基于工作安全分析法的廣州地鐵電客車自動折返模式

常 永

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基于工作安全分析法的廣州地鐵電客車自動折返模式

常 永

（廣州地鐵集團有限公司，廣州 510000）

從地鐵電客車司機折返站折返作業(yè)現(xiàn)狀分析入手，以廣州地鐵近年發(fā)生的折返站折返失敗事件為背景，分析、總結導致折返站折返失敗事件發(fā)生的風險源。運用基于工作安全分析法（job safety analysis，JSA）的LEC評價體系將各類風險源劃分優(yōu)先控制等級，重點運用地鐵電客車車輛電路控制原理分析相關事件發(fā)生的原理，并結合地鐵電客車司機折返站作業(yè)程序提出新型地鐵電客車折返模式激活方式及折返模式電路控制原理。為有效進行安全管理，保障安全生產(chǎn)，提高列車運行準點率，提供技術支持。

城市軌道交通；地鐵電客車；折返模式；工作安全分析法；電路

近年來，我國城市軌道交通的線路數(shù)量和運營里程逐年增長，北京、上海、廣州等城市開通了多條線路，形成了軌道交通網(wǎng)絡。隨著軌道交通網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，軌道交通運營條件越來越復雜，在大力發(fā)展城市軌道交通的同時，其地鐵列車的準點運行越來越引起高度重視。為有效進行安全管理，保障安全生產(chǎn)，提高列車運行準點率，尋找影響列車準點運行的因素，將其能夠有效控制在可接受范圍是非常有必要的。

1 列車折返原理及現(xiàn)狀

1.1 列車自動折返原理

列車自動折返是指在有自動折返功能的車站，列車自動保護系統(tǒng)（automatic train protection，ATP）/列車自動駕駛系統(tǒng)[1]（automatic train operation，ATO）車載計算機單元指示列車自動折返操作準備完畢，利用自動折返按鈕列車自動折返模式（automatic reversing，AR）啟動折返操作，ATP/ATO車載計算機單元就會執(zhí)行折返運行。當車門關閉、司機關主控鑰匙并且ATP/ATO車載計算機單元得到一個移動授權（操作列車無人折返[2]（driverless train reversal operation，DTRO）），ATO就會駕駛列車進入折返軌。當列車停穩(wěn)，ATP/ATO車載計算機單元就會執(zhí)行交換駕駛室功能。新的進路設定后，ATP/ATO車載計算機單元從ATP軌旁計算機單元得到移動授權，ATO就會駕駛列車駛入車站相反側的站臺。列車再次停穩(wěn)后，司機確認車門/站臺門開啟后，激活司機臺。

1.2 列車折返作業(yè)的影響

由上文1.1列車折返原理，結合《廣州地鐵A型車客車司機手冊》[3]及《廣州地鐵乘務各崗位關鍵作業(yè)風險與對策》[4]可知，地鐵電客車司機在折返站進行折返作業(yè)對正線運作有重大影響。列車以自動折返模式折返可有效縮短折返時間，提高折返效率。但結合以往相關折返事件分析得知，廣州地鐵8號線列車受信號系統(tǒng)限制，因司機人為因素的不確定性及部分設備的不穩(wěn)定性，列車在正線運行時折返失敗事件時有發(fā)生。折返失敗事件的發(fā)生將可能誘導一系列事件的發(fā)生，晚點為最直接的表現(xiàn)形式，冒進信號/擠岔為潛在風險。根據(jù)廣州地鐵乘務各崗位關鍵作業(yè)風險與對策中關于折返作業(yè)的風險及以往重大事故事件統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，冒進信號/擠岔多發(fā)生于列車以限制模式（RM）及人工駕駛運行時。因此為有效提高折返效率，減少因折返作業(yè)對正線運作的影響，預防重大事故事件的發(fā)生，控制折返失敗事件的發(fā)生是非常有必要的。

