常 永

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基于工作安全分析法的廣州地鐵電客車自動(dòng)折返模式

常 永

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510000）

從地鐵電客車司機(jī)折返站折返作業(yè)現(xiàn)狀分析入手，以廣州地鐵近年發(fā)生的折返站折返失敗事件為背景，分析、總結(jié)導(dǎo)致折返站折返失敗事件發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)源。運(yùn)用基于工作安全分析法（job safety analysis，JSA）的LEC評(píng)價(jià)體系將各類風(fēng)險(xiǎn)源劃分優(yōu)先控制等級(jí)，重點(diǎn)運(yùn)用地鐵電客車車輛電路控制原理分析相關(guān)事件發(fā)生的原理，并結(jié)合地鐵電客車司機(jī)折返站作業(yè)程序提出新型地鐵電客車折返模式激活方式及折返模式電路控制原理。為有效進(jìn)行安全管理，保障安全生產(chǎn)，提高列車運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率，提供技術(shù)支持。

城市軌道交通；地鐵電客車；折返模式；工作安全分析法；電路

近年來，我國城市軌道交通的線路數(shù)量和運(yùn)營里程逐年增長，北京、上海、廣州等城市開通了多條線路，形成了軌道交通網(wǎng)絡(luò)。隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軌道交通運(yùn)營條件越來越復(fù)雜，在大力發(fā)展城市軌道交通的同時(shí)，其地鐵列車的準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行越來越引起高度重視。為有效進(jìn)行安全管理，保障安全生產(chǎn)，提高列車運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率，尋找影響列車準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行的因素，將其能夠有效控制在可接受范圍是非常有必要的。

1 列車折返原理及現(xiàn)狀

1.1 列車自動(dòng)折返原理

列車自動(dòng)折返是指在有自動(dòng)折返功能的車站，列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)（automatic train protection，ATP）/列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)[1]（automatic train operation，ATO）車載計(jì)算機(jī)單元指示列車自動(dòng)折返操作準(zhǔn)備完畢，利用自動(dòng)折返按鈕列車自動(dòng)折返模式（automatic reversing，AR）啟動(dòng)折返操作，ATP/ATO車載計(jì)算機(jī)單元就會(huì)執(zhí)行折返運(yùn)行。當(dāng)車門關(guān)閉、司機(jī)關(guān)主控鑰匙并且ATP/ATO車載計(jì)算機(jī)單元得到一個(gè)移動(dòng)授權(quán)（操作列車無人折返[2]（driverless train reversal operation，DTRO）），ATO就會(huì)駕駛列車進(jìn)入折返軌。當(dāng)列車停穩(wěn)，ATP/ATO車載計(jì)算機(jī)單元就會(huì)執(zhí)行交換駕駛室功能。新的進(jìn)路設(shè)定后，ATP/ATO車載計(jì)算機(jī)單元從ATP軌旁計(jì)算機(jī)單元得到移動(dòng)授權(quán)，ATO就會(huì)駕駛列車駛?cè)胲囌鞠喾磦?cè)的站臺(tái)。列車再次停穩(wěn)后，司機(jī)確認(rèn)車門/站臺(tái)門開啟后，激活司機(jī)臺(tái)。

1.2 列車折返作業(yè)的影響

由上文1.1列車折返原理，結(jié)合《廣州地鐵A型車客車司機(jī)手冊(cè)》[3]及《廣州地鐵乘務(wù)各崗位關(guān)鍵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策》[4]可知，地鐵電客車司機(jī)在折返站進(jìn)行折返作業(yè)對(duì)正線運(yùn)作有重大影響。列車以自動(dòng)折返模式折返可有效縮短折返時(shí)間，提高折返效率。但結(jié)合以往相關(guān)折返事件分析得知，廣州地鐵8號(hào)線列車受信號(hào)系統(tǒng)限制，因司機(jī)人為因素的不確定性及部分設(shè)備的不穩(wěn)定性，列車在正線運(yùn)行時(shí)折返失敗事件時(shí)有發(fā)生。折返失敗事件的發(fā)生將可能誘導(dǎo)一系列事件的發(fā)生，晚點(diǎn)為最直接的表現(xiàn)形式，冒進(jìn)信號(hào)/擠岔為潛在風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)廣州地鐵乘務(wù)各崗位關(guān)鍵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策中關(guān)于折返作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)及以往重大事故事件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，冒進(jìn)信號(hào)/擠岔多發(fā)生于列車以限制模式（RM）及人工駕駛運(yùn)行時(shí)。因此為有效提高折返效率，減少因折返作業(yè)對(duì)正線運(yùn)作的影響，預(yù)防重大事故事件的發(fā)生，控制折返失敗事件的發(fā)生是非常有必要的。

