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        基于工作安全分析法的地鐵電客車自動折返模式研究

        2022-02-24 13:54:22彭超
        新型工業(yè)化 2022年12期
        關鍵詞:客車分析法列車

        彭超

        北京市地鐵運營有限公司運營三分公司,北京,100082

        0 引言

        現(xiàn)如今,隨著社會經濟的穩(wěn)步發(fā)展,我國城市建設發(fā)展中的軌道交通運行數(shù)量越來越多,并逐漸構成了軌道交通網絡體系。在現(xiàn)代經濟和科學技術革新發(fā)展中,城市中的軌道交通運行規(guī)模越來越大,所處的運行環(huán)境越發(fā)復雜,此時人們更加注重地鐵列車的準點運行。實踐累積經驗顯示,為了加大地鐵電客車的安全管理力度,保障整體運行的安全效率,解決列車準點運行問題一直是行業(yè)的重點。在現(xiàn)代城市發(fā)展中,交通擁堵的問題越發(fā)顯著,因此要從工作安全分析法入手,深入探討地鐵電客車的自動折返模式,并將其控制在可接受的范圍內,為城市居民提供優(yōu)質的交通服務。

        1 工作安全分析法及列車自動折返的原理

        1.1 工作安全分析法

        這種方法主要分析和確定運行活動中的安全隱患,將列車運行風險控制到最低。通常來講,這種方法會應用在控制房或工作現(xiàn)場[1]。在處理大型或復雜的任務時,初始化的工作安全分析法可以在辦公室中進行桌面訓練,需要交給熟悉現(xiàn)場環(huán)境、并且具備豐富經驗的員工處理。具體步驟涉及以下幾點:第一,在實施作業(yè)任務時,要先組建專業(yè)團隊,而后掌握實踐工作中的重要內容,將有關信息數(shù)據(jù)準確記錄在表格中。一般情況下,每小組成員三到四個人,必須要具備豐富的工作經驗,其中有一人要了解作業(yè)區(qū)域和生產流程設備,有一人主要負責作業(yè)小組成員,還有一人要重視工作期間的安全管理。第二,在實施作業(yè)任務的過程中,要嚴格按照規(guī)定要求審查所有環(huán)節(jié),分析其中潛在的問題并列出相應的危害。小組成員可以安排專業(yè)人員針對具體作業(yè)任務制定危險檢查清單。第三,對現(xiàn)有控制策略的有效性進行評估分析,要進一步加強控制策略的危害研究,提高控制策略的應用價值。同時,在完成審查工作后,安全主管或協(xié)調人員要將所有已經識別的控制策略,完善記錄在安全分析工作表格中,其中涉及執(zhí)行人、負責人、控制要求、作業(yè)危害等。第四,安全主管或協(xié)調人員要將所有與工作安全分析有關的文件存檔,假設某項作業(yè)任務以后還會繼續(xù)進行,那么可以結合信息技術構建相應的數(shù)據(jù)庫,從而方便后續(xù)審查和借鑒。第五,在監(jiān)督作業(yè)任務時,要保證作業(yè)安全分析表和申請表存放在一起。第六,監(jiān)督人員要向所有參與工作的員工重點介紹限制條件、控制策略、作業(yè)危害等,保障所有控制策略都可以按照工作安全分析法的基本要求有序落實。

        1.2 自動折返的基本原理

        城市列車的自動折返是指車站具備自動折返功能,內部安裝自動保護系統(tǒng)(ATP)和列車自動駕駛系統(tǒng)(ATO)這兩項內容。在完成自動折返操作的準備工作后,按下自動折返按鈕啟動折返操作,無論是列車自動保護系統(tǒng)還是列車自動駕駛系統(tǒng),都需要在車載計算單元的引導下完成整體操作[2]。根據(jù)圖1所示的原理圖分析可知,在車門關閉的情況下,安裝在內部的兩個系統(tǒng)單元獲取移動授權,此時列車可以進入折返軌中。在列車停穩(wěn)后,車載計算機單元將會執(zhí)行交換駕駛室功能。在完成全新道路設定之后,計算機單元可以在保護系統(tǒng)中得到授權,而自動駕駛系統(tǒng)可以進入與車站相反的站臺。在停穩(wěn)列車之后,司機要在打開站臺門和車門之后,即刻激活司機臺。

        圖1 自動折返原理圖

        2 案例分析

        以某地區(qū)的地鐵8號線為例,目前手動駕駛時段為每日晚間至末班車。其中手動駕駛特別關注:永定門外站列車上行出站、下行進站前100m限速35km/h;前門站列車上行進站、下行出站限速38km/h;奧體中心站、奧林匹克公園站、森林公園南門站三站為節(jié)能示范站,列車進站時上坡線路,出站時下坡線路。其他特殊情況,非手動駕駛時間需要進行手動駕駛列車:朱辛莊放空回段列車、臨時在站通過列車、車輛故障需手動駕駛列車。導致列車軌道出現(xiàn)問題的因素,主要體現(xiàn)在以下幾點。

