陸宗彬 張健彬

南京雷爾偉新技術股份有限公司 江蘇 南京 210032

自動旅客捷運系統(tǒng)（Automated People Mover，簡稱APM）是一種新型快速軌道交通系統(tǒng)。APM采用橡膠車輪，第三軌供電，全自動無人駕駛，具有編組靈活、噪音小、舒適度高等特點，加之土建工程相對簡單，無人駕駛運營效率更高，被廣泛運用于機場及商業(yè)CBD等區(qū)域。

基于APM的功能定位和產品特點，APM項目的工程建設大多位于地下區(qū)域。為了防止發(fā)生火災時火災蔓延，整個工程通常會劃分成多個防火分區(qū)。在正線區(qū)域，出入場線區(qū)域、車輛段區(qū)域，防火卷簾門常被用作防火分區(qū)的隔離，當發(fā)生火災時，防火卷簾門快速降下，有效隔斷火源、阻斷煙氣。

本文以香港機場APM項目為例，分析APM車輛與防火門系統(tǒng)之間可能存在的風險，并針對此風險提出一種安全的接口設計。

1 需求分析

香港機場APM項目在車輛段咽喉區(qū)和自動存車線、檢修區(qū)的分界面各設有一套防火門系統(tǒng)，詳見下圖1。APM車輛通過全自動無人駕駛模式駛入/駛出自動存車線，在檢修區(qū)因為軌道不帶電，則采用外接電源和人工駕駛模式。

圖1 防火門布置圖

在人工區(qū)域，每次車輛駛入/駛出時，必須安排一名地勤人員到防火門的位置，確保列車的安全。當發(fā)生火災時，防火門接收到火災信號，自動落下，地勤人員可以通過操作防火門附近的停止按鈕來阻止防火門的落下，確保列車安全駛離防火門的位置。

在自動區(qū)域，因為軌道帶電，對于地勤人員來說是不安全的。當發(fā)生火災時，必須通過其他方法防止駛入/駛出的列車撞擊到落下的防火門，從而避免造成重大損失。

2 接口方案

2.1 接口分析

因為防火門與車輛本身沒有任何接口，防火門落下不會考慮車輛的位置，同樣的，無人駕駛的車輛在通過防火門區(qū)域時也不會考慮防火門的狀態(tài)。因此，有必要引入一個中間系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須具備如下特點和功能：

（1）同時具備與車輛和軌旁系統(tǒng)的接口；

（2）能檢測列車的位置信息，保證列車的運行安全；

（3）系統(tǒng)具有高可靠性。

作為無人駕駛項目的大腦，信號系統(tǒng)兼具以上功能，是這一中間系統(tǒng)的不二之選。

2.2 接口方案

系統(tǒng)接口的示意圖如下所示：

圖2 系統(tǒng)接口示意圖

（1）信號系統(tǒng)與車輛的接口為既有接口，信號系統(tǒng)從車輛采集狀態(tài)信號，如列車速度、位置信息等，同時信號系統(tǒng)給車輛發(fā)送控制命令，控制列車的牽引、制動。

（2）FAS系統(tǒng)與防火門系統(tǒng)的接口也是既有的接口[1]，防火門系統(tǒng)從FAS系統(tǒng)接收火災報警信號。

（3）新增信號系統(tǒng)與防火門系統(tǒng)的接口，接口界面如下圖3所示，信號系統(tǒng)采集防火門的狀態(tài)信息、火災報警信息，同時防火門系統(tǒng)接收信號系統(tǒng)的控制命令。

圖3 信號與防火門系統(tǒng)接口界面

2.3 接口說明

所有接口使用干接點，確保其可靠性。

（1）火災報警信號

非安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為低電平。防火門系統(tǒng)從FAS系統(tǒng)接收火災報警信號，并將此信號轉發(fā)送給信號系統(tǒng)用于控制中心的顯示和報警。

（2）防火門全開狀態(tài)信號

安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為高電平。為了確保給出的防火門全開狀態(tài)信號與防火門的實際狀態(tài)一致，通常采用限位開關的硬觸點。

（3）防火門全開旁路信號

非安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為低電平。防火門因為故障無法給出全開狀態(tài)信號時，操作此旁路開關，此信號激活時，對應輸出的防火門全開狀態(tài)信號為高電平。

