張煥增，楊培盛，景元廣，李茂強(qiáng)

（濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250061）

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)目前涵蓋7 個(gè)專業(yè)，31 個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)容，通過這些系統(tǒng)的組成，形成一個(gè)復(fù)雜的體系，從而確保軌道交通的有序運(yùn)行。為了確保全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，全自動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)模擬各種故障來實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)處理，由于不同的故障，不同的處理方式[1]，接下來，將詳細(xì)分析一下如何在應(yīng)急情況下，信號聯(lián)動(dòng)其它子系統(tǒng)，確保在緊急情況下，可以快速完成乘客的疏散工作。

本文的研究目的也是模擬在極端場景下，應(yīng)急啟動(dòng)措施，需要將逃生門/車門打開及時(shí)疏散乘客。在列車車載設(shè)備接收到逃生門/車門打開的信息之后，車載設(shè)備會(huì)將逃生門/車門打開請求信息進(jìn)行處理，從而確保乘客的盡快疏散。

1 緊急解鎖方案

1.1 方案概述

在如火災(zāi)、積水等極端場景下，列車上緊急手柄被扳至請求位逃生門/車門請求裝置被觸發(fā)，車載信號設(shè)備接受到逃生門/車門緊急解鎖命令，車載VOBC 判斷當(dāng)前為零速后向控制中心發(fā)送解鎖授權(quán)申請，調(diào)度人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行是否接受申請的相關(guān)操作。

逃生門/車門解鎖申請建立成功后，VOBC 主動(dòng)向ZC 申請建立防護(hù)分區(qū)。防護(hù)分區(qū)建立成功后車輛輸出逃生門/車門緊急解鎖授權(quán)命令，同時(shí)VOBC向TIAS 發(fā)送區(qū)間疏散模式命令，TIAS 聯(lián)動(dòng)該區(qū)間兩端的站臺(tái)扣車且封閉該區(qū)間。中心調(diào)度可通過遠(yuǎn)程使用列車廣播和對講系統(tǒng)安撫車廂乘客或指導(dǎo)乘客進(jìn)行疏散操作。

1.2 基本流程

步驟1列車在運(yùn)行過程中，逃生門/車門緊急解鎖手柄被扳至請求位時(shí)，車輛TCMS 經(jīng)VOBC 向控制中心TIAS 發(fā)送報(bào)警信息，車輛TCMS 在判斷列車當(dāng)前速度為零速后持續(xù)向VOBC 發(fā)送逃生門/車門解鎖授權(quán)申請直至申請取消或授權(quán)、禁止；

步驟2VOBC 判斷列車零速后向控制中心發(fā)送逃生門/車門緊急解鎖授權(quán)申請，同時(shí)啟動(dòng)超時(shí)允許授權(quán)處理，若在超時(shí)時(shí)間內(nèi)未收到TIAS 回復(fù)則主動(dòng)向車輛發(fā)送逃生門/車門緊急解鎖允許授權(quán)。在界面彈出授權(quán)申請彈框，顯示超時(shí)允許倒計(jì)時(shí)。調(diào)度人員根據(jù)列車情況在規(guī)定時(shí)間內(nèi)選擇授權(quán)或禁止逃生門/車門解鎖。TIAS 允許VOBC 交互操作確認(rèn)方式采用二次確認(rèn)手段進(jìn)行授權(quán)或禁止操作；

步驟3VOBC 判斷在如下情況下主動(dòng)向ZC申請建立應(yīng)急場景下防護(hù)分區(qū)：①逃生門/車門緊急解鎖授權(quán)二次確認(rèn)成功后；②逃生門/車門緊急解鎖授權(quán)申請超時(shí)；③列車在區(qū)間零速逃生門打開，VOBC 輸出緊急制動(dòng)；

步驟4此時(shí)需要在區(qū)間停車進(jìn)行緊急疏散，行調(diào)主動(dòng)發(fā)起區(qū)間疏散命令，VOBC 反饋區(qū)間疏散模式成功后，處于區(qū)間疏散模式的列車車次窗特殊顯示并運(yùn)行至疏散停車點(diǎn)進(jìn)停車疏散。行調(diào)操作員可通過TETRA（陸上集群無線電）對該列車進(jìn)行重復(fù)廣播；

