陳 云，毛新德，袁大鵬，孫紅葉

（1.天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300011；2.交控科技股份有限公司，北京 100070）

對于地鐵來說，它本身就是建設(shè)在地下，在汛期的時(shí)候很容易發(fā)生水淹倒灌的情況，在這種情況下，列車如果還是正常運(yùn)行，那么對于列車上的乘客以及地鐵內(nèi)部的工作人員都會(huì)造成生命安全的影響。因此，對于地鐵站內(nèi)來說，區(qū)間水位監(jiān)測是非常有必要的，如果檢測到水位異常上升，需要緊急扣車，疏散乘客，最大限度保證列車乘客的生命安全。所以接下來，將詳細(xì)探討一下區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)的相關(guān)內(nèi)容。

1 區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案

1.1 方案概述

區(qū)間檢測到水位報(bào)警，在ATS 界面顯示相關(guān)報(bào)警信息、水位圖標(biāo)提示信息，提示調(diào)度人員遇到異常場景及時(shí)做出判斷。

聯(lián)動(dòng)相關(guān)功能根據(jù)水位異常情況判斷，下發(fā)區(qū)間疏散或列車扣車指令，減少人為的救援時(shí)間浪費(fèi)，為乘客爭取逃生時(shí)間，減少人員傷亡。

1.2 基本流程

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)檢測到水位報(bào)警信息后，將區(qū)間水位異常報(bào)警信息（異常：含高水位報(bào)警信息、水位狀態(tài)未知信息）遞至ATS 系統(tǒng)。

（2）ATS 系統(tǒng)收到綜合監(jiān)控發(fā)送的區(qū)間水位報(bào)警信息后，在ATS 界面彈窗，彈窗內(nèi)容：①相鄰來車方向兩個(gè)站臺(tái)是否進(jìn)行扣車；②是否主動(dòng)下發(fā)區(qū)間水位異常區(qū)段的建立防護(hù)分區(qū)命令。

（3）行調(diào)人員在ATS 工作站觸發(fā)區(qū)間水位聯(lián)動(dòng)分以下兩種情況[1]：

①對于已經(jīng)進(jìn)入水位異常區(qū)域的列車：行調(diào)人員在聯(lián)動(dòng)確認(rèn)框中可操作聯(lián)動(dòng)列車扣車并且建立區(qū)間防護(hù)分區(qū)。

②對于未進(jìn)入水位異常區(qū)域的列車：ATS 系統(tǒng)彈出對應(yīng)扣車對話框，由行調(diào)工作人員檢查確認(rèn)可以執(zhí)行，點(diǎn)擊扣車確認(rèn)對話框，ATS 系統(tǒng)向VOBC系統(tǒng)下發(fā)扣車指令，VOBC 系統(tǒng)執(zhí)行上下行站臺(tái)來車方向扣車。

（4）由于區(qū)間發(fā)生了水位異常，需要聯(lián)動(dòng)建立防護(hù)分區(qū)，將水位異常區(qū)域防護(hù)住，使用如下操作方式以免影響列車運(yùn)行。

（5）行調(diào)人員點(diǎn)擊“一次確認(rèn)”按鈕，ATS 發(fā)送水位信息（區(qū)間水位設(shè)備類型+設(shè)備ID）信息給ZC 申請建立防護(hù)分區(qū)；ZC 收到需要建立防護(hù)區(qū)信息后，檢查在電子地圖中配置好的區(qū)間水位防護(hù)表內(nèi)信息，確認(rèn)需要建立防護(hù)分區(qū)的邏輯區(qū)段處于未防護(hù)狀態(tài)，并將需要設(shè)置區(qū)間水位異常防護(hù)的位置信息以邏輯區(qū)段的形式反饋給ATS 系統(tǒng)。

（6）進(jìn)行二次確認(rèn)，此時(shí)對話框中“二次確認(rèn)”按鈕被激活，操作人員需要在規(guī)定時(shí)間（時(shí)間可配置）內(nèi)在彈出界面中再次點(diǎn)擊“二次確認(rèn)”按鈕完成二次確認(rèn)操作，同意授權(quán)申請，行調(diào)人員確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊“二次確認(rèn)”按鈕，ATS 系統(tǒng)將二次確認(rèn)信息發(fā)送給ZC 系統(tǒng)，ZC 系統(tǒng)檢查通過后建立防護(hù)分區(qū)。

