全自动运行系统火灾控制策略研究

■ 孙军国 孙玉鹏 杨旭文

0 引言

城市轨道交通系统是现代化大都市最为重要的公共交通系统，具有运量大、速度快、安全、准点、环保、节能等特点，成为实现城市交通可持续发展的重要组成部分。作为一种包括地下与地上、路权专有、高密度、高运量的城市交通运输系统，如何进行火灾应急防护是全世界都非常关心的命题。

1903年8月10日，巴黎地铁大火（见图1）夺去了百余人的生命。在梅尼蒙坦站—库隆站区间，列车的一节车厢发生了短路，机车因此而脱节，且未能用手边的器材熄灭大火。由于浓烟，另一列车的司机没有及时发现这节起火车厢，全速与之相撞。为了到达事故地点，不得不炸出地道，让消防员从地面上的缺口爬进去。救援姗姗来迟，一氧化碳造成大量死亡。

1987年11月18日，伦敦国王十字地铁站自动扶梯起火（见图2）的原因很有可能是一根被丢弃的火柴。31人被活活烧死，12人被严重烧伤。这起事故后即颁布了地铁禁烟令，对安全规范也进行了彻底的修改，在车站安装了烟雾探测器，设置了监控室，升降梯由木制改为金属制。

1987年4月20日，莫斯科地铁的起火原因是电路短路（见图3）。幸运的是无人员伤亡，但造成了巨大的财产损失。巴维列茨基区南部遭受重创，进行了大规模重建。本次事故促成了自动消防系统“尖顶”的建立，到1994年前，莫斯科所有地铁列车都配备了这套系统。

2012年3月14日，基辅奥萨科尔加地铁站大厅起火（见图4）。枝形吊灯由于线路年久失修而起火，随后塑料天花板开始熊熊燃烧，地铁站本身几乎被焚烧殆尽。

2003年2月18日，韩国第三大城市大邱市的地铁遭人蓄意纵火。据不完全统计，此次大火至少造成196人死亡、289人失踪、146人受伤，并导致大邱市地铁系统陷入瘫痪，市中心秩序一片混乱。

1969年11月11日，北京地铁万寿路站—五棵松站，由于电动机车短路引起火灾，6人死亡，200多人中毒。

地铁火灾造成的严重后果令人触目惊心。尤其是在全自动运行系统中，如何在没有司乘人员干预的情况下，通过集成的信号及综合系统进行火灾预警，并在发生火灾后最大化地降低危害是自动化系统亟待解决的关键问题。在此，就全自动运行系统下信号及综合监控系统对站台火灾和车辆火灾的应急处置策略进行研究。

1 全自动运行系统概述

城市轨道交通全自动运行系统是一种全自动化的、高度集中控制的列车运行控制系统，具备列车自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动停车、自动开/关车门等功能，并具有常规运行、降级运行和灾害工况等多重运行模式。

在城市轨道交通全自动运行系统中，通过信号系统与综合监控系统中的变电所综合自动化系统（PSCADA）、环境与机电设备监控系统（BAS）、闭路电视系统（CCTV）、广播系统（PA）、 火灾自动报警系统（FAS）、 乘客信息系统（PIS）等相关系统的信息整合，形成了以行车指挥为核心的城市轨道交通综合自动化系统（简称行车综合自动化系统，TIAS）。该系统由中央级、车站级、现场级3级系统构成，其中中央级、车站级系统包括原综合监控系统与原列车自动监控系统（ATS）；现场级系统包括ATS、列车自动防护系统（ATP）、列车自动运行系统（ATP）、计算机联锁系统（CI）、PSCADA、BAS等，全系统以行车指挥为核心。

TIAS的主要目的是用系统化方法将各分散的自动化系统联结为一个有机的整体，实现城市轨道交通各专业系统之间的信息互通、资源共享，提高各系统的协调配合能力，高效实现系统间的联动，提高城市轨道交通全线的整体自动化水平，建立以行车指挥为核心的综合调度指挥系统，从而将城市轨道交通的运营管理建立在较高的技术支撑平台之上，从技术层面上提供切实高效的技术手段，提高城市轨道交通的综合效率，增强应对各种突发事件的应变能力，提高反应速度；增强灾害事故的抵御能力，提高城市轨道交通的运营管理水平，服务质量和服务水平，更好地为广大乘客服务，为建设数字化轨道交通打好基础，有利于改进轨道交通资源管理水平，提高经济效益。