（4）允許關信號

安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為高電平。正常情況下，允許關信號保持常有效，一旦防火門收到FAS系統(tǒng)的火災報警信號立即落下。當信號系統(tǒng)檢測到有列車靠近會沖撞防火門或者當前有列車停在防火門的位置，信號系統(tǒng)會撤銷此信號，只有當列車出清此區(qū)域，才恢復允許關信號的輸出。

（5）允許關旁路信號

非安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為低電平。信號系統(tǒng)因為故障或者其他原因無法給出允許關的信號時，可以遠程操作旁路開關，旁路允許關信號。

（6）允許關狀態(tài)反饋信號

安全信號，高電平有效，正常狀態(tài)為高電平。信號系統(tǒng)會常輸出允許關信號，因此，防火門會常輸出允許關狀態(tài)反饋信號，一旦信號系統(tǒng)檢測到兩者不一致，信號系統(tǒng)會立即撤銷允許關信號。

3 信號系統(tǒng)的安全設計

信號系統(tǒng)依據防火門的狀態(tài)和列車的位置來判定列車是否能通過，防火門是否允許關閉，兩者之間互為聯(lián)鎖，具體來看分為如下幾個環(huán)節(jié)。

3.1 邏輯門（Logic Gate）

信號系統(tǒng)在地圖上防火門的位置增加一個軟件的邏輯門Logic Gate（后文簡稱Gate），信號系統(tǒng)通過控制Gate的打開和關閉對接近防火門的列車進行保護。正常情況下Gate處于關閉狀態(tài)。關閉的Gate是列車進路上的激活沖突點，列車不能越過，接近的列車會被逼停在Gate之前，從而保證了列車不會沖撞防火門。只有當Gate打開，列車才能通過。

3.2 Gate打開請求

信號系統(tǒng)的ATO模塊實時檢測列車的位置信息，一旦檢測到列車的頭部足印占用了Gate的觸發(fā)區(qū)段（如下圖），ATO會向負責安全的ATP模塊發(fā)出打開Gate的請求。觸發(fā)區(qū)段距離Gate的位置是信號系統(tǒng)依據最差制動距離計算得出，確保了緊急情況下列車可以停在Gate的前方。

圖4 Gate請求示意圖

3.3 Gate打開

信號系統(tǒng)的ATP模塊決定是否打開Gate，當ATP收到ATO給出的打開Gate請求時，ATP會確認是否發(fā)出了允許防火門關的命令，同時確認防火門是否為全開狀態(tài)，只有當允許關命令為假而防火門全開狀態(tài)為真，ATP才會決定打開Gate，列車可以正常通過，否則ATP會拒絕ATO的請求，并保持Gate關閉。

3.4 允許防火門關

正常情況下ATP會默認發(fā)出防火門允許關命令，一旦列車的虛擬占用VO[2]占用了Gate，ATP會撤銷防火門允許關命令。

3.5 虛擬占用（VO）

虛擬占用VO是列車在最不利情況下占用的最大軌道范圍。列車運行過程中，信號系統(tǒng)會不斷計算列車實時的精確位置和占用情況。虛擬占用通常包含列車的物理長度，位置誤差，以及最壞情況下的制動距離。

圖5 列車虛擬占用示意圖

4 防火門系統(tǒng)的設計

防火門系統(tǒng)與火災報警系統(tǒng)接口，接收火災報警信號，并將此信號傳給信號系統(tǒng)，從而在控制中心顯示此報警狀態(tài)。

防火門系統(tǒng)依據火災信號和允許關信號進行關閉操作，任何一者為假，防火門都不能關閉。

對于防火門系統(tǒng)而言，信號系統(tǒng)給出的允許關命令與允許關旁路命令是同一個信號，差別僅在于前者由信號系統(tǒng)保證安全，后者是在信號系統(tǒng)故障的條件下由人工保證安全。

防火門系統(tǒng)在收到允許關命令后要給信號系統(tǒng)反饋，以此檢驗是否收到了有效的允許關命令。

5 過程描述

完整的實施流程圖如下所示：

圖6 實施流程圖

6 結束語

此接口中信號負責安全防護，防火門基于信號的防護進行關閉操作。信號系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖控制，有效地避免了車輛和防火門的碰撞。這一接口的提出對于地下車輛段甚至正線區(qū)間的防火門接口設計具有很好的參考意義，也是對無人駕駛項目信號系統(tǒng)接口很好的補充。