注：若設(shè)置區(qū)間疏散防護(hù)分區(qū)的區(qū)段涉及跨越兩個(gè)ZC 集中區(qū)，則ATS 同時(shí)向兩個(gè)ZC 發(fā)送建立防護(hù)分區(qū)命令，兩個(gè)ZC 分別執(zhí)行防護(hù)分區(qū)建立的指令。

（7）ZC 建立防護(hù)分區(qū)后會(huì)計(jì)算判斷列車當(dāng)前位置到水位異常區(qū)域距離以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供給ATS，由ATS 給ZC 發(fā)送的水位高度，評(píng)估此時(shí)水位的高度是否可以允許列車越過。

如表1 所示，分如下5 種情況說明[2]：

①ZC 判斷列車當(dāng)前位置觸發(fā)緊急制動(dòng)，則在水位異常位置距離前可停下，故對于行駛在防護(hù)區(qū)的列車，立即施加緊急制動(dòng)后啟動(dòng)區(qū)間疏散功能開啟車門或逃生門由疏散平臺(tái)逃生；

②ZC 判斷列車當(dāng)前位置對于水位異常位置距離前不可停下且水位高度不足以影響列車正常行駛，對于行駛在防護(hù)區(qū)的列車，保持正常的速度運(yùn)行過該區(qū)間后，在下一站停車在站臺(tái)進(jìn)行疏散；

③ZC 判斷列車當(dāng)前位置對于水位異常位置距離前不可停下且水位高度影響列車正常行駛，對于行駛在防護(hù)區(qū)的列車，立即施加緊急制動(dòng)后啟動(dòng)區(qū)間疏散功能，行調(diào)工作人員上車救援；

④ZC 判斷對于該區(qū)間駛向防護(hù)區(qū)但不在防護(hù)區(qū)的列車，回撤移動(dòng)授權(quán)，使列車在水位異常位置點(diǎn)前停車，不進(jìn)入到水位異常位置，保證列車乘客安全，根據(jù)運(yùn)營規(guī)章啟動(dòng)疏散功能；

⑤ZC 判斷對于該區(qū)間向遠(yuǎn)離防護(hù)區(qū)方向行駛的列車，列車正常運(yùn)行至下一站停車。

（8）ZC 建立防護(hù)分區(qū)成功后，將區(qū)段處于防護(hù)分區(qū)狀態(tài)的位置信息發(fā)送給ATS 系統(tǒng)，由ATS 系統(tǒng)進(jìn)行邏輯區(qū)段包絡(luò)顯示區(qū)段處于ZC 防護(hù)狀態(tài)，增加水位圖標(biāo)元素顯示，如圖1 所示。

圖1 水位圖標(biāo)Fig.1 Water level icon

（9）行調(diào)查看綜合監(jiān)控系統(tǒng)確認(rèn)區(qū)間水位報(bào)警消失后，綜合監(jiān)控給ATS 發(fā)送正常的區(qū)間水位狀態(tài)信息，行調(diào)人員在ATS 工作站右鍵點(diǎn)擊水位圖標(biāo)，觸發(fā)區(qū)間水位聯(lián)動(dòng)取消，ATS 發(fā)送取消水位位置（區(qū)間水位設(shè)備類型+設(shè)備ID）信息給ZC，經(jīng)過二次確認(rèn)信息交互后，ATS 確認(rèn)ZC 已經(jīng)取消建立的防護(hù)分區(qū)，由ATS 系統(tǒng)取消邏輯區(qū)段包絡(luò)顯示和水位圖標(biāo)顯示，恢復(fù)正常行車。

1.3 異常場景

（1）若綜合監(jiān)控沒有收到水位監(jiān)測設(shè)備發(fā)送的水位信息（高水位狀態(tài)未知信息），向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送區(qū)間水位報(bào)警狀態(tài)，信號(hào)系統(tǒng)按照區(qū)間水位聯(lián)動(dòng)流程處理。

