張春明

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司安監(jiān)部, 201103, 上海)

運營安全是指在軌道交通運營過程中,維護(hù)安全行車秩序,保證乘客安全、高效、綠色出行,保障員工生命和設(shè)備設(shè)施安全等工作的集合[1]。受空間、外圍環(huán)境等因素影響,若全自動運行線路非信號設(shè)備發(fā)生故障,仍會存在運營安全風(fēng)險。目前,全自動運行線路的站臺巡視人員和車輛值乘人員僅配置無線對講機(jī)。在故障應(yīng)急處置中,這些未配備數(shù)字化技術(shù)手段的相關(guān)人員無法及時獲得線路異常事件或故障信息,其應(yīng)急處置主要依靠人工經(jīng)驗,容易亂中出錯。此外,若未建立各崗位間有效的信息共享和協(xié)同處置平臺,也不利于高效、精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行故障應(yīng)急處置和應(yīng)急指揮,容易擴(kuò)大故障影響,影響運營效率和安全。

對此,有必要基于全自動運行系統(tǒng)中嚴(yán)重影響運營、乘客、設(shè)備設(shè)施等的安全運營場景,進(jìn)一步研究和探索全自動運行模式下的安全管控機(jī)制和管理方法;規(guī)范和改進(jìn)故障應(yīng)急處置流程和方法,避免人為失誤;進(jìn)一步提升關(guān)鍵設(shè)備可靠性以及探測和感知水平的手段。通過管理和技術(shù)手段的改進(jìn),進(jìn)一步提升和保障全自動運行運營安全。

1 現(xiàn)有運營機(jī)制分析

現(xiàn)有軌道交通線路運營機(jī)制中,非運營時段的施工、檢修、維護(hù),運營前準(zhǔn)備,以及運營中的列車監(jiān)控、設(shè)備管理、乘客服務(wù)和應(yīng)急處置等工作,主要由運營管理制度來驅(qū)動運營人員進(jìn)行操作管理,且運營人員主要通過電話或?qū)χv等設(shè)備來溝通信息,并使用各專業(yè)獨立的系統(tǒng)下達(dá)運營管控指令,在不同專業(yè)系統(tǒng)間只有少數(shù)固定的聯(lián)動?，F(xiàn)有運營機(jī)制如圖1所示。這種運營機(jī)制中運營管理人員負(fù)荷較高,阻礙了運營安全管控效率的進(jìn)一步提升。

圖1 現(xiàn)有運營機(jī)制

對于全自動運行線路,駕駛工作由高度自動化的系統(tǒng)設(shè)備執(zhí)行,并由控制中心少數(shù)運營指揮人員進(jìn)行集中監(jiān)督和控制。運營指揮人員面對著更高的系統(tǒng)集中度,更為復(fù)雜的運行場景和更高的乘客服務(wù)要求。當(dāng)發(fā)生故障和應(yīng)急事件時,控制中心各運營調(diào)度崗位與車站及車輛段的運營人員存在頻繁且復(fù)雜的工作交流互動,信息共享和協(xié)同處置效率不高。

因此,各地運營單位迫切需要改善現(xiàn)有運營機(jī)制和現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu),進(jìn)而由準(zhǔn)確定義的制度來驅(qū)動日常運營、維護(hù)以及施工系統(tǒng)之間的全聯(lián)動控制,管理人員僅需對智能決策的關(guān)鍵步驟結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)和監(jiān)督,從而實現(xiàn)快速恢復(fù)現(xiàn)場故障、智能輔助決策、降低維護(hù)成本、提高乘客服務(wù)水平、更好地保證運營安全。

面對全自動運行更為復(fù)雜的場景并達(dá)到制度驅(qū)動系統(tǒng)全聯(lián)動的需求,現(xiàn)有分立建設(shè)的各專業(yè)監(jiān)控或指揮系統(tǒng)存在先天不足:

1) 機(jī)電、供電、行車、通信等各專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)各自分立建設(shè)[2]。雖綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對供電、機(jī)電和乘客服務(wù)設(shè)施的統(tǒng)一操控,但仍與最為核心的列車自動監(jiān)控系統(tǒng)缺乏有效融合,無法實現(xiàn)圍繞全自動運行系統(tǒng)的全專業(yè)數(shù)據(jù)貫通,故跨專業(yè)的安全、協(xié)同聯(lián)動控制也無從談起。

2) 現(xiàn)有運營調(diào)度指揮系統(tǒng)中的列車自動監(jiān)控系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)分立設(shè)置,缺乏融合多專業(yè)數(shù)據(jù)的智能分析及輔助決策能力,無法匹配“制度驅(qū)動系統(tǒng)智能聯(lián)動聯(lián)控”的技術(shù)需求。制度和運營規(guī)程是運營領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^長期實踐總結(jié)的高層次智慧,是匹配人工分析結(jié)果下的決策執(zhí)行。為與之相匹配,新的管控平臺需要具備與人相當(dāng)?shù)淖灾鲾?shù)據(jù)分析能力,不僅能對多專業(yè)采集數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能分析,提取特征結(jié)果匹配制度和專家規(guī)則,還能對應(yīng)急處置場景關(guān)鍵操作進(jìn)行自動分析和安全卡控,從而輔助指揮人員進(jìn)行高效決策并聯(lián)動執(zhí)行,降低誤操作、提升應(yīng)急處置和運營安全。