步驟5行調(diào)下發(fā)區(qū)間疏散指令后，自動(dòng)彈出進(jìn)入該區(qū)間的出站信號扣車命令對話框。行調(diào)操作員確認(rèn)后將下發(fā)中心扣車指令。將雙向站臺(tái)駛往該區(qū)間的列車扣在站臺(tái)使其不能駛?cè)雲(yún)^(qū)間；

步驟6列車反饋即將停靠的區(qū)間疏散平臺(tái)每1 秒閃爍1 次，提示該列車即將在該區(qū)間疏散點(diǎn)進(jìn)行疏散。同時(shí)進(jìn)入?yún)^(qū)間疏散模式的列車車次窗使用不同的顏色或狀態(tài)與其它正常列車區(qū)別顯示。列車在區(qū)間疏散平臺(tái)停準(zhǔn)停穩(wěn)后，ZC 根據(jù)列車的區(qū)間疏散停車區(qū)域?qū)傩越?yīng)的防護(hù)區(qū)域，如圖1所示。

圖1 ZC 計(jì)算的防護(hù)區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of protection zone calculated by ZC

①若防護(hù)區(qū)域只在本ZC 內(nèi)，則進(jìn)入?yún)^(qū)間并且接近區(qū)間疏散平臺(tái)ZC 防護(hù)區(qū)域的列車，MA 將回撤至ZC 防護(hù)區(qū)域邊界進(jìn)行停車，并且給疏散列車回復(fù)疏散防護(hù)區(qū)域建立成功同時(shí)將疏散列車ID 和對應(yīng)的邏輯區(qū)段ID 實(shí)時(shí)發(fā)送給中心TIAS 顯示；

②若防護(hù)區(qū)域涉及到相鄰ZC 區(qū)域時(shí)，則進(jìn)入?yún)^(qū)間并且接近區(qū)間疏散平臺(tái)ZC 防護(hù)區(qū)域的列車，MA 將回撤至ZC 防護(hù)區(qū)域邊界進(jìn)行停車。本集中區(qū)ZC 給相鄰ZC 發(fā)送疏散區(qū)域建立成功，收到相鄰ZC發(fā)送的疏散區(qū)域建立成功時(shí)，給疏散列車回復(fù)疏散防護(hù)區(qū)域建立成功，同時(shí)將疏散列車ID 和對應(yīng)的邏輯區(qū)段ID 實(shí)時(shí)發(fā)送給中心TIAS 顯示；

③若對向列車駛?cè)隯C 防護(hù)區(qū)域需進(jìn)行緊急制動(dòng)，需人工降級為RM 駕駛列車駛離防護(hù)區(qū)域；

④若在列車停車欠過標(biāo)時(shí)，不向ZC 申請建立區(qū)間疏散防護(hù)區(qū)，等待列車在區(qū)間疏散點(diǎn)停穩(wěn)停準(zhǔn)后向ZC 申請建立區(qū)間疏散防護(hù)區(qū)進(jìn)行疏散處理，當(dāng)列車進(jìn)入?yún)^(qū)間疏散模式時(shí)防護(hù)區(qū)內(nèi)外的列車的行駛狀態(tài)示意如圖2所示。

圖2 列車的行駛狀態(tài)示意圖Fig.2 Schematic diagram of train running state

步驟7行調(diào)人員確認(rèn)防護(hù)分區(qū)內(nèi)的列車全部施加緊急制動(dòng)，防護(hù)分區(qū)外MA 回撤到防護(hù)分區(qū)邊界處，向車載VOBC 申請停車保證。建立完成后VOBC 向車輛輸出逃生門/車門解鎖授權(quán)命令。此時(shí)與逃生門解鎖授權(quán)命令不同的是，當(dāng)車門緊急解鎖情況下由VOBC 根據(jù)電子地圖中配置的疏散平臺(tái)側(cè)，給出對應(yīng)的開門方向[2]。TIAS 收到VOBC 逃生門/車門允許解鎖狀態(tài)信息后聯(lián)動(dòng)列車所在區(qū)間來車方向兩端站臺(tái)扣車；