（2）若信號(hào)系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)間通信中斷，信號(hào)系統(tǒng)在界面產(chǎn)生與綜合監(jiān)控通信中斷報(bào)警，并顯示區(qū)間水位未知狀態(tài)圖標(biāo)，由人工進(jìn)行防護(hù)。

（3）當(dāng)ATS 系統(tǒng)設(shè)備故障后，區(qū)間水位異常防護(hù)由人工進(jìn)行防護(hù)。

區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案架構(gòu)數(shù)據(jù)流如圖2所示。

圖2 全模式下聯(lián)動(dòng)間隙探測系統(tǒng)方案架構(gòu)數(shù)據(jù)流Fig.2 Scheme architecture and data flow of linkage gap detection system under full mode

1.4 注意事項(xiàng)

（1）若某一區(qū)間存在多個(gè)水位報(bào)警點(diǎn)，ATS 收到任一報(bào)警點(diǎn)信息后，聯(lián)動(dòng)處理。

（2）水位報(bào)警聯(lián)動(dòng)區(qū)分上下行方向。

（3）ATS 收到綜合監(jiān)控給的報(bào)警信息，僅顯示提示聯(lián)動(dòng)操作，不顯示具體聯(lián)動(dòng)操作內(nèi)容。

（4）當(dāng)ATS 與綜合監(jiān)控通信中斷后，僅報(bào)警提示與綜合監(jiān)控通信中斷。水位正常態(tài)和與綜合監(jiān)控通信中斷圖標(biāo)均不顯示。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究發(fā)現(xiàn)

（1）當(dāng)區(qū)間的水位發(fā)生異常情況，尤其是水位快速增高，那么水位異常信息會(huì)傳遞給ATS 系統(tǒng)，ATS 系統(tǒng)會(huì)直接將水位異常信息上傳到ATS 界面，這樣客運(yùn)人員和行車調(diào)度人員可以快速看到這項(xiàng)報(bào)警，通過報(bào)警來執(zhí)行相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案，例如扣車、建立防護(hù)區(qū)等，從而避免后續(xù)水位持續(xù)升高引起的運(yùn)行安全問題[3]。

（2）當(dāng)ATS 系統(tǒng)將水位異常信息上傳到整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)之后，ZC 也會(huì)建立防護(hù)區(qū)，根據(jù)水位的實(shí)際情況來對行車在該區(qū)間的車輛進(jìn)行控制，如果水位沒有達(dá)到行車無法逾越的高度，那么信號(hào)系統(tǒng)會(huì)允許列車正常通過，一旦水位高度超過警戒線，就會(huì)直接扣停車輛，要求車輛上的人員啟動(dòng)區(qū)間疏散功能，必要時(shí)進(jìn)行上車救援。

（3）當(dāng)ATS 系統(tǒng)檢測到水位異常的時(shí)候，對于不在該區(qū)間的車輛，ZC 會(huì)建立防護(hù)區(qū)，尤其是相鄰區(qū)間的車輛，會(huì)進(jìn)行扣車，確保列車不會(huì)行駛到水位異常的區(qū)間。另外，對于區(qū)間水位異常的情況，可以為行車調(diào)度人員提供數(shù)據(jù)依據(jù)，幫助行車調(diào)度人員快速處理應(yīng)急突發(fā)情況，建立大小交路的方式來進(jìn)行區(qū)間列車運(yùn)行，既保證列車的安全性，也保證行車組織的有序性。

（4）當(dāng)水位高度進(jìn)行回落之后，行車值班人員可以通過區(qū)間的水位報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)水位回落到一定程度之后，可以點(diǎn)擊水位聯(lián)動(dòng)取消，這樣ATS 系統(tǒng)會(huì)再次確認(rèn)區(qū)間水位情況，經(jīng)過二次信息確認(rèn)之后，沒有任何問題，取消防護(hù)區(qū)設(shè)置，從而可以恢復(fù)行車。

2.2 研究貢獻(xiàn)

