城市轨道交通列车车门紧急解锁控制联动优化*

闫学祥 刘海东 杨培盛

（济南轨道交通集团有限公司，250101，济南//第一作者，工程师）

城市轨道交通列车车门紧急解锁控制联动优化*

闫学祥 刘海东 杨培盛

（济南轨道交通集团有限公司，250101，济南//第一作者，工程师）

城市轨道交通信号与车辆系统间接口需优化设计，以便对车门紧急解锁给出有针对性的控制指令。建议通过车地无线通信设备，整合车辆、信号、通信、综合监控等系统的功能，实现控制中心调度员协助司机进行应急处置，以降低对司机的依赖，并最大程度上保障乘客安全和利益。

城市轨道交通车辆；紧急解锁；接口；优化

1 现状问题分析

“在紧急情况下，乘客能手动解锁开门”［1］是规范对车辆的基本要求。然而，当乘客在紧急情况下操作车门紧急解锁时，如列车不在零速状态，则车门控制系统将对车门施加不小于300 N的作用力，使车门不易被打开。这是因为在列车高速行驶时打开车门会让乘客面临更大的危险。即便列车已处于零速状态，在信号控制列车模式下，如列车没有停在与站台门精确对位的区域内，车门能否较易被乘客打开也需选择后才能确定。

为了充分保障乘客在紧急情况下的逃生权利，文献［2］建议：“对于在区间运行的列车，操作车门紧急解锁时不紧急制动停车，而待列车运行到下一站停车开门；对于从车站起动的列车，操作车门紧急解锁时，若运行距离小于半列车将触发列车紧急制动，运行距离超过半列车后列车将继续运行。”［2］

“信号系统应具备列车自动防护功能”［3］是载客试运营的基本条件之一。城市轨道交通列车在运营过程中，应一直处于ATP（列车自动防护）系统的防护下。而在大多数城市轨道交通线路的车辆和信号系统间接口关系中，并没有单独采集车门紧急解锁的信息。车辆系统将车门紧急解锁的接点串入车门关闭且锁紧（TDCL）回路。当乘客操作紧急解锁时，车辆传递给信号车载设备的信息是“TDCL丢失”。规范要求“车载ATP设备提供连续的车门监控功能，当列车的单个或多个车门发生故障时，全车TDCL信息丢失，若列车未停稳，则切除牵引，车辆设置旁路TDCL开关，在保证安全的情况下，可人工激活该开关，开关激活后，列车可施加牵引。”［4］由于从车辆方获取的信息不全面，当列车处于信号控制模式时，在出现了“车门被紧急解锁”及“车门故障（含车门被强行打开或破坏）”这两种异常情况后，信号系统只能给出相同且相对较为安全的切除牵引指令，然后由司机判断车门的安全状态，并确定是否可以继续行驶。

如客室内发生了紧急情况，但车门未被打开，而只是乘客操作了车门紧急解锁，则通常列车在区间减速或停止在区间均无益于紧急情况的处理，并可能使紧急情况的处理时间被延后，使紧急情况恶化甚至导致列车晚点。广州地铁运营公司统计后发现：“绝大多数引发乘客操作车门紧急解锁装置的事件都不会对乘客的生命财产产生不利后果，但对线网的行车组织及客流组织将产生较大影响”。［2］而且，在应对紧急情况时，为让乘客尽快离开现场，尽早接受紧急救援，也需让列车尽快到达车站。

因此，当列车在区间运行过程中，如车门仍处于关闭且锁紧状态，而只是车门被乘客紧急解锁，则应使列车继续运行至下一站。这就需要优化车辆和信号两个专业的共同接口信息传递和控制指令。

2 系统设计优化

2.1 车辆控制系统设计优化

乘客操作紧急解锁后，司机室的车载CCTV（闭路电视）监控显示屏将自动切换到被紧急解锁车门附近的摄像机画面；司机可根据实际情况，确定是否需要干预信号系统对列车运行的控制。这也说明，车辆控制系统较易给出车门紧急解锁信息。但车辆控制系统还需将车门紧急解锁从TDCL回路中分离出来。广州地铁6号线便采取了将车门紧急解锁接点“从安全互锁回路中旁路”的优化设计［5］。由此可见，车辆控制系统可给出两个独立的信息，以满足信号系统分别发出控制指令的需要。

