城市軌道交通列車車門緊急解鎖控制聯動優化*

閆學祥 劉海東 楊培盛

（濟南軌道交通集團有限公司，250101，濟南//第一作者，工程師）

城市軌道交通列車車門緊急解鎖控制聯動優化*

閆學祥 劉海東 楊培盛

（濟南軌道交通集團有限公司，250101，濟南//第一作者，工程師）

城市軌道交通信號與車輛系統間接口需優化設計，以便對車門緊急解鎖給出有針對性的控制指令。建議通過車地無線通信設備，整合車輛、信號、通信、綜合監控等系統的功能，實現控制中心調度員協助司機進行應急處置，以降低對司機的依賴，并最大程度上保障乘客安全和利益。

城市軌道交通車輛；緊急解鎖；接口；優化

1 現狀問題分析

“在緊急情況下，乘客能手動解鎖開門”［1］是規范對車輛的基本要求。然而，當乘客在緊急情況下操作車門緊急解鎖時，如列車不在零速狀態，則車門控制系統將對車門施加不小于300 N的作用力，使車門不易被打開。這是因為在列車高速行駛時打開車門會讓乘客面臨更大的危險。即便列車已處于零速狀態，在信號控制列車模式下，如列車沒有停在與站臺門精確對位的區域內，車門能否較易被乘客打開也需選擇后才能確定。

為了充分保障乘客在緊急情況下的逃生權利，文獻［2］建議：“對于在區間運行的列車，操作車門緊急解鎖時不緊急制動停車，而待列車運行到下一站停車開門；對于從車站起動的列車，操作車門緊急解鎖時，若運行距離小于半列車將觸發列車緊急制動，運行距離超過半列車后列車將繼續運行。”［2］

“信號系統應具備列車自動防護功能”［3］是載客試運營的基本條件之一。城市軌道交通列車在運營過程中，應一直處于ATP（列車自動防護）系統的防護下。而在大多數城市軌道交通線路的車輛和信號系統間接口關系中，并沒有單獨采集車門緊急解鎖的信息。車輛系統將車門緊急解鎖的接點串入車門關閉且鎖緊（TDCL）回路。當乘客操作緊急解鎖時，車輛傳遞給信號車載設備的信息是“TDCL丟失”。規范要求“車載ATP設備提供連續的車門監控功能，當列車的單個或多個車門發生故障時，全車TDCL信息丟失，若列車未停穩，則切除牽引，車輛設置旁路TDCL開關，在保證安全的情況下，可人工激活該開關，開關激活后，列車可施加牽引。”［4］由于從車輛方獲取的信息不全面，當列車處于信號控制模式時，在出現了“車門被緊急解鎖”及“車門故障（含車門被強行打開或破壞）”這兩種異常情況后，信號系統只能給出相同且相對較為安全的切除牽引指令，然后由司機判斷車門的安全狀態，并確定是否可以繼續行駛。

如客室內發生了緊急情況，但車門未被打開，而只是乘客操作了車門緊急解鎖，則通常列車在區間減速或停止在區間均無益于緊急情況的處理，并可能使緊急情況的處理時間被延后，使緊急情況惡化甚至導致列車晚點。廣州地鐵運營公司統計后發現：“絕大多數引發乘客操作車門緊急解鎖裝置的事件都不會對乘客的生命財產產生不利后果，但對線網的行車組織及客流組織將產生較大影響”。［2］而且，在應對緊急情況時，為讓乘客盡快離開現場，盡早接受緊急救援，也需讓列車盡快到達車站。

因此，當列車在區間運行過程中，如車門仍處于關閉且鎖緊狀態，而只是車門被乘客緊急解鎖，則應使列車繼續運行至下一站。這就需要優化車輛和信號兩個專業的共同接口信息傳遞和控制指令。