步驟8中心乘客調(diào)或可通過TETRA 實(shí)現(xiàn)與乘客直接對講并進(jìn)行疏散指導(dǎo)，區(qū)間疏散路線應(yīng)在沿線均設(shè)置標(biāo)識。同時(shí)，中心通知工作人員根據(jù)應(yīng)急處理流程接引乘客，乘客根據(jù)廣播提示進(jìn)行疏散。當(dāng)該列車緊急情況已處理完成，現(xiàn)場人員與行調(diào)溝通確認(rèn)疏散已完成，司機(jī)上車打開鑰匙列車降級并關(guān)閉車門后，通知行調(diào)在TIAS 界面選中該列車取消疏散模式，進(jìn)行區(qū)間疏散的平臺(tái)將停止閃爍，車次窗恢復(fù)正常。該區(qū)間疏散指令設(shè)置的相關(guān)扣車指令應(yīng)當(dāng)人工依次取消，由中心調(diào)度人員人工取消ZC防護(hù)分區(qū)，人工駕駛運(yùn)行至下一站。

1.3 異常場景

（1）VOBC 判斷列車存在以下任一條件時(shí)則立即停止向中心發(fā)送逃生門/車門緊急解鎖授權(quán)申請：

①列車零速；

②TCMS 取消解鎖申請；

③VOBC 發(fā)送重啟指令；

④列車轉(zhuǎn)為非FAM/CAM 模式。

（2）VOBC 判斷與TIAS 通信中斷時(shí)則延時(shí)輸出車門允許解鎖指令，此時(shí)TIAS 立刻終止二次命令下發(fā)流程；

（3）VOBC 判斷非零速或重啟后，逃生門/車門解鎖申請命令失效；

（4）VOBC 經(jīng)過計(jì)算不能在區(qū)間疏散平臺(tái)位置停車時(shí)直接駛往下個(gè)疏散平臺(tái)或站臺(tái)，同時(shí)向TIAS反饋區(qū)間疏散點(diǎn)無效；

（5）若該疏散平臺(tái)所在進(jìn)路未辦理時(shí)，需由中心人工辦理該進(jìn)路；

（6）列車處于區(qū)間疏散模式但由于車輛火災(zāi)或設(shè)備故障而斷電或宕機(jī)后。中心調(diào)度確認(rèn)列車故障已恢復(fù)列車自動(dòng)取消區(qū)間疏散模式。該列車人工駕駛進(jìn)行區(qū)間疏散點(diǎn)進(jìn)行疏散，疏散完成后由中心調(diào)度取消ZC 防護(hù)區(qū)域；

（7）人工確保列車沒有完成區(qū)間疏散作業(yè)前，不能取消相關(guān)扣車作業(yè)以及區(qū)間疏散命令。

緊急解鎖方案整體系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)流如圖3所示。逃生門/車門緊急解鎖方案的優(yōu)劣勢對比分析如表1所示。

圖3 緊急解鎖方案整體系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)流Fig.3 Data flow of overall system architecture of emergency unlocking solution

1.4 注意事項(xiàng)

（1）VOBC 在輸出車門解鎖授權(quán)命令的過程中如發(fā)生如下情況則立即撤銷車門解鎖授權(quán)命令：ZC防護(hù)分區(qū)取消；列車轉(zhuǎn)為非全自動(dòng)模式；中心二次確認(rèn)主動(dòng)取消車門解鎖授權(quán)命令。

（2）在中心TIAS 執(zhí)行區(qū)間疏散功能時(shí)，行調(diào)通知車站值班人員按下列車所在區(qū)域?qū)?yīng)SPKS 按鈕。

（3）列車駛往區(qū)間疏散期間，中心乘客調(diào)人工向車輛廣播，遠(yuǎn)程知道乘客處理緊急突發(fā)狀態(tài)以及安慰乘客。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究發(fā)現(xiàn)

