基于地鐵列車發生緊急制動的聯動處置

張志春

(廈門軌道交通集團有限公司運營事業總部，福建 廈門 361000）

緊急制動是信號、車輛大系統基于行車安全在地鐵車輛上設置的重要功能，地鐵列車發生緊急制動影響正常行車組織、乘客安全舒適性和車輛設備質量，產生的原因涉及信號、車輛、通信、站臺門等專業系統或駕駛操作等人為因素。由于緊急制動具有突發性的特點，故而需要結合運營實際和設備情況，形成地鐵列車發生緊急制動時的聯動處置機制，保障地鐵列車正常運行。

一、緊急制動控制原理

地鐵列車通過貫穿車輛的硬線環路實現對緊急制動的施加及緩解控制，緊急制動安全環路中通常會串入司機室占用、警惕、總風壓力、車載信號、超速等安全繼電器的觸點。基于故障導向安全設計原則，緊急制動安全環路通常采用常電方式，當環路失電時使得緊急制動繼電器失電，此時觸發緊急制動指令；為確保安全，一旦列車觸發緊急制動，一般需要列車完全停車后方可重新使安全環路得電、緩解緊急制動（通過串入零速信號實現）。

緊急制動指令通過列車線電平信號傳給每個制動控制單元（BECU），制動控制單元根據列車載荷信號計算列車所需總制動力并分配制動力（調節單元制動機輸入風壓）給各個轉向架，且內部設有獨立的電磁閥控制，控制單元制動機氣路的通斷來實現制動的施加與緩解。車載信號系統通過一組節點接入至車輛緊急制動環線中，當車載信號系統需要觸發緊急制動或車載信號系統出現故障時，會將節點斷開，造成緊急制動環路斷開，由車輛系統完成緊急制動。

緊急制動發生時易造成車輪踏面擦傷，縮短設備的有效使用壽命；因緊急制動指令發出后是不可撤除的，列車必須減速直到列車停止，影響后續列車的運行控制，降低行車組織效率；緊急制動時因列車慣性乘客可能發生磕傷等問題。

二、緊急制動產生的異常原因

（一）車輛原因

總風欠壓；當列車在運行狀態下，方向手柄為零位；緊急電氣列車線回路中斷或失電；DC110V控制電源失電；列車分離（脫鉤）；人工駕駛超過保護值時施加緊急制動。

（二）信號系統原因

信號系統通過車載信號系統機柜內部邏輯判斷，最終以高/低電平的形式輸出邏輯值，當信號系統機柜輸出為低電平時，會使緊急制動環路斷開，列車執行緊急制動。

1.信號設備原因

（1）車載系統發生嚴重故障，以致不能正常執行安全功能，如兩端車載信號系統均發生故障、列車完整性丟失等；（2）列車前方的聯鎖條件無法滿足行車要求且列車已經駛入安全制動距離范圍內，如聯鎖系統出現故障，道岔失去表示，軌道區段出現異常占用等；（3）車載系統對列車定位或速度測量出現較大偏差，如車載測速傳感器和定位信標天線故障，軌旁信標出現連續故障等。

2.通信原因

由于目前地鐵列車信號系統采用基于無線通信來完成列車定位和自動駕駛功能，所以當車地通信出現較大延時或中斷以及通信頻段出現干擾時，也會造成車載信號系統無法接收到準確信息，故而輸出緊急制動命令。

3.站臺門原因

站臺門光電感應開關閃開觸發信號，通常發生在列車進出站時，因列車運行帶來的活塞風效應加之光電感應開關安裝、接觸間隙等問題導致。當列車以CBTC-MCS或CBTC-AMC模式進出站時監測到站臺門沒有關閉且鎖閉，觸發緊急制動。

（三）駕駛操作原因

人工駕駛模式下，司機松開警惕按鈕超過4秒；司機誤操作司機臺上的緊急制動按鈕（此時包括降弓）；司機在手動駕駛模式時超出允許速度；司機在自動折返工況時操作錯誤等都會造成列車緊急制動。