2 系統設計優化

2.1 車輛控制系統設計優化

乘客操作緊急解鎖后，司機室的車載CCTV（閉路電視）監控顯示屏將自動切換到被緊急解鎖車門附近的攝像機畫面；司機可根據實際情況，確定是否需要干預信號系統對列車運行的控制。這也說明，車輛控制系統較易給出車門緊急解鎖信息。但車輛控制系統還需將車門緊急解鎖從TDCL回路中分離出來。廣州地鐵6號線便采取了將車門緊急解鎖接點“從安全互鎖回路中旁路”的優化設計［5］。由此可見，車輛控制系統可給出兩個獨立的信息，以滿足信號系統分別發出控制指令的需要。

為實現信號控制系統對列車在區間停車后的緊急開門控制，車輛控制系統還需將LVBF（列車控制電路，包含照明、通風及廣播等控制電路）失效的信息傳給信號系統。當列車在區間緊急停車時，照明（含緊急照明）控制電路失效會可能導致乘客恐慌，通風（含緊急通風）控制電路失效可能會導致乘客呼吸困難（尤其是在客室擁擠時），廣播電路失效將失去司機及地鐵服務人員對乘客發布信息的正式渠道。如這三者中任一控制電路處于失效狀態，且乘客操作車門緊急解鎖時不能立刻開門離開，則將很容易導致客室局面混亂失控。在這種情況下，緊急疏散將更能保護乘客的整體利益；而當車輛的相關設備正常時，何時疏散乘客應由司機和相關應急指揮人員確定。為滿足信號系統對列車控制的需要，車輛系統需將其照明、通風及廣播控制電路是否工作正常的信息傳遞給信號系統。車輛控制系統已有對照明、通風、廣播及備用電源等設備狀態的檢測報警設備，只需增加向信號系統傳送相關設備工作狀態信息的接口。

2.2 車門緊急解鎖工作流程分析

當信號系統控制列車運行時，信號系統需同時對TDCL、車門緊急解鎖（TDEU）和LVBF的工作狀態分別進行監控。一般設置正常狀態對應的信息為1，故障或緊急狀態對應的信息為0。在收到這3個相互獨立的信息后，信號系統可根據需求、列車實際位置、是否處于停穩狀態等情況，通過對車載計算機軟件進行配置，優化對車門和列車運行狀態的控制。可見，這3個信息都會直接影響乘客在緊急情況下的安全。

信號系統還應收集緊急疏散平臺信息，作為區間緊急疏散時選擇可打開車門側的依據。車門緊急解鎖工作流程如圖1所示。

2.2.1 列車正常運行時

在列車正常運行過程時，或列車停止在區間但沒有車門緊急解鎖信息時，如信號系統收到LVBF為0的信息，應視同車輛故障告警。此時列車應正常行駛至下一站站臺停車后疏散乘客，并由工作人員詳細檢查并處理，或根據相關管理制度確定處理方式。對信號系統來說，有以下2種緊急情況：

（1）當TDCL為0時，將認為車門故障打開或已被強行打開。列車運行在區間時應首先切除牽引，并由司機確定下一步處理方式；如列車在站臺起動階段則切除牽引并緊急制動。

（2）當TDCL為1、且 TDEU為0時，如列車在區間運行中則應行駛至下站停車，如列車在站臺起動階段則應切除牽引并緊急制動。

列車的站臺起動階段可指列車行駛了半列列車距離以內，或列車尚未完全離開站臺前，具體距離應根據運營需要并綜合考慮乘客利益后確定。

2.2.2 列車處于零速時

當列車處于停穩后的零速狀態時，LVBF信息僅在TDEU為0時才會直接影響車門控制。此時有以下3種緊急情況：

（1）當 TDEU為 1、TDCL為 0時：不考慮LVBF信息，若無法起動列車，則應在司機確認安全并采取門旁路措施后，方可起動列車；此時若LVBF為0，則視同車輛系統故障告警，

（2）當TDEU為0、LVBF為1時：不考慮TDCL信息，被緊急解鎖的車門如果處于安全疏散側，則可直接打開，同時信號系統開始延時。如在延時時間內司機有操作，則交由司機處理；如在延時時間內司機無操作，則延時后給出可安全疏散側的門使能指令，讓乘客可較易地打開車門，實現緊急疏散。