在實(shí)際的應(yīng)急情況下，乘客如果主動(dòng)下發(fā)逃生門/車門的請求，就會(huì)起到全自動(dòng)的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，信號系統(tǒng)等會(huì)進(jìn)行二次確認(rèn)，建立相關(guān)的防護(hù)區(qū)域，列車會(huì)執(zhí)行扣車等操作，憑借著系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)，從而處理逃生門/車門請求信息，控制中心通知工作人員對乘客進(jìn)行應(yīng)急引導(dǎo)，乘客根據(jù)廣播的提示內(nèi)容進(jìn)行緊急疏散，從而確保在最短的時(shí)間內(nèi)，乘客得到逃生的機(jī)會(huì)。

2.2 研究貢獻(xiàn)

（1）高度自動(dòng)化、深度集成

列車全自動(dòng)控制系統(tǒng)集成了信號、車輛、監(jiān)控以及廣播等系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互動(dòng)，全面提升列車在運(yùn)行過程中遇到緊急情況的應(yīng)急水平。

（2）完善的安全防護(hù)

對于在應(yīng)急情況下的防護(hù)等級提升了一個(gè)檔次，也為在應(yīng)急情況下，乘客可以快速逃生爭取了時(shí)間，降低了人為操作的失誤。

（3）豐富的中心功能

全自動(dòng)列車控制中心提升了控制能力，可以對列車進(jìn)行全面的監(jiān)控，這樣增加了列車的檢測和維護(hù)調(diào)度的能力，對于確保列車的穩(wěn)定運(yùn)行提供了最大的幫助。

2.3 研究限制

列車在區(qū)間停車的時(shí)候，ZC 會(huì)根據(jù)列車的區(qū)間位置建立防護(hù)區(qū)域，一旦ZC 在這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)故障或者重啟，那么建立好的防護(hù)就會(huì)消失，因此，在列車控制方面，存在一定的安全隱患，所以在這個(gè)時(shí)候，ZC 區(qū)域控制器的穩(wěn)定性是需要把控的。

緊急情況下，一旦逃生門/車門請求信息沒有被處理或者相關(guān)的逃生門/車門信號沒有發(fā)出，那么請求裝置就沒有被激發(fā)，從而對疏散工作造成一定的安全隱患。對于運(yùn)營單位來說，需要多次模擬，加強(qiáng)應(yīng)急演練的力度，提升司機(jī)在緊急情況的應(yīng)急處理水平，為乘客的安全逃生爭取一定的時(shí)間。

非緊急情況下，一旦逃生門/車門請求信息被觸發(fā)，也會(huì)對列車速度造成影響，因此，逃生門/車門請求信息發(fā)出的時(shí)候，需要對信息進(jìn)行二次確認(rèn)，這樣也對誤觸發(fā)情況上了一道保險(xiǎn)，對于避免觸發(fā)影響運(yùn)營有著很大的幫助。

區(qū)域控制器在重啟之后，建立的防護(hù)區(qū)域就會(huì)消失，這樣對于進(jìn)入扣停的列車就會(huì)造成一定的安全威脅。在應(yīng)急情況下，運(yùn)營人員需要對疏散區(qū)域進(jìn)行登記同時(shí)通報(bào)控制中心，避免有列車進(jìn)入疏散區(qū)域，這樣即使ZC 出現(xiàn)故障或者重啟，對于疏散區(qū)域也不會(huì)有任何的影響，不會(huì)影響逃生人員的安全。

3 結(jié)語

通過對應(yīng)急場景的模擬提出了乘客主動(dòng)申請?zhí)由T/車門緊急解鎖處理方案，經(jīng)過各系統(tǒng)理論邏輯的推理和現(xiàn)場功能的實(shí)踐驗(yàn)證，得出該方案能夠有效地提高在應(yīng)急場景下的疏散能力，更有效地保障乘客的人身安全，該項(xiàng)新技術(shù)也在大面積的推廣應(yīng)用其他城市全自動(dòng)駕駛線路上，大大提升了列車控制能力，打造更加安全可靠的全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。