1.3 列車折返作業(yè)的現(xiàn)狀

地鐵是沿著地面鐵路系統(tǒng)的形式逐步發(fā)展形成的一種用電力牽引的快速大運(yùn)量城市軌道交通方式，以“安全、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、快捷”為其運(yùn)營服務(wù)宗旨。隨著地鐵線網(wǎng)越來越大，人們的出行方式逐漸衍變?yōu)橐缘罔F為主要交通工具，因此地鐵列車的準(zhǔn)點(diǎn)率越來越受關(guān)注。為有效控制列車在折返站的折返時(shí)間，減少因人為因素導(dǎo)致列車折返時(shí)間增加，地鐵公司在電客車司機(jī)折返站作業(yè)程序中加入一系列規(guī)定，以此預(yù)防列車折返失敗事件的發(fā)生。但因人為因素的不確定性及車輛或信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)偶發(fā)性故障，折返站折返失敗的事件時(shí)有發(fā)生。地鐵公司歷年折返失敗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，排除車輛及信號(hào)設(shè)備故障，人為導(dǎo)致列車折返失敗的事件約占82.9%。其中因司機(jī)未按AR導(dǎo)致折返失敗的比率，最大為25.6%，結(jié)合電客車司機(jī)折返站作業(yè)程序及2014—2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，因關(guān)鑰匙過早導(dǎo)致折返失敗的事件通過作業(yè)程序的規(guī)范化及相應(yīng)技術(shù)改造已得到很好的控制。因此折返站最大風(fēng)險(xiǎn)源為：①未按AR；②未關(guān)車門、站臺(tái)門、關(guān)鑰匙；③關(guān)鑰匙后打開車門、站臺(tái)門（以下稱三大人為風(fēng)險(xiǎn)源），分別占25.6%，18.8%，1.7%，共占折返失敗比率為46.1%。所以筆者認(rèn)為控制折返站折返失敗事件的發(fā)生頻率應(yīng)主要從上述三大人為風(fēng)險(xiǎn)源入手。

表1 地鐵公司歷年折返失敗數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)

注：1）分類比率：①將未關(guān)車門、站臺(tái)門、關(guān)鑰匙；關(guān)鑰匙后打開車門、站臺(tái)門劃分為一類（泛指站后折返站關(guān)鑰匙操作DTRO時(shí)，車門、站臺(tái)門為打開狀態(tài)）；②將關(guān)鑰匙時(shí)過早與后端開鑰匙劃分為一類（泛指站后折返站操作DTRO時(shí)，因關(guān)鑰匙或開鑰匙時(shí)機(jī)不對(duì)而無法正常折返）；③將無折返信號(hào)、折返站列車緊制與車輛或信號(hào)故障劃分為一類（泛指主設(shè)備類）。2）綜合比率：①將無折返信號(hào)、折返站列車緊制與車輛或信號(hào)故障劃分為一類（泛指主設(shè)備類）；②將剩余風(fēng)險(xiǎn)源劃分為一類（泛指人為原因類）。

2 列車折返作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)估

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法簡介

工作安全分析法（job safety analysis，JSA）[5-7]是用來評(píng)估任何確定的活動(dòng)相關(guān)的潛在危害，保證風(fēng)險(xiǎn)最小化結(jié)構(gòu)簡單的方法。JSA是針對(duì)一項(xiàng)具體的作業(yè)，通過有組織的過程對(duì)作業(yè)中所存在的危害進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估，并按照優(yōu)先順序來采取控制措施，從而將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度。

2.2 基于JSA的LEC評(píng)價(jià)體系

依上文所述，在電客車司機(jī)折返作業(yè)流程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)源有7種。風(fēng)險(xiǎn)源的存在最終導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，因此對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)源導(dǎo)致發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，按照優(yōu)先順序來采取控制措施，從而將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度是非常有必要的。根據(jù)《運(yùn)營事業(yè)總部生產(chǎn)安全事故（事件）調(diào)查處理規(guī)定》[8]及JSA，筆者建立以下LEC評(píng)價(jià)體系（見表2，表3）。

風(fēng)險(xiǎn)(D)=暴露頻率(E)×嚴(yán)重性(C)×可能性(L)

