全自動系統接觸網失電故障應急處理聯動方案研究與分析

張曉斌，黃 健，袁大鵬，孫紅葉

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

接觸網是地鐵運行的重要根本，也是地鐵列車的主要牽引力，如果接觸網失電，那么地鐵列車就會直接停止，不論是停在隧道還是站臺，對于列車上的乘客還是后續的車輛都是極大的威脅。通過調查了解，近幾年，我國的城市地鐵出現過幾次接觸網失電故障，不但對于后續列車行駛造成了很大的影響，而且還需要大量的人力物力進行列車施救，列車乘客疏散等，稍有不慎，就會直接導致城市地鐵列車發生重大事故。所以，如何才能在接觸網失電情況下，全面把控故障應急聯動處理，這是非常重要的。本文將詳細探討具體的接觸網失電故障應急聯動處理內容。

1 接觸網失電故障聯動處理方案

1.1 方案概述

在地鐵線路中，接觸網失電故障會導致該接觸網供電區域發生列車癱瘓、列車晚點等重大運營事故，嚴重影響當日運行圖計劃。載客列車由于接觸網失電導致在區間故障運行，除區間緊急疏散救援手段外，本文重點分析研究討論在接觸網失電場景下，增加調度人員向信號系統下發聯動扣車指令，在失電區域內的列車向中心申請，進入蓄電池牽引模式，繼續運行至下一站在站臺進行故障列車救援的手段，用于提高救援的安全性和可靠性[1]。

1.2 基本流程

步驟一當線路上的載客列車發生接觸網失電故障，電力調度第一時間與PSCADA（電力監控系統）進行故障信息確認。

步驟二收到某區域接觸網失電故障準確信息后發送至綜合監控系統。

步驟三綜合監控系統在收到接觸網失電狀態后，向ATS 系統發送接觸網失電狀態信息，聯動進行下一步處理。

步驟四ATS 系統在接收到接觸網失電狀態后，彈出確認對話框，提示中心調度人員是否進行扣車操作，扣車站臺為報告接觸網失電區域的上一個站臺，扣車區域區分上下行，若單邊失電只扣一個方向列車，盡量減少故障影響范圍[2]。

步驟五中心調度人員根據車輛行調及行調接觸網失電報警信息，判斷是否需要進入蓄電池牽引模式，若判斷需要進入蓄電池牽引模式，人工通過行調工作站下發“進入蓄電池牽引”命令。若判斷不需要進入蓄電池牽引模式，則根據運營指揮策略人工上車進行救援處理。

步驟六當進行蓄電池牽引模式時，ATS 系統將中心調度人員下發的蓄電池牽引模式指令發送至車載VOBC，車載VOBC 將命令發送至車輛TCMS，車輛TCMS 在收到“進入蓄電池牽引”命令后，判斷是否具備進入蓄電池牽引模式條件[3]。若車輛系統判斷滿足進入蓄電池牽引模式，則車輛TCMS 反饋進入蓄電池牽引模式；若車輛系統判斷不滿足進入蓄電池牽引模式條件，則車輛TCMS 向信號系統反饋進入蓄電池牽引模式失敗。

步驟七在蓄電池牽引模式下，列車運行至下一站，到達站臺后VOBC 保持車門打開不關閉狀態。中心調度人員派人對乘客進行站臺疏散。

步驟八疏散完成后，中心調度人員通過ATS發送命令至VOBC，VOBC 向車輛TCMS 申請退出蓄電池牽引模式。車輛系統根據實際情況判斷是否具備退出蓄電池模式條件，并將結果通過VOBC 反饋至ATS。ATS 系統收到允許退出蓄電池模式指令后，向中心發送彈窗提示，中心調度人員點擊確認，列車執行退出蓄電池牽引模式指令。

步驟九此時列車在站臺上是否關門發車由中心行調人員參照相應的應急措施處理預案后手動執行[3]。

1.3 異常場景

（1）若信號系統與綜合監控系統間通信中斷，信號系統在界面產生與綜合監控通信中斷報警，無法傳輸接觸網失電報警信息，此時發生過接觸網失電故障需由人工進行安全防護。

（2）若信號系統與車輛系統間通信中斷，信號系統在界面產生與車輛系統通信中斷報警，無法傳輸是否進入蓄電池牽引模式信息，此時發生過接觸網失電故障無法進入利用蓄電池牽引模式進行區間救援，需由人工進行安全防護。

接觸網失電故障聯動處理方案架構數據流如圖1所示。

圖1 接觸網失電故障聯動處理方案架構數據流Fig.1 Data flow of catenary power loss fault linkage processing scheme architecture

1.4 注意事項

（1）VOBC 向ATS 申請進入蓄電池模式的2 個條件：①車輛TCMS 申請進入蓄電池模式；②檢測到車輛處于零速狀態。

（2）扣車操作由綜合監控發送的聯動命令觸發，進入蓄電池駕駛模式由車輛檢測到接觸網失電狀態觸發。

（3）當完成站臺救援疏散后，需人工認定具備發車條件后，進行關閉車門操作，同時需確認已退出蓄電池模式才能允許發車運行，此過程安全均由人工保證。

（4）由于蓄電池電量大多不支持運行整個區間到下一站，當列車采用蓄電池模式運行至下一站后，需人工上車處理，人工確認具備發車條件后，進行關閉車門操作，同時需確認已退出蓄電池模式才能允許發車運行，此過程均由人工保證。