1.3 列車折返作業(yè)的現(xiàn)狀

地鐵是沿著地面鐵路系統(tǒng)的形式逐步發(fā)展形成的一種用電力牽引的快速大運量城市軌道交通方式，以“安全、準點、舒適、快捷”為其運營服務宗旨。隨著地鐵線網(wǎng)越來越大，人們的出行方式逐漸衍變?yōu)橐缘罔F為主要交通工具，因此地鐵列車的準點率越來越受關注。為有效控制列車在折返站的折返時間，減少因人為因素導致列車折返時間增加，地鐵公司在電客車司機折返站作業(yè)程序中加入一系列規(guī)定，以此預防列車折返失敗事件的發(fā)生。但因人為因素的不確定性及車輛或信號設備系統(tǒng)偶發(fā)性故障，折返站折返失敗的事件時有發(fā)生。地鐵公司歷年折返失敗統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，排除車輛及信號設備故障，人為導致列車折返失敗的事件約占82.9%。其中因司機未按AR導致折返失敗的比率，最大為25.6%，結合電客車司機折返站作業(yè)程序及2014—2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，因關鑰匙過早導致折返失敗的事件通過作業(yè)程序的規(guī)范化及相應技術改造已得到很好的控制。因此折返站最大風險源為：①未按AR；②未關車門、站臺門、關鑰匙；③關鑰匙后打開車門、站臺門（以下稱三大人為風險源），分別占25.6%，18.8%，1.7%，共占折返失敗比率為46.1%。所以筆者認為控制折返站折返失敗事件的發(fā)生頻率應主要從上述三大人為風險源入手。

表1 地鐵公司歷年折返失敗數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計

注：1）分類比率：①將未關車門、站臺門、關鑰匙；關鑰匙后打開車門、站臺門劃分為一類（泛指站后折返站關鑰匙操作DTRO時，車門、站臺門為打開狀態(tài)）；②將關鑰匙時過早與后端開鑰匙劃分為一類（泛指站后折返站操作DTRO時，因關鑰匙或開鑰匙時機不對而無法正常折返）；③將無折返信號、折返站列車緊制與車輛或信號故障劃分為一類（泛指主設備類）。2）綜合比率：①將無折返信號、折返站列車緊制與車輛或信號故障劃分為一類（泛指主設備類）；②將剩余風險源劃分為一類（泛指人為原因類）。

2 列車折返作業(yè)風險源評估

2.1 風險評估方法簡介

工作安全分析法（job safety analysis，JSA）[5-7]是用來評估任何確定的活動相關的潛在危害，保證風險最小化結構簡單的方法。JSA是針對一項具體的作業(yè)，通過有組織的過程對作業(yè)中所存在的危害進行識別、評估，并按照優(yōu)先順序來采取控制措施，從而將風險降低到可接受的程度。

2.2 基于JSA的LEC評價體系

依上文所述，在電客車司機折返作業(yè)流程中可能存在的風險源有7種。風險源的存在最終導致風險的發(fā)生，因此對各種風險源導致發(fā)生的風險進行評價，按照優(yōu)先順序來采取控制措施，從而將風險降低到可接受的程度是非常有必要的。根據(jù)《運營事業(yè)總部生產(chǎn)安全事故（事件）調查處理規(guī)定》[8]及JSA，筆者建立以下LEC評價體系（見表2，表3）。

風險(D)=暴露頻率(E)×嚴重性(C)×可能性(L)

其中，暴露頻率(E)為每單位時間某事件發(fā)生（或估計發(fā)生）的次數(shù)；嚴重性(C)為可能引起后果的嚴重程度；可能性(L)為后果事件發(fā)生的概率。

表2 LEC分數(shù)值判斷

表3 危險程度判斷

2.3 風險源評估

根據(jù)JSA評價體系，按照專家打分法[9]建立以下各風險源危險度優(yōu)先控制表（見表4），并得出各風險源控制優(yōu)先度（1為優(yōu)先度最高，7為優(yōu)先度最低）。

表4 各風險源危險度優(yōu)先控制

分析表4數(shù)據(jù)得知：未按AR的風險D值最大，屬“顯著危險，需要整改”范疇；未關車門、站臺門、關鑰匙的風險次之，屬“一般危險，需要注意”范疇；其他各風險源所對應的風險D屬“稍有危險，可以接受”范疇。因此為更加有效地控制各風險源對應風險D值的最小化，分析在列車自動折返模式下其電路控制原理，從中找到解決方案，從而避免人的不確定因素，對提高折返站折返效率、列車準點運行率是非常有必要的。

3 自動折返模式電路控制原理

由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路，稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產(chǎn)生電勢差，電路即可工作。地鐵電客車自動折返模式的實現(xiàn)同樣依托于眾多電路的控制，因此分析地鐵電客車自動折返模式電路控制原理對找出解決方案起到很大作用。