其中，暴露頻率(E)為每單位時(shí)間某事件發(fā)生（或估計(jì)發(fā)生）的次數(shù)；嚴(yán)重性(C)為可能引起后果的嚴(yán)重程度；可能性(L)為后果事件發(fā)生的概率。

表2 LEC分?jǐn)?shù)值判斷

表3 危險(xiǎn)程度判斷

2.3 風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)估

根據(jù)JSA評(píng)價(jià)體系，按照專家打分法[9]建立以下各風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)度優(yōu)先控制表（見表4），并得出各風(fēng)險(xiǎn)源控制優(yōu)先度（1為優(yōu)先度最高，7為優(yōu)先度最低）。

表4 各風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)度優(yōu)先控制

分析表4數(shù)據(jù)得知：未按AR的風(fēng)險(xiǎn)D值最大，屬“顯著危險(xiǎn)，需要整改”范疇；未關(guān)車門、站臺(tái)門、關(guān)鑰匙的風(fēng)險(xiǎn)次之，屬“一般危險(xiǎn)，需要注意”范疇；其他各風(fēng)險(xiǎn)源所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)D屬“稍有危險(xiǎn)，可以接受”范疇。因此為更加有效地控制各風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)D值的最小化，分析在列車自動(dòng)折返模式下其電路控制原理，從中找到解決方案，從而避免人的不確定因素，對(duì)提高折返站折返效率、列車準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行率是非常有必要的。

3 自動(dòng)折返模式電路控制原理

由金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件組成的導(dǎo)電回路，稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產(chǎn)生電勢(shì)差，電路即可工作。地鐵電客車自動(dòng)折返模式的實(shí)現(xiàn)同樣依托于眾多電路的控制，因此分析地鐵電客車自動(dòng)折返模式電路控制原理對(duì)找出解決方案起到很大作用。

實(shí)際上，地鐵電客車在折返站實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)折返，首先列車必須滿足以下條件：

1）在站后折返，自動(dòng)折返模式激活，列車車門、站臺(tái)門關(guān)好，前方進(jìn)路開放，司機(jī)關(guān)鑰匙后操作DTRO可實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)折返；

2）在站前折返，自動(dòng)折返模式激活，列車車門、站臺(tái)門打開，到達(dá)端司機(jī)下車，接車司機(jī)上車確認(rèn)AR燈閃開鑰匙即可實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)折返。

因此，研究地鐵電客車自動(dòng)折返模式的激活方式及自動(dòng)折返模式下車門控制原理對(duì)找出上述三大人為風(fēng)險(xiǎn)源的解決方案是非常重要的。

3.1 自動(dòng)折返模式電路控制原理分析

3.1.1 自動(dòng)折返模式下門保持常開電路控制原理

以列車（以廣州地鐵A5型電客車為例，下同）前進(jìn)方向左門在AR模式下門保持常開為例。如圖1（a）所示，當(dāng)列車進(jìn)入折返站收到折返信號(hào)后，司機(jī)手動(dòng)按壓AR按鈕激活列車自動(dòng)折返模式，此時(shí)關(guān)鑰匙下車，則22-K155保持常閉，91-K03在按壓AR按鈕后保持閉合，則81-K26得電，當(dāng)81-K26得電后常開點(diǎn)閉合。如圖1（b）所示，經(jīng)81-K110（列車左門關(guān)好）常閉觸點(diǎn)到81-K113（此時(shí)得電閉合）常開觸點(diǎn)過81-V124至81-K03，使81-K03繼電器持續(xù)保持得電。如圖1（c）所示，其常開觸角81-K03（6/8）持續(xù)得電，持續(xù)觸發(fā)左門開指令，使列車左門在AR激活的情況下保持常開。

圖1 自動(dòng)折返模式下控制電路簡圖

3.1.2 自動(dòng)折返模式下門保持關(guān)閉電路控制原理

以列車前進(jìn)方向左門在AR模式下門保持關(guān)閉為例。如圖1（a）所示，在駕駛端司機(jī)室激活時(shí)，列車控制電路中22-K151閉合，使得81-K25得電，同時(shí)列車ATC控制系統(tǒng)91-A01根據(jù)ATP系統(tǒng)合位判斷（ATP系統(tǒng)正常則91-K02常閉觸點(diǎn)閉合得電）及列車運(yùn)行模式的判斷值分別給出開門使能信號(hào)，ATO開門指令（81-S115需在自動(dòng)位）使繼電器81-K111得電，當(dāng)81-K111得電，如圖1（b）所示，81-K111常開觸點(diǎn)得電閉合，使得繼電器81-K03得電，從而81-K03常開觸點(diǎn)得電閉合，左門開保持；此時(shí)電客車司機(jī)人為給出關(guān)門指令（即按圖1（b）所示81-S14左門關(guān)按鈕），81-S14常閉觸點(diǎn)斷開，使得繼電器81-K03失電，81-K03失電斷開，左門關(guān)；此時(shí)在司機(jī)激活列車自動(dòng)折返模式，關(guān)鑰匙下車后，車門同樣保持關(guān)閉，列車可以自動(dòng)折返。