2 智能管控平臺的設(shè)計思路

針對現(xiàn)有運營機(jī)制的不足,本文提出構(gòu)建面向全自動運行運營安全的智能管控平臺,該平臺全面融合信號、車輛、電力、機(jī)電等核心專業(yè)數(shù)據(jù),以協(xié)同聯(lián)動引擎為核心,實現(xiàn)運營制度驅(qū)動平臺安全高效地對各專業(yè)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動聯(lián)控、智能輔助決策等功能;同時改變以往單純依靠電話、對講設(shè)備溝通協(xié)作的現(xiàn)狀,以智能管控平臺為核心,建立控制中心、車站、車輛、基地等核心運營崗位全新的信息共享和協(xié)同模式。以智能管控平臺為核心的運營機(jī)制的整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 以智能管控平臺為核心的運營機(jī)制整體架構(gòu)

智能管控平臺以運營場景為驅(qū)動,將由運營人員之間的信息傳達(dá),以及人工操控專業(yè)設(shè)備完成工作任務(wù)的模式提升為由經(jīng)過優(yōu)化的制度流程植入系統(tǒng)、輔助分析決策并在人工確認(rèn)后,自動聯(lián)動各專業(yè)設(shè)施設(shè)備執(zhí)行。圖3為站臺門異常場景下平臺及關(guān)鍵崗位協(xié)同處置流程。本研究從功能和安全的角度提出對智能管控平臺的具體要求。

注:PSL—就地控制盒。

2.1 功能要求

2.1.1 全息感知

為了全面監(jiān)督全自動線路嚴(yán)重影響運營的關(guān)鍵設(shè)備故障和運行信息,智能管控平臺需要全面采集信號以及場景相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù),為實現(xiàn)全自動駕駛線路的安全監(jiān)督、智能分析、 聯(lián)動互控等功能打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其主要專業(yè)數(shù)據(jù)包括信號行車數(shù)據(jù)、信號車載數(shù)據(jù)、車輛關(guān)鍵設(shè)備及運行數(shù)據(jù)、站臺門數(shù)據(jù)、供電數(shù)據(jù)等。

2.1.2 智能化分析

智能化分析應(yīng)以運營場景為驅(qū)動、以全息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),依托智能化分析方法進(jìn)行多專業(yè)融合分析。針對屏蔽門關(guān)門異常等嚴(yán)重影響運營的安全事件,智能分析功能通過關(guān)聯(lián)算法,融合分析信號系統(tǒng)關(guān)門指令、屏蔽門關(guān)閉鎖緊信號及屏蔽門每扇門的實時運行狀態(tài),定位關(guān)門故障位置,初步分析原因,確定受影響列車及站臺等,以便多職能站控、站務(wù)和多職能列車控制等崗位的相關(guān)人員快速、高效地進(jìn)行應(yīng)急處置。

2.1.3 安全監(jiān)督

智能管控平臺應(yīng)通過多專業(yè)數(shù)據(jù)融合,采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時分析,重點識別和分析嚴(yán)重影響運營和乘客的設(shè)備故障和運營事件,實現(xiàn)運營風(fēng)險實時監(jiān)督。在應(yīng)急場景和故障場景協(xié)同處置時,智能管控平臺應(yīng)對關(guān)鍵步驟和操作進(jìn)行監(jiān)督和卡控。例如,當(dāng)站臺門發(fā)生夾人夾物故障時,若站務(wù)人員無法及時按壓ESP(緊急停車)按鈕,則應(yīng)及時提醒多職能站控人員或多職能站務(wù)人員執(zhí)行按壓,同時提醒控制中心運營調(diào)度在ESP按鈕未及時激活的情況下及時執(zhí)行扣車。

針對安全監(jiān)督的結(jié)果,應(yīng)以實時報警或提醒事件的方式推送到各個崗位人員終端設(shè)備上,通過文字、光及語音等方式及時提醒、督促相關(guān)人員按應(yīng)急預(yù)案指引快速處置。

2.1.4 聯(lián)控互控

智能管控平臺應(yīng)支持多職能站務(wù)、多職能站控、多職能列車控制及運營調(diào)度等崗位高效協(xié)同,支持在該平臺中共享處置進(jìn)展、設(shè)備狀態(tài)、操作等信息。此外,智能管控平臺還須支持以運營調(diào)度為核心的調(diào)度指揮及信息發(fā)布等功能(包括調(diào)度命令及運營信息的發(fā)布)。