为实现信号控制系统对列车在区间停车后的紧急开门控制，车辆控制系统还需将LVBF（列车控制电路，包含照明、通风及广播等控制电路）失效的信息传给信号系统。当列车在区间紧急停车时，照明（含紧急照明）控制电路失效会可能导致乘客恐慌，通风（含紧急通风）控制电路失效可能会导致乘客呼吸困难（尤其是在客室拥挤时），广播电路失效将失去司机及地铁服务人员对乘客发布信息的正式渠道。如这三者中任一控制电路处于失效状态，且乘客操作车门紧急解锁时不能立刻开门离开，则将很容易导致客室局面混乱失控。在这种情况下，紧急疏散将更能保护乘客的整体利益；而当车辆的相关设备正常时，何时疏散乘客应由司机和相关应急指挥人员确定。为满足信号系统对列车控制的需要，车辆系统需将其照明、通风及广播控制电路是否工作正常的信息传递给信号系统。车辆控制系统已有对照明、通风、广播及备用电源等设备状态的检测报警设备，只需增加向信号系统传送相关设备工作状态信息的接口。

2.2 车门紧急解锁工作流程分析

当信号系统控制列车运行时，信号系统需同时对TDCL、车门紧急解锁（TDEU）和LVBF的工作状态分别进行监控。一般设置正常状态对应的信息为1，故障或紧急状态对应的信息为0。在收到这3个相互独立的信息后，信号系统可根据需求、列车实际位置、是否处于停稳状态等情况，通过对车载计算机软件进行配置，优化对车门和列车运行状态的控制。可见，这3个信息都会直接影响乘客在紧急情况下的安全。

信号系统还应收集紧急疏散平台信息，作为区间紧急疏散时选择可打开车门侧的依据。车门紧急解锁工作流程如图1所示。

2.2.1 列车正常运行时

在列车正常运行过程时，或列车停止在区间但没有车门紧急解锁信息时，如信号系统收到LVBF为0的信息，应视同车辆故障告警。此时列车应正常行驶至下一站站台停车后疏散乘客，并由工作人员详细检查并处理，或根据相关管理制度确定处理方式。对信号系统来说，有以下2种紧急情况：

（1）当TDCL为0时，将认为车门故障打开或已被强行打开。列车运行在区间时应首先切除牵引，并由司机确定下一步处理方式；如列车在站台起动阶段则切除牵引并紧急制动。

（2）当TDCL为1、且 TDEU为0时，如列车在区间运行中则应行驶至下站停车，如列车在站台起动阶段则应切除牵引并紧急制动。

列车的站台起动阶段可指列车行驶了半列列车距离以内，或列车尚未完全离开站台前，具体距离应根据运营需要并综合考虑乘客利益后确定。

2.2.2 列车处于零速时

当列车处于停稳后的零速状态时，LVBF信息仅在TDEU为0时才会直接影响车门控制。此时有以下3种紧急情况：

（1）当 TDEU为 1、TDCL为 0时：不考虑LVBF信息，若无法起动列车，则应在司机确认安全并采取门旁路措施后，方可起动列车；此时若LVBF为0，则视同车辆系统故障告警，

（2）当TDEU为0、LVBF为1时：不考虑TDCL信息，被紧急解锁的车门如果处于安全疏散侧，则可直接打开，同时信号系统开始延时。如在延时时间内司机有操作，则交由司机处理；如在延时时间内司机无操作，则延时后给出可安全疏散侧的门使能指令，让乘客可较易地打开车门，实现紧急疏散。

（3）当TDEU为0、LVBF为0时：不考虑TDCL信息，被紧急解锁的车门如果处于安全疏散侧，则可直接打开；同时，信号系统也立刻给出可安全疏散侧的门使能指令，让乘客可较易地打开车门，实现紧急疏散。

图1 车门紧急解锁工作流程图

在有疏散平台的线路上，建议只给出有疏散平台侧车门的门使能指令。如采用轨道作为疏散通道，则需根据车辆配置和区间实际情况（如采用三轨供电，还需考虑牵引供电的危险性），从保护乘客利益的角度，确定打开其中一侧或双侧车门。

当列车处于零速状态时，如乘客紧急解锁的车门没有处于安全疏散侧，则是否允许乘客手动打开车门应根据运营需要并综合考虑乘客利益后确定。当列车在区间运行时，对异常情况的处理方案还应考虑长区间运行时间的特殊情况，进而制定有针对性的车门和列车运行控制方案。

延时时间应为司机在得到提示后查看监控图像等信息，并分析选择，以及进行操作的最不利时间。

列车在站台附近因故障停车可比区间停车更便于疏散乘客。此时的紧急情况处理可与区间停车相同。

2.3 系统联动功能整合优化

为进一步保证乘客安全，提高应急处置能力，可强化通信、信号、车辆及综合监控等专业的系统功能，并通过车地无线通信系统进行整合，以实现联动，便于控制中心调度员协助司机处置紧急情况。主要建议如下：

（1）信号系统将车载设备收到的 TDCL、TDEU、LVBF信息上传至控制中心，并根据需要增加，中心调度员在紧急情况下对车门和列车运行状态的远程控制功能，以协助司机进行紧急情况处理，避免在司机因处置不当而对乘客造成伤害。