3.1.3 自動(dòng)折返模式電路控制原理總結(jié)

據(jù)上述分析得知，當(dāng)司機(jī)在沒有激活折返程序便關(guān)鑰匙后，因列車自動(dòng)折返信號(hào)中斷致使列車無法自動(dòng)折返；當(dāng)司機(jī)激活列車自動(dòng)折返模式，關(guān)鑰匙下車后，若在關(guān)鑰匙前沒有關(guān)閉車門，車門會(huì)保持打開狀態(tài)，且不能人工關(guān)閉，或在關(guān)鑰匙下車后因清客不徹底等原因再次打開車門致使列車車門不能人工關(guān)閉。當(dāng)在站后折返車站折返時(shí)，此時(shí)會(huì)因?yàn)榱熊囓囬T沒有關(guān)閉而無法自動(dòng)折返，造成折返失敗事件的發(fā)生，此為折返站發(fā)生折返失敗事件的主要因素。

3.2 自動(dòng)折返模式電路控制原理設(shè)計(jì)

綜上所述，為確保地鐵列車的安全運(yùn)行，降低折返失敗事件發(fā)生頻率，電客車司機(jī)在折返作業(yè)時(shí)必須嚴(yán)格把握各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，預(yù)防其風(fēng)險(xiǎn)源變成事件在正線發(fā)生。根據(jù)地鐵公司安全管理理念“九十九加一等于零”，電客車司機(jī)在折返作業(yè)時(shí)即使能控制好99%的風(fēng)險(xiǎn)源，但只要有1%的風(fēng)險(xiǎn)源存在就有可能造成折返失敗事件的發(fā)生。為確保地鐵電客車司機(jī)能夠嚴(yán)格有效地把控折返作業(yè)每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源，提出以下建議。

3.2.1 自動(dòng)折返模式折返站自動(dòng)激活法

根據(jù)對(duì)正線地鐵電客車司機(jī)折返站折返作業(yè)流程及列車自動(dòng)折返模式激活方式的總結(jié)，得出列車自動(dòng)折返模式人工激活流程，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)折返模式人工激活流程

列車通過信號(hào)ATP天線接受軌旁報(bào)文（①），再由列車車載ATP/ATO機(jī)柜內(nèi)相關(guān)板件進(jìn)行處理，發(fā)送信息至列車主控制臺(tái)（②），司機(jī)室主臺(tái)AR燈閃，此時(shí)司機(jī)人工按壓AR按鈕（③）激活列車自動(dòng)折返模式，站臺(tái)相關(guān)作業(yè)完畢后關(guān)鑰匙下車，操作DTRO完成列車的自動(dòng)折返（④）。但由于地鐵司機(jī)個(gè)人因素存在差別，個(gè)別司機(jī)會(huì)忘記按壓AR而直接關(guān)鑰匙下車，造成折返失敗事件的發(fā)生，因此提出自動(dòng)折返模式自動(dòng)激活法，如圖3所示。

圖3 自動(dòng)折返模式自動(dòng)激活流程

即列車通過信號(hào)ATP天線接受軌旁報(bào)文（①），再由列車車載ATP/ATO機(jī)柜內(nèi)相關(guān)板件進(jìn)行處理，發(fā)生信息至列車主控制臺(tái)（②）此時(shí)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC可根據(jù)目的地碼自動(dòng)地判別并激活列車自動(dòng)折返模式，司機(jī)只需在所有作業(yè)完畢后再確認(rèn)一次，折返激活后關(guān)鑰匙下車，操作DTRO完成列車自動(dòng)折返（③）。自動(dòng)折返模式自動(dòng)激活法取消了人的干擾因素，交由ATC自動(dòng)控制，會(huì)大大降低因未按AR導(dǎo)致折返失敗事件發(fā)生的概率。此方法只針對(duì)終點(diǎn)站列車折返模式激活方式，對(duì)車輛等沒有影響。