（四）車站作業原因

站臺中設有應急處置功能的緊急停車按鈕，按下緊急停車按鈕時可以使站臺區域內列車緊急制動，避免危險情況，車站作業人員發現危及人身及行車安全緊急情況，站務人員與行車值班員按照“先發現，先按壓”原則，按壓緊急停車按鈕，觸發列車緊急制動。

圖1 緊急制動安全環路監測點

圖2 列車緊急制動ERM數據

三、防范措施

（一）理清觸發列車緊急制動屬于車輛或信號的源頭

試運行初期經常發生列車緊急制動未能及時判明原因，主要問題在于車輛與信號機柜不能實現相互監測，無法判斷真實原因是否為車輛方面觸發。對此問題，車輛通過電路改造，從端子排處引線至IO板卡，在安全環路中對司機室占用、CC機柜緊急制動前點、CC機柜緊急制動后點、零速繼電器前點、零速繼電器后點五個環路節點進行監視(如圖1所示）。VCU和ERM針對上述硬件更改，更新VCU軟件MVB信號配置表，增加“司機室占用”“CC機柜緊急制動前點”“CC機柜緊急制動后點”“零速繼電器前點”“零速繼電器后點”信號監測點；更新ERM信號記錄配置表，增加“司機室占用”“CC機柜緊急制動前點”“CC機柜緊急制動后點”“零速繼電器前點”“零速繼電器后點”信號監測點。當發生緊急制動故障時，檢修人員通過數據下載分析，可以快速判斷產生列車緊急制動的原因是否源自車輛。

如圖2所示，19:16:48分故障時刻，車輛緊急制動觸發條件1-7均為低電平、1車和6車VCU緊急制動觸發條件也為低電平，可判斷非車輛原因觸發緊制。由圖可知，故障時刻1車CC機柜前端緊急制動回路監視1為高電平（正常），1車CC機柜后端“1車 CC后diTc發送”為低電平（異常），可判斷是由于信號CC機柜內部串聯于緊急制動安全回路上的觸點斷開，導致安全回路斷開，觸發列車緊制。

（二）對關聯安全回路觸發緊急制動的相關設備質量進行把控

比如在站臺門方面，針對緊制—光電開關導致安全回路斷開故障，從源頭查找設計缺陷問題：（1）站臺門MMS監控主機對安全回路繼電器有監視無記錄；（2）應急門光電感應頂桿容易晃動，造成安全回路閃斷，導致列車發生緊急制動。采取改進措施，確保源頭質量受控：（1）針對安全回路通斷監控進行優化，由PEDC增加對安全回路繼電器線圈和觸點進行掃描和確認，將采集到的狀態信息，通過R485串型通訊總線上報到上位機MMS監控界面，縮短間隔時間可以更可靠地監視到整側安全回路的通斷情況。（2）針對應急門光電感應頂桿固定不牢靠，在振動的情況下，固定頂桿的螺母會出現松動，容易造成頂桿與光電感應開關間距不足，造成應急門安全回路斷開。通過優化應急門光電感應頂桿設計，增大應急門頂桿上接觸面積，同時采用螺紋膠加強對螺母的固定，消除頂桿晃動的隱患。

四、聯動機制

（一）目的

為第一時間應對發生緊急制動后的聯動處置，及時查找原因，避免在同一時段或區段接二連三地發生列車緊急制動事件，建立聯動機制和響應措施。

（二）基本措施

1.乘務專業（第一信息層面）

司機作為列車運行的現場第一責任者，發生緊急制動時，司機應第一時間從顯示屏信息對發生緊急制動的基本原因作出初步判斷，分清是人為因素還是設備因素，及時反饋控制中心行調。司機進行車輛/信號故障應急處理時，參照電客車、信號設備故障應急處理指南處理。操作各旁路開關前，必須確認符合安全條件，并取得行調的授權，同時落實手指口呼操作標準。