        2.1 人員因素

        首先,在實際運行中,地鐵工作人員要根據(jù)相關操作規(guī)程進行有序操作,要接受規(guī)章制度和監(jiān)控錄像等限制條件,在啟動列車時,可以充分運用牽引力逐步提高列車的功率,在短時間內到達規(guī)定的運行速度,確保列車在最佳的經濟區(qū)域內工作。其次,在施行制動時,因為地鐵工作人員的理論知識和實踐技能存在差異,通常無法將列車操作規(guī)程準確地和列車速度線路狀況相結合,把握不好制動時機就不能按照停車標緩慢停車。再次,地鐵工作人員的思想意識和行車精神,也是保障地鐵列車平穩(wěn)操作的主要因素。最后,由于地鐵列車在運行狀態(tài)下,經常會發(fā)生一些突發(fā)事件,如果工作人員的應變能力較差,缺少充足的想象和判斷意識,無法根據(jù)自身累積經驗靈活處理,那么很可能影響地鐵列車的穩(wěn)定運行,嚴重的還會造成列車沖動。

        2.2 設備因素

        列車在不同的工作狀態(tài)下,會受到制動力、阻力、牽引力這三種力影響。從車輛的動力學角度來看,只有保障車輛和車輛之間的間隙不發(fā)生變化,才能確保車輛在運行期間不會出現(xiàn)沖動。從實際列車操作過程來看,因為車鉤經常處在壓縮或伸張的狀態(tài)下,導致列車出現(xiàn)沖動,對此,車鉤間隙的變化是導致列車沖動的主要因素[3]。

        2.3 環(huán)境因素

        在特殊的工作環(huán)境中影響地鐵列車平穩(wěn)運行的主要因素是空轉。在空轉狀態(tài)下列車的牽引力會持續(xù)下降,此時車鉤將會持續(xù)伸長。如果系統(tǒng)內部牽引力突然消失,那么車鉤將會充氣壓縮,持續(xù)釋放彈性勢能,并且會在基本阻力的影響下,讓列車慢慢降低運行速度。因為后一部列車在運行期間的下降速度較慢,因此車輛和列車之間將會出現(xiàn)相對運動,導致兩者在碰撞中造成沖動。在結束空轉運行之后,如果直接施加牽引力,那么車鉤會處在伸長狀態(tài),此時列車與車輛之間進行相對運動,以此產生沖動。

        2.4 線路情況

        首先,平直線路。這種線路狀態(tài)是保障地鐵電客車平穩(wěn)操作的有利條件。從實踐運行角度來看,列車在平直線路中只會受基本阻力限制,而影響平穩(wěn)操作的因素有退出、添加牽引力、空轉等。在牽引力過快的情況下,受惰性運動影響,列車車輛將會推動列車繼續(xù)前進,車鉤處在壓縮狀態(tài)下。在列車主手柄提升過快的情況下,實際功率上升,速度會隨之增加,并且會產生較大的合力,列車相對于車輛出現(xiàn)速度差,后部車廂的乘客會感覺到后仰[4]。

        其次,坡道。如果列車在不發(fā)生變化的坡道上運行,那么受到的影響與平直線路一致。我國地鐵電客車線路包含了上下坡道和平直線路等多種情況,并且斷面基本會跟隨地形發(fā)生變化,并沒有規(guī)律可循。因此,在地鐵電客車運行期間經常會出現(xiàn)平直轉坡道等多種情況。因為處在不同縱斷面上,車輛受力情況存在差異,會產生一定的速度差,因此在引起沖動后會隨著坡度差的增大變得越發(fā)明顯。

        最后,線路曲線。隨著曲線半徑越來越小,相應附加的阻力會持續(xù)增加。這種情況與坡道附加阻力存在較大差異。不管曲線的附加阻力處在哪種情況下,產生方向都會與列車相同,且可以促進列車運動有序進行。當列車以惰性運行狀態(tài)進入曲線時,為簡化分析過程,可將計算出的曲線附加阻力值看作是上坡道同值的換算。線路曲線對平穩(wěn)操作的影響原理與列車由平直線路進入上坡道時的情況相同。

        2.5 管理因素

        平穩(wěn)操作工作是乘務專業(yè)在管理水平、職工素質、列車質量等總體工作的體現(xiàn)。平穩(wěn)操作工作不是一項單一的工作,對于乘務專業(yè)來講反映的是綜合水平,它涉及乘務專業(yè)管理的方方面面,如平穩(wěn)操作的管理體制制度、職工平穩(wěn)操作的意識和平穩(wěn)操作的技術業(yè)務水平、列車設備的質量等等。因此做好平穩(wěn)操作工作要綜合各方面的因素,建立一整套平穩(wěn)操作的管理方法和管理模式,使其日常化、規(guī)范化、制度化[5]。