（3）當TDEU為0、LVBF為0時：不考慮TDCL信息，被緊急解鎖的車門如果處于安全疏散側，則可直接打開；同時，信號系統也立刻給出可安全疏散側的門使能指令，讓乘客可較易地打開車門，實現緊急疏散。

圖1 車門緊急解鎖工作流程圖

在有疏散平臺的線路上，建議只給出有疏散平臺側車門的門使能指令。如采用軌道作為疏散通道，則需根據車輛配置和區間實際情況（如采用三軌供電，還需考慮牽引供電的危險性），從保護乘客利益的角度，確定打開其中一側或雙側車門。

當列車處于零速狀態時，如乘客緊急解鎖的車門沒有處于安全疏散側，則是否允許乘客手動打開車門應根據運營需要并綜合考慮乘客利益后確定。當列車在區間運行時，對異常情況的處理方案還應考慮長區間運行時間的特殊情況，進而制定有針對性的車門和列車運行控制方案。

延時時間應為司機在得到提示后查看監控圖像等信息，并分析選擇，以及進行操作的最不利時間。

列車在站臺附近因故障停車可比區間停車更便于疏散乘客。此時的緊急情況處理可與區間停車相同。

2.3 系統聯動功能整合優化

為進一步保證乘客安全，提高應急處置能力，可強化通信、信號、車輛及綜合監控等專業的系統功能，并通過車地無線通信系統進行整合，以實現聯動，便于控制中心調度員協助司機處置緊急情況。主要建議如下：

（1）信號系統將車載設備收到的 TDCL、TDEU、LVBF信息上傳至控制中心，并根據需要增加，中心調度員在緊急情況下對車門和列車運行狀態的遠程控制功能，以協助司機進行緊急情況處理，避免在司機因處置不當而對乘客造成傷害。

（2）在攝像機附近設置拾音器，在乘客緊急對講電話內設置針孔攝像機或在其附近設置攝像機，從而實現音頻與圖像同步傳輸、錄制，讓司機和調度人員不僅能看到客室圖像，還能聽到客室的聲音，以便更有針對性地處理緊急情況。

（3）實時上傳列車運行狀態。在乘客操作車門緊急解鎖時，通過車地無線通信系統，將車門緊急解鎖信息和列車的其他實時信息（含圖像及音頻））等上傳至控制中心，并與綜合監控系統聯動，將被緊急解鎖車門處的視頻實時顯示在相關顯示屏和大屏幕上，以便調度員及時查看客室情況，高效地協助司機處理緊急情況。

（4）專用無線通信系統車載設備與車載廣播系統之間通常設有接口，當控制中心收到列車發出的緊急信息后，如司機應急處置不利或需要協助，則可由調度員可通過無線調度系統，對某一列車遠程廣播，以實現對乘客的實時信息發布或引導疏散。

（5）車輛控制系統如收到車門緊急解鎖的信息，則應在司機室或控制中心發出聲光報警，以提示司機或中心調度員；如車輛控制系統收到多個車門同時或連續被緊急解鎖的信息，則應發出更高級別的報警。

（6）在信號控制模式下，如乘客緊急解鎖的車門處于非安全疏散側，則信號系統應拒絕車門被打開。當信號系統給出安全疏散側的門使能指令時，可根據實際需要，確定是否將所有車門打開。

（7）當信號系統在緊急情況下給出門使能或司機發出允許開門信息及開門指令時，應提前或同時通過車載PIS（乘客信息系統）及PA（公共廣播）系統緊急信息，引導乘客疏散；當需在區間緊急疏散乘客時，應通過綜合監控系統將牽引供電系統分區停電、并自動開啟環境控制等系統相關設備，同時通知相鄰車站做好準備，以保護乘客安全、快速地疏散。