2 研究內容

2.1 研究發現

（1）接觸網失電是地鐵運行的重大故障，直接導致列車沒有牽引力，由此可以造成行駛的列車無法前進，有可能停在隧道的每一個位置，如果停止在站臺附近，需要立刻進行乘客的疏散，同時扣停后續車輛，如果停止在隧道中間，對于疏散乘客將會產生極大影響，給客運組織造成很大障礙，而且后續車輛如果不能及時扣停，一旦發生前后車追尾，將會造成更為嚴重的地鐵事故。因此，對于接觸網失電故障來說，需要高度重視，避免出現不可挽回的損失[4]。

（2）全自動系統的接觸網失電故障，可以通過信號ATS 系統快速鎖定接觸網失電的位置，同時對后續車輛進行自動扣車，而且ATS 系統還可以準確定位上下行扣車的區域，這樣可以盡最大可能減少接觸網失電帶來的影響。另外接觸網失電故障可以通過電力監控系統進行實時監控，ATS 系統可以通過中心調度進行實時觀察，兩大系統可以通過綜合監控系統進行數據傳遞，從而真正實現全自動系統接觸網失電故障的聯動處理。

（3） 指揮中心會根據現場情況進行列車上乘客人員的救援，不論是因為失電造成的列車停靠在哪里，隧道中間或者站臺附近，指揮中心都可以指揮司機以及鄰近車站的站務人員第一時間進行列車上人員的疏散，同時對于后續扣停車輛上的乘客，通過站務人員做好解釋工作，進行乘客疏導，這樣不但可以避免運營出現混亂，而且對于地鐵運營指揮提供有力保障，進一步降低接觸網失電造成的運營影響。

（4）全自動系統接觸網失電故障應急處理中，列車的牽引存在2 種模式，一種是正常的接觸網電力牽引，另一種是列車蓄電池牽引模式。一旦接觸網發生失電，列車的牽引模式可以根據實際情況進行改變，只需要中心調度根據實際情況要求司機進行牽引模式的切換，從而保障無接觸網牽引的列車可以通過蓄電池電力牽引的方式將列車行駛到最近的站臺停靠，這樣可以為乘客疏散提供最大幫助。眾所周知，一旦列車沒有蓄電池牽引，接觸網失電之后，列車將會?？吭谒淼乐虚g，這樣對于列車上的乘客救援會造成極大的不便，因此，應急情況下的蓄電池電力牽引可以為全自動系統接觸網失電故障應急聯動處理提供最大幫助[5]。

2.2 研究限制

本文對于全自動系統接觸網失電故障應急聯動處理的方案進行了詳細的研討，對一旦出現接觸網失電之后的情況進行分析，同時對具體的實際操作步驟進行研判，整體來說，基本上涵蓋了接觸網失電故障之后，全自動系統應急聯動處理的基本內容，但是在方案的討論過程中，還是存在一定的研究限制，具體體現如下：

（1）本次研究的車輛主要有2 種牽引模式，一種是接觸網供電牽引模式，一種是列車蓄電池牽引模式，一旦接觸網供電牽引模式出現故障，那么就可以轉換到列車蓄電池的牽引模式。近幾年，我國的蓄電池發展速度比較快，蓄電池可以作為列車的牽引模式之一，但是它能否真正支持列車在無接觸網牽引模式下行駛到就近站臺，這是需要計算的，因此，蓄電池作為列車后備牽引模式來說，可行性還需進一步確認。

（2）接觸網失電故障如果只是涉及到相對比較小的范圍區間，那么信號ATS 系統可以進行全方位的監控，如果接觸網大面積失電，那么這種方式還需進一步斟酌。另外，在列車失去牽引之后，需要指揮中心人員與客運人員相互配合，對停靠在隧道中的列車乘客進行救援，此外，通過ATS 系統對后續列車進行扣停。因此，涉及到營救方面的內容，指揮中心人員與客運人員還需進一步細化營救方案和內容，如果單從功能方面，全自動系統接觸網失電故障應急聯動處理方案是相對可行的。

（3）對于接觸網失電故障恢復之后區間是否可以正常運行，列車是否可以切換到正常模式，ATS系統是否放開扣停車輛，上述這些確認內容需要指揮中心與客運人員、供電中心、車輛維修人員的共同評估。尤其是ATS 系統的扣停車輛能否繼續行駛，需要對問題區間二次確認，如果一切恢復正常，列車可以依靠接觸網供電牽引正常行駛，待所有設備恢復正常之后，才能放開問題區間，恢復正常運行?？偠灾瑢τ谌詣酉到y接觸網失電故障應急聯動處理方案來說，需要充分研討，而且方案內涉及的人員比較多，例如客運人員、指揮中心人員、列車司機、供電甚至信號專業維修人員，上述人員需要通力合作，全面把控接觸網失電故障的應急聯動處理，確保地鐵運行的高效和穩定。

3 結語

全自動系統接觸網失電故障應急聯動處理通過電力調度，綜合監控系統以及信號ATS 系統來實現故障隧道內列車的運行控制，同時扣停后續列車的行駛，這樣可以為地鐵列車的安全保駕護航。另外，指揮人員可以通過全自動系統的實時監控來完成整個接觸網失電故障的全程把控，通過與客運人員的相互配合完成應急故障下的救援工作，最大程度降低影響，確保地鐵運行的安全和穩定，為地鐵的快速發展提供保障。