        3 基于工作安全分析法的地鐵電客車自動折返模式分析

        3.1 評價體系

        在明確工作安全分析法和自動折返模式的基本原理后,本文研究從電客車司機折返作業(yè)流程入手,掌握了七種可能發(fā)生的風險源,并對其產生的原因和風險綜合分析,而后按照一定順序提出解決方案,最終全面控制風險可能引發(fā)的不良后果。本文研究結合生產安全事件調查處理規(guī)定和工作安全分析法的相關概念,構建了相應的評價體系,具體如表1所示,相應計算公式如下。

        表1 LEC 的評價體系

        風險(D)=暴露頻率(E)×嚴重性(C)×可能性(L)

        結合公式分析可知,暴露頻率是指每單位時間出現(xiàn)某類事件的數(shù)量,而嚴重性是指事件出現(xiàn)可能產生的影響后果,可能性是指后果事件出現(xiàn)的具體概率。

        3.2 操作原理

        根據(jù)圖2所示的控制電路的簡構圖分析可知,在構建地鐵電客車自動折返模式時,同樣要運用多種電路管控模式進行分析,以此快速尋找有效的解決方案,確定其構成的影響。

        圖2 控制電路的簡構圖

        從實踐應用角度來看,要想真正實現(xiàn)自動折返,要保障地鐵電客車符合兩項條件。一方面,在折返狀態(tài)下,要結合如圖3所示的操作模式進行分析。在已經關閉列車門和站臺門后,司機要先按照規(guī)定要求進行檢查,而后關鑰匙并操作DTRO,這樣列車將會自動完成折返運動。另一方面,為了在站前折返時自主激活折返模式,可以在打開列車門和站臺門之后,讓司機下車,而接車司機在上車確認閃開鑰匙后,實現(xiàn)自動折返。

        圖3 自動激活的流程圖

        在研究自動折返模式的電路控制原理時,要考慮以下幾點內容。一方面,門保持打開電路控制。以本文研究的地鐵8號線為例,前進方向左門在AR模式下,門會保持敞開狀態(tài)[6]。如果列車處在折返站,那么在得到相應信號之后,司機可以手動操作按鈕,直接進入自動模式。在這一狀態(tài)下關閉鑰匙下車,將會讓22-K155處在長臂狀態(tài)中,91-K03保持閉合狀態(tài),而81-K26在獲取電源之后長開點會閉合。另一方面,門保持關閉電路控制。在駕駛司機激活之后,列車控制電路中的22-K151會閉合,讓81-K25獲取電源,同時控制系統(tǒng)91A-01會結合列車自動保護系統(tǒng)進行合位判斷,并在掌握列車運行模式的判斷數(shù)值后,列車自動駕駛系統(tǒng)在獲取開門指令后會由繼電器81-K111提供電源。

        在掌握自動折返模式的電路控制原理后,為了進一步保障地鐵電客車自動折返模式的應用效率和質量,要控制折返失敗事件的發(fā)生頻率,嚴格掌控各個關鍵點,預防風險源演變成具體事件直接影響整體運行狀態(tài)[7]。根據(jù)當前地鐵公司提出的安全管理理念,雖然目前司機等工作人員可以掌控大量安全隱患,但只要無法根除就會引發(fā)嚴重的安全事故。因此,為了從基礎上保障地鐵電客車的自動折返質量安全,要做好以下工作。一方面,結合折返作業(yè)流程和模式激活方式,要得出列車自動折返模式的人工激活流程,有效控制人的因素造成的干擾,直接交給自動駕駛系統(tǒng)進行管控,可以控制安全事故的發(fā)生概率[8]。這種方法是基于終點站列車的自動模式提出的,不會在實踐發(fā)展中對車輛產生負面影響。另一方面,要結合自動折返模式確定人工關門功能,確保司機處在實踐操作中,而列車能嚴格按照規(guī)定要求實現(xiàn)無人自動折返。這種方法只能應用在折返開門保持電路中,無法影響正常狀態(tài)下的開關門和折返電路。

        4 結語

        綜上所述,根據(jù)近年來城市建設發(fā)展面臨的交通運輸情況來看,加強城市內部地鐵電客車自動折返模式的研究力度,是保障地鐵電客車安全有序運行的基礎條件。了解近年來各地地鐵發(fā)生的折返站折返失敗事件,在分析總結中確定出現(xiàn)失敗的主要原因,運用工作安全分析法構建相應的評價體系,而后在全面掌控各類風險源及控制等級的基礎上,根據(jù)折返站作業(yè)程序,提出全新的操作模式和激活方式,可以人為控制發(fā)生失誤事件的概率,確保地鐵電客車在運行期間具有安全性和穩(wěn)定性。

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