng)均需同時(shí)關(guān)閉往防淹門所在區(qū)間的發(fā)車進(jìn)路。

1.2　信號(hào)不參與防淹門關(guān)閉控制模式分析

此模式中，信號(hào)系統(tǒng)采取“不參與防淹門關(guān)閉控制”的邏輯。即信號(hào)系統(tǒng)不對(duì)防淹門的開、關(guān)進(jìn)行控制，也不決定災(zāi)害情況下防淹門的關(guān)閉時(shí)機(jī)。如防淹門系統(tǒng)需要，可設(shè)置信號(hào)CTC行車復(fù)示終端，供防淹門值班員參考行車情況，防淹門系統(tǒng)值班員可結(jié)合監(jiān)視終端顯示的列車位置，自行決定防淹門關(guān)閉時(shí)機(jī)。

防淹門關(guān)閉后，信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)區(qū)間向防淹門方向運(yùn)行的列車進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)不允許向防淹門所在區(qū)間排列發(fā)車進(jìn)路。對(duì)于已在區(qū)間行駛的列車，采用人工調(diào)度方式指揮列車駛往臨近車站。

此模式下，防淹門系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)傳遞防淹門狀態(tài)信息，信號(hào)系統(tǒng)不向防淹門系統(tǒng)傳遞任何信息。

2　各種模式特點(diǎn)比較

若采用信號(hào)參與防淹門關(guān)閉的控制模式，接口方式相對(duì)復(fù)雜。這種方式借鑒了城市軌道交通地鐵系統(tǒng)中的處理方式，但又與地鐵系統(tǒng)不盡相同。目前地鐵系統(tǒng)一般采用CBTC信號(hào)系統(tǒng)，車地通信信息量較大，控制精度較高[13]，同時(shí)，列車運(yùn)行速度也相對(duì)較低，易于進(jìn)行與防淹門系統(tǒng)的接口控制。而在城際軌道交通系統(tǒng)中，CTCS-2或CTCS2+ATO為開環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)于列車的定位只能依賴于軌道電路，而不能像地鐵系統(tǒng)中能精確于某一點(diǎn)。這就造成了災(zāi)害情況下當(dāng)防淹門需要關(guān)閉時(shí)，對(duì)于處于防淹門接近區(qū)段列車的具體位置和速度，信號(hào)系統(tǒng)不易確定，需要人工介入判斷，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。另一方面，采用此方式需修改TCC系統(tǒng)軟件[14]和CI系統(tǒng)軟件，TCC和CI系統(tǒng)之間信息交互的時(shí)延也需要考慮。

若采用信號(hào)不參與防淹門關(guān)閉的控制模式，僅依靠人工控制防淹門關(guān)閉，接口簡(jiǎn)單，但存在一定風(fēng)險(xiǎn)。這種方式需結(jié)合運(yùn)營(yíng)組織作業(yè)情況，制定詳細(xì)的防淹門關(guān)閉控制管理辦法，以確保行車安全。該模式目前已在珠三角開通運(yùn)營(yíng)的東莞至惠州城際鐵路(采用CTCS2+ATO系統(tǒng))成功應(yīng)用。莞惠城際鐵路在下穿東江水域時(shí)設(shè)置了防淹門，信號(hào)只參與防淹門關(guān)閉后的防護(hù)，不參與關(guān)閉前的控制，而是通過(guò)其他系統(tǒng)(BAS)對(duì)防淹門系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，對(duì)防淹門操作按鈕采取了防誤動(dòng)舉措，以此保障安全。

3　結(jié)語(yǔ)

《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]與《城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案》(鐵總科技[2013]79號(hào))[15]均指出防淹門關(guān)閉時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)需進(jìn)行防護(hù)，但未明確信號(hào)系統(tǒng)是否需介入防淹門系統(tǒng)的控制。本文提出了兩種適用于城際鐵路的信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)模式，兩種模式均能夠滿足城際軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和防淹門系統(tǒng)之間接口控制的要求。在實(shí)際工程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程情況，綜合考慮防淹門設(shè)置的位置、防淹門的結(jié)構(gòu)、操控方式、運(yùn)營(yíng)安全設(shè)計(jì)和與信號(hào)的接口連接關(guān)系等因素，盡可能地優(yōu)化兩個(gè)系統(tǒng)間的接口設(shè)計(jì)，提高災(zāi)害下的運(yùn)營(yíng)及疏散效率，保障車站、列車和旅客的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).建標(biāo)104—2008 城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[2]國(guó)家鐵路局.TB10623—2014 城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50157—2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[4]盧屹東，張春敏，王淑敬，等.地鐵防淹門安全設(shè)計(jì)初探[J].機(jī)械工程師，2012(3)：140-141.

[5]付文剛.防淹門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口與邏輯控制分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2008(5)：33-34.

[6]朱光文.地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車-地?zé)o線通信傳輸?shù)目垢蓴_研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(8)：112-116.

[7]劉曉娟，黨建武，劉蓓.基于通信的列車控制系統(tǒng)中無(wú)線傳輸系統(tǒng)的安全性研究[J].城市軌道交通研究，2009(12)：37-41.

[8]郜春海.基于通信的軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2007(2)：9-12.

[9]陳煒.城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)列車運(yùn)用初探[J].鐵道通信信號(hào)，2016，52(12)：7-9.

[10] 張惺.地鐵信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)[J].鐵道通信信號(hào)，2007，43(8)：55-57.

[11] 劉穎，張瑞龍，盧屹東，等.地鐵隧道防淹門控制系統(tǒng)的研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(10)：76-80.

[12] 魏文濤.廣州地鐵4號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與防淹門的邏輯控制[J].鐵路通信信號(hào).2013，49(5)：45-49.

[13] 劉曉娟.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2009.

[14] 文小偉.珠三角城際鐵路CTCS2+ATO技術(shù)方案中難點(diǎn)問(wèn)題的解決[J].鐵道通信信號(hào)，2014，50(2)：65-67.

[15] 中國(guó)鐵路總公司.鐵總科技[2013]79號(hào) 城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案[S].北京：中國(guó)鐵路總公司，2014.