3.2.2 自動(dòng)折返模式下增加人工關(guān)門功能

據(jù)表1可知，司機(jī)因站后折返站未關(guān)車門關(guān)鑰匙或關(guān)鑰匙后再次打開車門而導(dǎo)致折返失敗事件數(shù)所占比重較大，為保障安全生產(chǎn)，提高列車運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率，在自動(dòng)折返模式下增加人工關(guān)門功能是非常有必要的，如圖4所示。

據(jù)圖1（b）分析得知，當(dāng)司機(jī)在關(guān)鑰匙激活自動(dòng)折返模式后，81-K26得電，常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)而使81-K03得電，保持車門開的狀態(tài)。此時(shí)在810111- 810233/810243線路中沒有控制車門關(guān)閉的電子元件，因此建議在810111-810233/810243線路中81-K26至81-K110/81-K109間串入關(guān)門按鈕81-S14（左門關(guān)）、81-S13（右門關(guān)）的常閉觸點(diǎn)（增設(shè)位置見圖4），實(shí)現(xiàn)列車在自動(dòng)折返模式下的人工關(guān)車門功能，如此便可減少因司機(jī)人為誤操作導(dǎo)致的折返失敗事件的發(fā)生頻率。原理為：列車到折返站ATO停穩(wěn)后，由ATO自動(dòng)開門，列車收到折返信號(hào)后自動(dòng)激活折返模式。圖1（a）中所示，91-K03常開觸點(diǎn)閉合，司機(jī)關(guān)鑰匙下車后繼電器81-K26得電，圖4中所示81-K26閉合，經(jīng)81-S14、81-S13、81-K110常閉觸點(diǎn)至81-K113常開觸點(diǎn)（此時(shí)得電閉合）過81-V124使繼電器81-K03得電，使左門保持打開。此時(shí)若因作業(yè)需要或折返需要關(guān)閉左側(cè)車門，司機(jī)只需按壓81-S14左門關(guān)按鈕，使得繼電器81-K03失電，左門開保持指令取消，左側(cè)車門關(guān)閉。此時(shí)司機(jī)可正常進(jìn)行DTRO折返程序，列車也可實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)折返。該設(shè)計(jì)只針對(duì)折返開門保持電路，對(duì)正常的開關(guān)門及折返電路沒有影響。

圖4 自動(dòng)折返模式下人工關(guān)門功能電路原理

4 結(jié)語

本文從地鐵電客車司機(jī)折返站折返作業(yè)現(xiàn)狀分析入手，以近年內(nèi)廣州地鐵發(fā)生的折返站折返失敗事件為背景，分析及總結(jié)導(dǎo)致折返站折返失敗事件發(fā)生的原因，運(yùn)用基于JSA的LEC評(píng)價(jià)體系將各類風(fēng)險(xiǎn)源劃分優(yōu)先控制等級(jí)，重點(diǎn)運(yùn)用地鐵電客車車輛電路控制原理分析相關(guān)事件發(fā)生的原理，并結(jié)合地鐵電客車司機(jī)折返站作業(yè)程序提出新型地鐵電客車自動(dòng)折返模式電路控制原理及自動(dòng)折返模式激活方式，可使人為誤操作事件的發(fā)生幾率有效降低達(dá)46.1%，并為有效進(jìn)行安全管理、保障安全生產(chǎn)、提高列車運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率提供相應(yīng)技術(shù)支持。

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（編輯：郝京紅）

Discussion on the AR of Guangzhou Metro Based on JSA

CHANG Yong

(Guangzhou Metro Co., Ltd., Guangzhou 510000)

This paper analyzed the present situation of the back operation of a metro driver in a subway station with the background of a recent failure event of a re-entry station in China, and assessed and summarized the risk sources of the failure event. Using the JSA-based (job safety analysis, JSA) LEC evaluation system, the priority of the risk control was ranked. Focusing on the metro vehicle control principle of the circuit analysis principles related to the incident, along with the operating procedures of the metro driver, a new activation and a control principle of the AR circuit were proposed, which could effectively carry out safety management, ensure safety, and improve the train punctuality rate technologically.

urban rail transit; metro; AR; JSA; circuit

U231

A

1672-6073(2018)02-0071-06

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.02.012

2017-05-26

2017-06-11

常永，男，本科，助理工程師，主要從事城市軌道交通乘務(wù)系列技術(shù)分析與安全管理的研究，changyong007@ icloud.com