2 火灾控制关键系统

火灾的成因多种多样，可以按照以下几种情况进行分类：

（1）按照发生火灾的地点可分为车辆火灾和车站火灾；

（2）按照火灾的原因可大致分为蓄意纵火、设备年久失修、机电设备故障等；

（3）按照火灾最终的形态可分为浓烟、大火；

（4）按照火灾可能对人产生的危害可分为碰撞、窒息、中毒。

与火灾应急情况密切相关的几个系统概况如下：

（1）BAS与TIAS集成。BAS负责全线正常、火灾工况下的机电设备如通风空调系统、给排水系统、照明系统、扶梯系统（自动扶梯、电梯）等设备的运行状态监视和控制管理。BAS实行中心级、车站级2级管理，实行中心级、车站级、就地级3级控制方式，中心级主要负责全线BAS的日常调度、控制模式、运行统计等工作，车站级主要负责本站机电设备的单点控制、执行中心级模式控制、编辑临时时间表控制、显示各种工作状态与报警。车站级不设专职BAS操作员，而由车站值班员兼任。

（2）CCTV与TIAS操作界面集成。根据轨道交通运营、管理特点，轨道交通CCTV从使用上满足中心总调度员操作工作站、中心行车调度员操作工作站、中心环境调度员操作工作站、中心供电调度员操作工作站和车站值班站长操作工作站等，对相应的管辖区域进行监视。其中站厅区的主要监视区域包括自动售检票进出口闸机以及上下站台的自动扶梯等；站台监视区主要包括乘客上下列车的区域、安全门开/关的情况。其功能主要为中心级监控功能和车站级监控功能。

（3）PA与TIAS操作界面集成。轨道交通有线PA由车站广播、停车场广播这两个相互独立的子系统组成，主要用于轨道交通运营时对乘客进行公告信息广播，并在发生灾害时兼做防灾广播，从而保证轨道交通运营的服务管理质量，为运营管理及维护人员提供更灵活、快捷的管理手段，各车站作为一个独立的区域广播，而中心能够对每个车站进行播音。

（4）FAS与TIAS互联。FAS对车站、停车场、电缆通道等建筑设施的火警安全进行可靠监视管理，具有火灾探测和报警功能，并能在火灾时发出模式指令，使相关BAS运行转入火灾模式，实现消防联动。FAS实现中心级、车站级2级管理，实行中心级、车站级、就地级3级控制方式。中心级由中心环境调度员负责全线FAS集中监控与管理，以及运营模式、设备运行统计等工作；车站级由车站值班调度员负责车站级FAS的管理与联动控制。

（5）无线通信系统与TIAS互联。TIAS向控制中心调度指挥无线通信系统传送实时变化的车次号和车组号等信息，以使无线车载台编号时刻与车次号对应，便于中心调度员准确地与在线运行列车的司机（非全自动运行时）联系，并实现中心对列车乘客的对讲功能。

全自动运行系统中通过对以上各系统深度整合和有效传输，以保证实现设备级的火灾防护。

3 火灾控制实施方案

3.1 车辆火灾

3.1.1 停站期间

当停站期间车辆发生火灾时，信号系统车载设备从车辆获得火灾报警信息，收到火灾报警信息后，信号系统车载设备控制列车打开车门不关闭，并将火灾报警信息通过无线通信系统上报中心TIAS。

车辆PIS将火灾报警区域的画面推送给中心TIAS车辆调CCTV监视器。

车辆调度员通过CCTV查看车辆火灾报警区域，如果发现烟雾或者火灾的确发生而非车辆误报，则通过车辆调向信号系统发送火灾确认命令；信号系统接收到火灾确认命令后，控制列车打开车门不关闭，并触发车辆列车控制与管理系统（TCM S）预录广播对列车进行广播，车辆自行触发预录制的PIS信息，疏散乘客。

乘客调度员也可通过地面陆上集群无线电（TETRA）向车上TETRA发送人工广播信号，疏散乘客；同时，触发PA系统站台广播，禁止乘客进入发生火灾的车辆。

在通过车辆调汇报确定火灾情况下，提示行调工作站针对火灾车辆所在站台的邻线站台设置跳停。行车调度员按照提示操作本站台邻线跳停，使邻线通过列车经过本站不停车。同时设置上下行相邻站台的扣车，不允许未进入区间内的列车进入该区间；如果本线存在正在接近的后续列车，车辆调度员手动远程发送远程紧急制动命令，使后续列车停车。

如果车辆调度员通过CCTV无法确认是否有火灾，由车载控制器（VOBC）保持在站台打开车门不关闭状态，车辆调度员通知站台人员上车，站台人员上车检查无火灾情况后，手动通过TCM S界面复位，撤销FAS报警，关闭车门，通过人机接口（M M I）提示确认发车，并按下车载台的确认发车按钮后发车。

如果车辆调度员通过CCTV确认无烟雾或者火灾等紧急情况，可远程通过车辆调界面向VOBC发送复位FAS报警命令，并发送发车命令。车辆TCM S收到车载VOBC转发的FAS复位指令后，复位FAS报警或对烟感降级处理，完成后，车载VOBC通过中心确认关门并发车。