2.車站作業（第一信息層面）

一是站臺人員按壓緊停按鈕，站臺發生危及人身及行車安全緊急情況時，由站臺作業人員立即破除鉛封打開防護罩按壓站臺緊急停車按鈕（1-3秒），直至相應站臺緊急停車指示燈點亮，通過對講機向行車值班員匯報。行車值班員收到匯報后確認IBP盤蜂鳴器報警及相對應上/下行緊急停車按鈕指示燈亮，按壓報警確認按鈕消除報警語音，向行調匯報。二是行車值班員按壓緊急停車按鈕，行車值班員發現危及人身及行車安全或站臺區域以外發生危及人身及行車緊急情況時，行車值班員立即按壓相對應上/下行緊急停車按鈕（1-3秒），IBP盤蜂鳴器報警及指示燈亮后，向行調匯報。

3.調度專業（協調指揮層面）

行調接到司機反饋列車發生緊急制動，司機能夠明確反饋原因并能快速核實的，行調及時通知責任專業處置；行調接到車站行車值班員匯報車站按壓緊急停車按鈕的原因后，做好相應跟蹤和信息流轉；對于不明原因的緊急制動，行調應立即通知車輛、信號、通信專業開展聯動排查，并同步通知綜合監控專業對站臺門等設備狀態進行排查；行調對接續列車應做好嚴密監控，做好現場信息收集、整理、互通、發布。

4.信號專業（排查層面）

信號專業接報后應第一時間對列車數據進行遠程下載，并立即安排人員進行添乘作業，對故障原因進行初步分析，組織查找分析是否為信號原因導致，分清問題來源，做好信息互通和處置。對于信號自身問題，充分利用各方面數據進行分析診斷，結合軌旁聯鎖數據、ATS數據和網絡數據對故障進行全面分析，查找根本原因。

5.車輛專業（排查層面）

車輛專業基于分清問題來源設置了接口監控，這是實現聯動處置的一個重要載體和手段，在接報后第一時間開展數據遠程下載，對產生緊急制動的原因作出初步判斷，區分是信號還是車輛觸發的緊急制動，做好信息互通和處置，同時安排駐站人員跟車對現車進行檢查確認。

6.站臺門專業（聯動層面）

要實現站臺門原因導致緊急制動問題的快速查找，關鍵在于一是光電感應開關動作信號串入信號系統，二是動作信號采集周期的縮短，三是落實檢修制度和質量卡控措施。站臺門光電感應開關安裝或間隙問題，在開通初期是故障高發期，若因此發生緊急制動沒有及時處置，會持續影響后續列車產生緊急制動，這是一個不容忽視的問題。站臺門專業在接報后應立即開展查找，發現問題時及時通過車站作業人員對站臺門采取隔離措施，并安排維修人員趕赴現場處置。

7.通信專業（預防層面）

通信干擾造成的列車緊急制動，應著力于開通初期全面開展場強測試，避免民用通信干擾車地通信，同時對沿線周邊民用通信設置情況定期跟蹤、測試，去除干擾源，保證車地通信質量。

（三）聯動響應提升措施

為提升聯動響應的及時性和有效性，主要通過對運營故障數據積累，形成相應的大數據庫，并持續更新、優化及大數據分析，形成緊急制動故障處理流程指南。當故障出現的第一時間，當事人可根據當前的故障現象，從流程指南中匹配到最接近的故障現象（流程指南會將發生頻率最高的故障原因排在首位供當事人比對），判斷出最有可能導致的故障原因，并及時獲取相應的處置措施，確保故障發生第一時間及時有效處置。

同時，將大數據系統接入車輛網絡系統，實現故障出現后對應主要原因及處置措施的自主推送。通過上述系統，能有效避免現有故障處理指南更新滯后、現有車輛網絡系統故障原因分析及措施缺乏等問題，也有利于減少當事人因緊張等人為因素造成故障處置不當，此類故障處理聯動機制主要是基于大數據處理技術及信息系統一體化技術的發展，是后續故障處置的重要發展方向之一。

建立對列車發生緊急制動的聯動處置機制，不僅在于應急處置時乘務、調度、車輛、信號、通信、站臺門、站務等專業的聯動響應和信息暢通，也有賴于提升監控檢測手段快速判斷專業責任，并以聯動機制作為應急演練項目定期開展，促進聯動管理和響應速度。