本文針對區(qū)間水位異常情況進(jìn)行了詳細(xì)的探討，深入研究在水位異常情況下，異常區(qū)間內(nèi)的車輛以及正常區(qū)間內(nèi)的車輛行駛情況，通過水位異常報(bào)警功能可以及時(shí)扣停正常區(qū)間內(nèi)的行駛車輛，同時(shí)通過水位監(jiān)測可以為異常區(qū)間內(nèi)的行駛車輛提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，幫助行調(diào)人員快速組織行車，為車輛安全行駛出異常區(qū)間提供保障?？偠灾瑓^(qū)間水位異常的聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案非常有必要，可以為城市汛期期間地鐵列車行駛提供保證，更是為列車上的人員提供生命保障，為列車的安全運(yùn)行提供最大助力。

2.3 研究限制

本篇文章對于區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案進(jìn)行充分的討論和驗(yàn)證，對于整體的防護(hù)原理進(jìn)行全面的把控，總體來說，利用ATS 系統(tǒng)來實(shí)時(shí)檢測區(qū)間水位情況，建立以ZC 區(qū)域聯(lián)動(dòng)的方式進(jìn)行列車控制，這種方式是非常好的，而且對于行調(diào)人員的行車組織也有很大的裨益。但是在研究的過程中，還是發(fā)現(xiàn)區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案存在一定的限制，具體表現(xiàn)如下：

（1）水位的快速增長會(huì)導(dǎo)致ATS 檢測效率沒有那么高。眾所周知，在汛期的時(shí)候，過多的水量會(huì)直接導(dǎo)致地鐵區(qū)間水位極速增長，尤其是在地鐵這樣的密閉空間，水位增長的速度是論秒計(jì)算的。但是ATS 檢測的效率或者說ATS 檢測的刷新率是否可以與快速上漲的水位速度相匹配，這是值得研究的問題。一旦ATS 檢測的數(shù)據(jù)不夠效率或者檢測的刷新率比較低，那么等到水位快速增長之后，ATS 才檢測到，那么一切都于事無補(bǔ)。

（2）對于ATS 檢測的區(qū)間水位異常來說，這只是一種手段，但是在應(yīng)急突發(fā)情況下，需要給予行調(diào)人員“雙保險(xiǎn)”的數(shù)據(jù)保證，所以即使ATS 檢測可以做到準(zhǔn)確、快速，對于地鐵來說，還是需要采用另外一種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這幾年，視頻即使快速發(fā)展，圖像水位檢測系統(tǒng)也是當(dāng)下比較流行的方式，可以在區(qū)間內(nèi)架設(shè)多個(gè)點(diǎn)的CCTV 攝像頭，對于低洼地段進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)水位異常上升，可以通過CCTV系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，這樣不但可以有ATS 檢測的方式，也可以采用CCTV 檢測的方式，雙數(shù)據(jù)、雙保險(xiǎn)，真正讓區(qū)間水位異常檢測做到時(shí)效性比較強(qiáng)。

（3）目前所有的方案內(nèi)容只是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行充分的論證，但是在實(shí)際遇到問題的時(shí)候，還是沒有真正的檢驗(yàn)，當(dāng)然，對于地鐵運(yùn)行來說，也不希望出現(xiàn)任何突發(fā)情況，但是沒有真正經(jīng)歷過現(xiàn)實(shí)的考驗(yàn)，往往方案的可執(zhí)行性還是有待于提升，因此，還是需要對方案進(jìn)行反復(fù)打磨，確保區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案更有執(zhí)行力。

3 結(jié)語

總而言之，地鐵的運(yùn)行安全性是首位，尤其是當(dāng)下，城市軌道交通快速發(fā)展，地鐵成為城市交通的重要工具，每天有大量的乘客乘坐地鐵。在如此形勢下，地鐵安全問題就是首當(dāng)其沖的。在汛期或者雨水較多的情況下，建立區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案是非常有必要的，也是確保在應(yīng)急突發(fā)情況下的有力保障。因此，對于優(yōu)化區(qū)間水位異常聯(lián)動(dòng)防護(hù)方案是大勢所趨，也是未來地鐵快速發(fā)展的重中之重，全面檢測，實(shí)時(shí)把控區(qū)間水位異常變動(dòng)，更好地保證地鐵的安全運(yùn)行，這是對乘客負(fù)責(zé)，對城市穩(wěn)定發(fā)展負(fù)責(zé)。