3.1.2 区间运行

当车辆在区间运行时发生火灾，考虑到火灾误报情况，信号系统控制列车不自动打开车门，应自动运行运行至下一站站台对标停车，并打开车门不关闭。同时，将火灾报警信息通过无线通信系统上报中心TIAS。

车辆PIS系统将火灾报警区域的画面推送给中心TIAS车辆调CCTV监视器。

车辆调度员通过CCTV查看车辆火灾报警区域，如果发现烟雾或者火灾的确发生而非车辆误报，则通过车辆调向信号系统发送火灾确认命令；信号系统接收到火灾确认命令后，控制列车打开车门不关闭，并触发车辆TCM S预录广播对列车进行广播，车辆自行触发预录制的PIS信息，疏散乘客。

乘客调度员也可通过地面TETRA向车上TETRA发送人工广播信号，疏散乘客；同时，触发PA系统站台广播，禁止乘客进入发生火灾的车辆。

在通过车辆调汇报确定火灾情况下，提示行调工作站针对火灾车辆所在站台的邻线站台设置跳停。行车调度员按照提示操作本站台邻线跳停，使邻线通过列车经过本站不停车。同时设置上下行相邻站台的扣车，不允许未进入区间内的列车进入该区间；如果本线存在正在接近的后续列车，车辆调度员手动远程发送远程紧急制动命令，使后续列车停车。

如果车辆调度员通过CCTV无法确认是否有火灾，由车载VOBC保持在站台打开车门不关闭状态，车辆调度员通知站台人员上车，站台人员上车检查无火灾情况后，手动通过TCMS界面复位，撤销FAS报警，关闭车门，通过MM I提示确认发车，并按下车载台的确认发车按钮后发车。

如果车辆调度员通过CCTV确认无烟雾或者火灾等紧急情况，可远程通过车辆调界面向VOBC发送复位FAS报警命令，并发送发车命令。车辆TCM S收到车载VOBC转发的FAS复位指令后，复位FAS报警或对烟感降级处理，完成后，车载VOBC通过中心确认关门并发车。

3.2 站台火灾

当站台发生火灾时，车站FAS系统立即上报TIAS中心调度台，中心调度台进行站台火灾报警。

中心调度台行调、环调（BAS系统）通过CCTV确认现场火灾情况，当该火灾站台存在停站列车时，行车调度员应执行扣车，乘客调通过地面TETRA向车上TETRA发送广播信号，触发预录制的车辆广播，并触发站台广播。

行车调度员确定执行扣车后，如列车车门和站台门关闭，则车载VOBC应重新打开车门和站台门，并自动广播；扣车命令取消后，列车应自动关门并发车。

当本站无停站列车，相邻区间内有运行列车时，中心调度台车辆调度台应向相邻区间列车发送站台火灾应急指令，同时行调工作站对相邻上下行车站提示扣车，由行车调度员确定是否允许列车继续进入火灾站台相邻区间。

乘客调通过地面TETRA向车上TETRA发送广播信号，触发预录制的车辆广播，并触发站台广播。

乘客调触发车辆PIS显示，向车内乘客说明站台火灾情况。

对于相邻区间列车，接收到TIAS发送的站台火灾应急指令，若满足停在站外的条件，则实施紧急制动停车；若不满足停在站外的条件，但满足跳停条件即列车能够完整出清站台，则实施跳停；若既不满足停在站外，也不满足跳停条件，则实施紧急制动停车。

4 结束语

阐述轨道交通全自动运行信号系统对火灾控制处理策略，在车辆发生火灾和站台发生火灾的情况下，信号系统联合FAS、BAS、PA、CCTV以及无线通信系统，达到最有效地保证生命财产安全的目的，并保证其他列车不再继续接近火灾区域。另外，对地铁运营而言，仅从信号系统角度制定处理策略是不够的，还需要完备的火灾应急方案，通过管理手段有效组织救援，通过火灾演练对应急方案及相关运营操作进行实战演习，并加强对乘客的消防安全培训，以实现将火灾损伤降至最低。

[1] 孙爽. 从韩国大邱市地铁火灾谈地铁的防火安全[J]. 消防科学与技术，2004(S1)：109-110.

[2] 刘浩江. 地铁火灾的成因、预防和处置. 现代城市轨道交通[J]. 2006(5)：48-50.

[3] 栗林. 俄媒总结世界四大最恐怖地铁火灾事件[EB/OL].（2013-06-06）[2015-10-18]. http：//new s.xinhuanet.com/w orld/2013-06/06/c_124823750.htm.

[4] 刘晓军，邢宇，李小娟. 综合监控系统深度集成火灾报警系统的设计[J]. 都市快轨交通， 2013(6)：97-99.

[5] 郭永泉. 城市轨道交通综合监控系统集成信号ATS的研究[J]. 现代城市轨道交通，2008(6)：34-36.