（2）在摄像机附近设置拾音器，在乘客紧急对讲电话内设置针孔摄像机或在其附近设置摄像机，从而实现音频与图像同步传输、录制，让司机和调度人员不仅能看到客室图像，还能听到客室的声音，以便更有针对性地处理紧急情况。

（3）实时上传列车运行状态。在乘客操作车门紧急解锁时，通过车地无线通信系统，将车门紧急解锁信息和列车的其他实时信息（含图像及音频））等上传至控制中心，并与综合监控系统联动，将被紧急解锁车门处的视频实时显示在相关显示屏和大屏幕上，以便调度员及时查看客室情况，高效地协助司机处理紧急情况。

（4）专用无线通信系统车载设备与车载广播系统之间通常设有接口，当控制中心收到列车发出的紧急信息后，如司机应急处置不利或需要协助，则可由调度员可通过无线调度系统，对某一列车远程广播，以实现对乘客的实时信息发布或引导疏散。

（5）车辆控制系统如收到车门紧急解锁的信息，则应在司机室或控制中心发出声光报警，以提示司机或中心调度员；如车辆控制系统收到多个车门同时或连续被紧急解锁的信息，则应发出更高级别的报警。

（6）在信号控制模式下，如乘客紧急解锁的车门处于非安全疏散侧，则信号系统应拒绝车门被打开。当信号系统给出安全疏散侧的门使能指令时，可根据实际需要，确定是否将所有车门打开。

（7）当信号系统在紧急情况下给出门使能或司机发出允许开门信息及开门指令时，应提前或同时通过车载PIS（乘客信息系统）及PA（公共广播）系统紧急信息，引导乘客疏散；当需在区间紧急疏散乘客时，应通过综合监控系统将牵引供电系统分区停电、并自动开启环境控制等系统相关设备，同时通知相邻车站做好准备，以保护乘客安全、快速地疏散。

紧急情况下系统联动情况见图2。上传车载视频对车地无线传输速率的要求较高。当应急处理时，可能需暂停其他系统使用车地无线通信系统，故应提前考虑应急状态的无线传输通道配置，必要时可考虑将民用无线系统作为辅助和应急传输通道。在控制中心与车站的网络中断后，车站综合控制员应承担控制中心调度员职责的范围和程序；如采用车站无人值守的运营管理方式时则无法移交。这也意味着运营对网络和设备的可靠性要求更高。

图2 紧急情况下系统联动示意图

由于“无人驾驶系统应能实现信号、通信、防灾报警等机电系统设备及车辆的协同控制”［1］，以上建议对于人工驾驶的线路来说，可根据实际需要选择；而对于无人驾驶的线路来说，应根据线路配置情况做出的优化和完善。如无人驾驶线路的车载信号设备可单独对每个车门发出控制指令，则应制定对车门的控制优化方案，以减少疏散风险。无人驾驶列车如仅在每列列车的头尾设置“紧急逃生门”，则在安全疏散侧，可能只有一个门可用，其疏散效率则比较低。此时，紧急逃生门可作为远程控制失效时或列车发生严重故障时的后备疏散通道。

3 结语

为最大程度地保障乘客在紧急情况下的安全和利益，对信号系统与车辆控制系统之间的接口进行分析之后提出，需将相关信息进行分解或提取，并传递给信号系统，以便信号系统据此给出有针对性的控制指令。在此基础上，提出了系统功能整合优化建议，以通过车地无线通信系统，让控制中心调度人员第一时间了解客室内的具体情况，通过信号、通信、综合监控等系统的设备，远程协助司机应对紧急情况，提高系统整体的信息传递时效性和应急处理能力。在有人驾驶的列车上，相关功能的实现，可以根据实际的运营需要和行车组织需要做出选择；而在无人驾驶的列车上，对紧急情况的处理将更多依赖于设备的远程信息传递、控制能力，建议更多地从乘客安全的角度配置相关的设备功能，并向乘客做好宣传，在乘客的配合和支持下完成应急处置工作。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.城市轨道交通技术规范：GB 50490-2009［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009：7.

［2］ 张世钟，吕劲松.车门紧急解锁后列车运行状态及车门状态的设置方案探讨［J］.电力机车与城轨车辆，2015，38（4）：84.

［3］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.城市轨道交通试运营基本条件：GB/T 30013—2013［S］.北京：中国质检出版社，中国标准出版社，2013：5.

［4］ 中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会.城市轨道交通信号系统用户需求书（范本）（试行版）第三部分：接口技术要求［S］.北京：中国城市轨道交通协会，2015：16.

［5］ 计敏良.广州地铁6号线列车车门紧急解锁分析及优化设计［J］.机电信息，2015（3）：138.

［6］ 梁九彪.地铁无人驾驶工程的匹配设计［J］.城市轨道交通研究，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

*山东省住建厅课题项目（2017-R1-026）

2016-06-27）