聯(lián)動互控應(yīng)以應(yīng)急場景、設(shè)備故障類和卡控類場景等全自動運行場景為基礎(chǔ)。總體建立以場景為驅(qū)動的聯(lián)控互控邏輯和規(guī)則,依據(jù)場景實時分析操作和防護(hù)措施是否到位,如果某個操作未及時執(zhí)行,應(yīng)及時提醒相關(guān)崗位進(jìn)行互控。

2.1.5 應(yīng)急預(yù)案及排故指導(dǎo)

智能管控平臺對每個應(yīng)急處置場景提供符合運營規(guī)程和制度要求的智能化應(yīng)急處置指導(dǎo)功能,包括故障定位、原因分析、影響范圍、可視化操作指引等。排故指導(dǎo)包括可視化應(yīng)急預(yù)案流程、文字、操作視頻等,以確保準(zhǔn)確、可靠、高效地進(jìn)行應(yīng)急處置。

2.2 安全要求

作為保障運營安全的重要平臺,智能管控平臺的設(shè)計必須遵循 “故障-安全”原則,最大限度確保行車和運營安全。智能管控平臺的功能安全至少需滿足SIL2(完整性等級為2級)的要求。智能管控平臺同軌旁ATP(列車自動保護(hù))信號設(shè)備、聯(lián)鎖設(shè)備及其他安全等級高的設(shè)備接口采用安全接口。安全接口采用HILC安全控制協(xié)議及VCP/FSFB2安全算法,以保證接口安全。如圖4所示。智能管控平臺的功能安全及接口安全等保障,不僅能確?；趫鼍暗男熊囍笓]和協(xié)同聯(lián)動可以安全地執(zhí)行,還能實現(xiàn)效率的大幅提升。

注:ATO—列車自動運行;PIS—乘客信息系統(tǒng);CCTV—閉路電視;ISCS—綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

從信息安全的角度,信息的保密性、真實性與完整性是其原則,主要體現(xiàn)在信息的封閉性與連貫性[2]。智能管控平臺是高度集成化、智能化的大集成應(yīng)用,相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)也會涉及數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生、傳輸、顯示和存儲等,信息安全防護(hù)對于該平臺同樣至關(guān)重要。智能管控平臺安全等級保護(hù)定級為第三級,應(yīng)滿足第三級的安全保護(hù)能力及其安全保護(hù)的技術(shù)要求和管理要求,即:應(yīng)能夠有效防護(hù)主要資源損害,能夠發(fā)現(xiàn)安全漏洞和安全事件,并能夠在遭到損害后,較快恢復(fù)絕大部分功能;應(yīng)構(gòu)建安全計算環(huán)境、安全區(qū)域邊界、安全通信網(wǎng)絡(luò)以及安全管理中心[2]。

3 應(yīng)用探索情況

為了驗證智能管控平臺在保障全自動運行運營安全方面的效果,上海申通地鐵集團(tuán)有限公司于2022年聯(lián)合卡斯柯信號有限公司在上海軌道交通15號線(以下簡稱“15號線”)試點實施并應(yīng)用了智能管控平臺。15號線智能管控平臺全面集成了信號、站臺門、車輛等專業(yè)關(guān)鍵信息,以及結(jié)合部信息,以智能化分析和協(xié)同聯(lián)動引擎技術(shù)為依托,是服務(wù)于多職能站控、多職能站務(wù)、多職能列車控制以及中心運營調(diào)度等多崗位的信息共享和協(xié)同處置平臺。15號線智能管控平臺融合了運營規(guī)程制度,負(fù)責(zé)重點識別和分析嚴(yán)重影響乘客和運營安全的故障和事件,能實現(xiàn)控制中心、車站和列車間的高效溝通和互控,能顯著提高故障應(yīng)急處置效率,提升運營安全。

此外,15號線智能管控平臺依托LTE-M(地鐵長期演進(jìn))技術(shù),搭建了多崗位信息共享通道,實現(xiàn)了多職能列車控制值乘信息化,實現(xiàn)了故障排除智能化、電子化,實現(xiàn)了調(diào)度命令、信息發(fā)布電子化等運營指揮功能提升,顯著提升了多職能隊伍人員作業(yè)效率和全自動運行指揮效率,從而更有效地保障了運營安全。

4 結(jié)語

本文從提升全自動運行運營安全的角度出發(fā),重點分析了現(xiàn)有的運營機(jī)制,主要為運營制度驅(qū)動人員進(jìn)行人工操作、人與人之間傳達(dá)操作結(jié)果、運營相關(guān)系統(tǒng)之間部分聯(lián)動,以及這種機(jī)制存在的問題,進(jìn)而提出構(gòu)建面向全自動運行運營安全的智能管控平臺的意義,詳細(xì)闡述該平臺的設(shè)計思路,以及探索應(yīng)用情況。實踐表明,該平臺在提升和保障全自動運營安全方面更具優(yōu)勢。隨著對該平臺探索和思考的不斷提升,相信該平臺在后續(xù)全自動運行線路建設(shè)和運營安全提升方面能夠發(fā)揮更重要的作用。