實際上，地鐵電客車在折返站實現(xiàn)列車的自動折返，首先列車必須滿足以下條件：

1）在站后折返，自動折返模式激活，列車車門、站臺門關好，前方進路開放，司機關鑰匙后操作DTRO可實現(xiàn)列車自動折返；

2）在站前折返，自動折返模式激活，列車車門、站臺門打開，到達端司機下車，接車司機上車確認AR燈閃開鑰匙即可實現(xiàn)列車的自動折返。

因此，研究地鐵電客車自動折返模式的激活方式及自動折返模式下車門控制原理對找出上述三大人為風險源的解決方案是非常重要的。

3.1 自動折返模式電路控制原理分析

3.1.1 自動折返模式下門保持常開電路控制原理

以列車（以廣州地鐵A5型電客車為例，下同）前進方向左門在AR模式下門保持常開為例。如圖1（a）所示，當列車進入折返站收到折返信號后，司機手動按壓AR按鈕激活列車自動折返模式，此時關鑰匙下車，則22-K155保持常閉，91-K03在按壓AR按鈕后保持閉合，則81-K26得電，當81-K26得電后常開點閉合。如圖1（b）所示，經(jīng)81-K110（列車左門關好）常閉觸點到81-K113（此時得電閉合）常開觸點過81-V124至81-K03，使81-K03繼電器持續(xù)保持得電。如圖1（c）所示，其常開觸角81-K03（6/8）持續(xù)得電，持續(xù)觸發(fā)左門開指令，使列車左門在AR激活的情況下保持常開。

圖1 自動折返模式下控制電路簡圖

3.1.2 自動折返模式下門保持關閉電路控制原理

以列車前進方向左門在AR模式下門保持關閉為例。如圖1（a）所示，在駕駛端司機室激活時，列車控制電路中22-K151閉合，使得81-K25得電，同時列車ATC控制系統(tǒng)91-A01根據(jù)ATP系統(tǒng)合位判斷（ATP系統(tǒng)正常則91-K02常閉觸點閉合得電）及列車運行模式的判斷值分別給出開門使能信號，ATO開門指令（81-S115需在自動位）使繼電器81-K111得電，當81-K111得電，如圖1（b）所示，81-K111常開觸點得電閉合，使得繼電器81-K03得電，從而81-K03常開觸點得電閉合，左門開保持；此時電客車司機人為給出關門指令（即按圖1（b）所示81-S14左門關按鈕），81-S14常閉觸點斷開，使得繼電器81-K03失電，81-K03失電斷開，左門關；此時在司機激活列車自動折返模式，關鑰匙下車后，車門同樣保持關閉，列車可以自動折返。

3.1.3 自動折返模式電路控制原理總結

據(jù)上述分析得知，當司機在沒有激活折返程序便關鑰匙后，因列車自動折返信號中斷致使列車無法自動折返；當司機激活列車自動折返模式，關鑰匙下車后，若在關鑰匙前沒有關閉車門，車門會保持打開狀態(tài)，且不能人工關閉，或在關鑰匙下車后因清客不徹底等原因再次打開車門致使列車車門不能人工關閉。當在站后折返車站折返時，此時會因為列車車門沒有關閉而無法自動折返，造成折返失敗事件的發(fā)生，此為折返站發(fā)生折返失敗事件的主要因素。

3.2 自動折返模式電路控制原理設計

綜上所述，為確保地鐵列車的安全運行，降低折返失敗事件發(fā)生頻率，電客車司機在折返作業(yè)時必須嚴格把握各個關鍵點，預防其風險源變成事件在正線發(fā)生。根據(jù)地鐵公司安全管理理念“九十九加一等于零”，電客車司機在折返作業(yè)時即使能控制好99%的風險源，但只要有1%的風險源存在就有可能造成折返失敗事件的發(fā)生。為確保地鐵電客車司機能夠嚴格有效地把控折返作業(yè)每一個風險源，提出以下建議。

3.2.1 自動折返模式折返站自動激活法

根據(jù)對正線地鐵電客車司機折返站折返作業(yè)流程及列車自動折返模式激活方式的總結，得出列車自動折返模式人工激活流程，如圖2所示。

圖2 自動折返模式人工激活流程

列車通過信號ATP天線接受軌旁報文（①），再由列車車載ATP/ATO機柜內相關板件進行處理，發(fā)送信息至列車主控制臺（②），司機室主臺AR燈閃，此時司機人工按壓AR按鈕（③）激活列車自動折返模式，站臺相關作業(yè)完畢后關鑰匙下車，操作DTRO完成列車的自動折返（④）。但由于地鐵司機個人因素存在差別，個別司機會忘記按壓AR而直接關鑰匙下車，造成折返失敗事件的發(fā)生，因此提出自動折返模式自動激活法，如圖3所示。