緊急情況下系統聯動情況見圖2。上傳車載視頻對車地無線傳輸速率的要求較高。當應急處理時，可能需暫停其他系統使用車地無線通信系統，故應提前考慮應急狀態的無線傳輸通道配置，必要時可考慮將民用無線系統作為輔助和應急傳輸通道。在控制中心與車站的網絡中斷后，車站綜合控制員應承擔控制中心調度員職責的范圍和程序；如采用車站無人值守的運營管理方式時則無法移交。這也意味著運營對網絡和設備的可靠性要求更高。

圖2 緊急情況下系統聯動示意圖

由于“無人駕駛系統應能實現信號、通信、防災報警等機電系統設備及車輛的協同控制”［1］，以上建議對于人工駕駛的線路來說，可根據實際需要選擇；而對于無人駕駛的線路來說，應根據線路配置情況做出的優化和完善。如無人駕駛線路的車載信號設備可單獨對每個車門發出控制指令，則應制定對車門的控制優化方案，以減少疏散風險。無人駕駛列車如僅在每列列車的頭尾設置“緊急逃生門”，則在安全疏散側，可能只有一個門可用，其疏散效率則比較低。此時，緊急逃生門可作為遠程控制失效時或列車發生嚴重故障時的后備疏散通道。

3 結語

為最大程度地保障乘客在緊急情況下的安全和利益，對信號系統與車輛控制系統之間的接口進行分析之后提出，需將相關信息進行分解或提取，并傳遞給信號系統，以便信號系統據此給出有針對性的控制指令。在此基礎上，提出了系統功能整合優化建議，以通過車地無線通信系統，讓控制中心調度人員第一時間了解客室內的具體情況，通過信號、通信、綜合監控等系統的設備，遠程協助司機應對緊急情況，提高系統整體的信息傳遞時效性和應急處理能力。在有人駕駛的列車上，相關功能的實現，可以根據實際的運營需要和行車組織需要做出選擇；而在無人駕駛的列車上，對緊急情況的處理將更多依賴于設備的遠程信息傳遞、控制能力，建議更多地從乘客安全的角度配置相關的設備功能，并向乘客做好宣傳，在乘客的配合和支持下完成應急處置工作。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.城市軌道交通技術規范：GB 50490-2009［S］.北京：中國建筑工業出版社，2009：7.

［2］ 張世鐘，呂勁松.車門緊急解鎖后列車運行狀態及車門狀態的設置方案探討［J］.電力機車與城軌車輛，2015，38（4）：84.

［3］ 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.城市軌道交通試運營基本條件：GB/T 30013—2013［S］.北京：中國質檢出版社，中國標準出版社，2013：5.

［4］ 中國城市軌道交通協會技術裝備專業委員會.城市軌道交通信號系統用戶需求書（范本）（試行版）第三部分：接口技術要求［S］.北京：中國城市軌道交通協會，2015：16.

［5］ 計敏良.廣州地鐵6號線列車車門緊急解鎖分析及優化設計［J］.機電信息，2015（3）：138.

［6］ 梁九彪.地鐵無人駕駛工程的匹配設計［J］.城市軌道交通研究，2014，17（2）：4.

Optimum Control Linkage of Door Emergency Unlocking for Urban Rail Transit Vehicle

YAN Xuexiang，LIU Haidong，YANG Peisheng

The design of signal and vehicle system interface needs improvement，so that signal system could give targeted control instruction for the emergency unlocking of train doors.It is suggested that the functions of vehicle，signal，communication，ISCS and other systems are integrated for emergency disposal through train/ground wireless communication equipment，with the assistance ofcontrol centerdispatchers fortrain drivers，thus to reduce the dependence of train driver and protect passengers'safety and interests maximally.

urban rail transit vehicle；emergency unlocking；interface；optimization

Author′saddress JinanRailTransitGroupCo.，Ltd.，250101，Jinan，China

U270.38+6

10.16037/j.1007-869x.2017.12.010

*山東省住建廳課題項目（2017-R1-026）

2016-06-27）