圖3 自動折返模式自動激活流程

即列車通過信號ATP天線接受軌旁報文（①），再由列車車載ATP/ATO機柜內相關板件進行處理，發(fā)生信息至列車主控制臺（②）此時列車自動控制系統(tǒng)ATC可根據(jù)目的地碼自動地判別并激活列車自動折返模式，司機只需在所有作業(yè)完畢后再確認一次，折返激活后關鑰匙下車，操作DTRO完成列車自動折返（③）。自動折返模式自動激活法取消了人的干擾因素，交由ATC自動控制，會大大降低因未按AR導致折返失敗事件發(fā)生的概率。此方法只針對終點站列車折返模式激活方式，對車輛等沒有影響。

3.2.2 自動折返模式下增加人工關門功能

據(jù)表1可知，司機因站后折返站未關車門關鑰匙或關鑰匙后再次打開車門而導致折返失敗事件數(shù)所占比重較大，為保障安全生產(chǎn)，提高列車運行準點率，在自動折返模式下增加人工關門功能是非常有必要的，如圖4所示。

據(jù)圖1（b）分析得知，當司機在關鑰匙激活自動折返模式后，81-K26得電，常開觸點閉合，進而使81-K03得電，保持車門開的狀態(tài)。此時在810111- 810233/810243線路中沒有控制車門關閉的電子元件，因此建議在810111-810233/810243線路中81-K26至81-K110/81-K109間串入關門按鈕81-S14（左門關）、81-S13（右門關）的常閉觸點（增設位置見圖4），實現(xiàn)列車在自動折返模式下的人工關車門功能，如此便可減少因司機人為誤操作導致的折返失敗事件的發(fā)生頻率。原理為：列車到折返站ATO停穩(wěn)后，由ATO自動開門，列車收到折返信號后自動激活折返模式。圖1（a）中所示，91-K03常開觸點閉合，司機關鑰匙下車后繼電器81-K26得電，圖4中所示81-K26閉合，經(jīng)81-S14、81-S13、81-K110常閉觸點至81-K113常開觸點（此時得電閉合）過81-V124使繼電器81-K03得電，使左門保持打開。此時若因作業(yè)需要或折返需要關閉左側車門，司機只需按壓81-S14左門關按鈕，使得繼電器81-K03失電，左門開保持指令取消，左側車門關閉。此時司機可正常進行DTRO折返程序，列車也可實現(xiàn)無人自動折返。該設計只針對折返開門保持電路，對正常的開關門及折返電路沒有影響。

圖4 自動折返模式下人工關門功能電路原理

4 結語

本文從地鐵電客車司機折返站折返作業(yè)現(xiàn)狀分析入手，以近年內廣州地鐵發(fā)生的折返站折返失敗事件為背景，分析及總結導致折返站折返失敗事件發(fā)生的原因，運用基于JSA的LEC評價體系將各類風險源劃分優(yōu)先控制等級，重點運用地鐵電客車車輛電路控制原理分析相關事件發(fā)生的原理，并結合地鐵電客車司機折返站作業(yè)程序提出新型地鐵電客車自動折返模式電路控制原理及自動折返模式激活方式，可使人為誤操作事件的發(fā)生幾率有效降低達46.1%，并為有效進行安全管理、保障安全生產(chǎn)、提高列車運行準點率提供相應技術支持。

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（編輯：郝京紅）

Discussion on the AR of Guangzhou Metro Based on JSA

CHANG Yong

(Guangzhou Metro Co., Ltd., Guangzhou 510000)

This paper analyzed the present situation of the back operation of a metro driver in a subway station with the background of a recent failure event of a re-entry station in China, and assessed and summarized the risk sources of the failure event. Using the JSA-based (job safety analysis, JSA) LEC evaluation system, the priority of the risk control was ranked. Focusing on the metro vehicle control principle of the circuit analysis principles related to the incident, along with the operating procedures of the metro driver, a new activation and a control principle of the AR circuit were proposed, which could effectively carry out safety management, ensure safety, and improve the train punctuality rate technologically.

urban rail transit; metro; AR; JSA; circuit

U231

A

1672-6073(2018)02-0071-06

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.02.012

2017-05-26

2017-06-11

常永，男，本科，助理工程師，主要從事城市軌道交通乘務系列技術分析與安全管理的研究，changyong007@ icloud.com