基于工作安全分析法的广州地铁电客车自动折返模式

常 永



基于工作安全分析法的广州地铁电客车自动折返模式

常 永

（广州地铁集团有限公司，广州 510000）

从地铁电客车司机折返站折返作业现状分析入手，以广州地铁近年发生的折返站折返失败事件为背景，分析、总结导致折返站折返失败事件发生的风险源。运用基于工作安全分析法（job safety analysis，JSA）的LEC评价体系将各类风险源划分优先控制等级，重点运用地铁电客车车辆电路控制原理分析相关事件发生的原理，并结合地铁电客车司机折返站作业程序提出新型地铁电客车折返模式激活方式及折返模式电路控制原理。为有效进行安全管理，保障安全生产，提高列车运行准点率，提供技术支持。

城市轨道交通；地铁电客车；折返模式；工作安全分析法；电路

近年来，我国城市轨道交通的线路数量和运营里程逐年增长，北京、上海、广州等城市开通了多条线路，形成了轨道交通网络。随着轨道交通网络规模的不断扩大，轨道交通运营条件越来越复杂，在大力发展城市轨道交通的同时，其地铁列车的准点运行越来越引起高度重视。为有效进行安全管理，保障安全生产，提高列车运行准点率，寻找影响列车准点运行的因素，将其能够有效控制在可接受范围是非常有必要的。

1 列车折返原理及现状

1.1 列车自动折返原理

列车自动折返是指在有自动折返功能的车站，列车自动保护系统（automatic train protection，ATP）/列车自动驾驶系统[1]（automatic train operation，ATO）车载计算机单元指示列车自动折返操作准备完毕，利用自动折返按钮列车自动折返模式（automatic reversing，AR）启动折返操作，ATP/ATO车载计算机单元就会执行折返运行。当车门关闭、司机关主控钥匙并且ATP/ATO车载计算机单元得到一个移动授权（操作列车无人折返[2]（driverless train reversal operation，DTRO）），ATO就会驾驶列车进入折返轨。当列车停稳，ATP/ATO车载计算机单元就会执行交换驾驶室功能。新的进路设定后，ATP/ATO车载计算机单元从ATP轨旁计算机单元得到移动授权，ATO就会驾驶列车驶入车站相反侧的站台。列车再次停稳后，司机确认车门/站台门开启后，激活司机台。

1.2 列车折返作业的影响

由上文1.1列车折返原理，结合《广州地铁A型车客车司机手册》[3]及《广州地铁乘务各岗位关键作业风险与对策》[4]可知，地铁电客车司机在折返站进行折返作业对正线运作有重大影响。列车以自动折返模式折返可有效缩短折返时间，提高折返效率。但结合以往相关折返事件分析得知，广州地铁8号线列车受信号系统限制，因司机人为因素的不确定性及部分设备的不稳定性，列车在正线运行时折返失败事件时有发生。折返失败事件的发生将可能诱导一系列事件的发生，晚点为最直接的表现形式，冒进信号/挤岔为潜在风险。根据广州地铁乘务各岗位关键作业风险与对策中关于折返作业的风险及以往重大事故事件统计数据可知，冒进信号/挤岔多发生于列车以限制模式（RM）及人工驾驶运行时。因此为有效提高折返效率，减少因折返作业对正线运作的影响，预防重大事故事件的发生，控制折返失败事件的发生是非常有必要的。

1.3 列车折返作业的现状

地铁是沿着地面铁路系统的形式逐步发展形成的一种用电力牵引的快速大运量城市轨道交通方式，以“安全、准点、舒适、快捷”为其运营服务宗旨。随着地铁线网越来越大，人们的出行方式逐渐衍变为以地铁为主要交通工具，因此地铁列车的准点率越来越受关注。为有效控制列车在折返站的折返时间，减少因人为因素导致列车折返时间增加，地铁公司在电客车司机折返站作业程序中加入一系列规定，以此预防列车折返失败事件的发生。但因人为因素的不确定性及车辆或信号设备系统偶发性故障，折返站折返失败的事件时有发生。地铁公司历年折返失败统计数据如表1所示。

根据表1统计数据可以发现，排除车辆及信号设备故障，人为导致列车折返失败的事件约占82.9%。其中因司机未按AR导致折返失败的比率，最大为25.6%，结合电客车司机折返站作业程序及2014—2016年统计数据得出，因关钥匙过早导致折返失败的事件通过作业程序的规范化及相应技术改造已得到很好的控制。因此折返站最大风险源为：①未按AR；②未关车门、站台门、关钥匙；③关钥匙后打开车门、站台门（以下称三大人为风险源），分别占25.6%，18.8%，1.7%，共占折返失败比率为46.1%。所以笔者认为控制折返站折返失败事件的发生频率应主要从上述三大人为风险源入手。

表1 地铁公司历年折返失败数据分类统计

注：1）分类比率：①将未关车门、站台门、关钥匙；关钥匙后打开车门、站台门划分为一类（泛指站后折返站关钥匙操作DTRO时，车门、站台门为打开状态）；②将关钥匙时过早与后端开钥匙划分为一类（泛指站后折返站操作DTRO时，因关钥匙或开钥匙时机不对而无法正常折返）；③将无折返信号、折返站列车紧制与车辆或信号故障划分为一类（泛指主设备类）。2）综合比率：①将无折返信号、折返站列车紧制与车辆或信号故障划分为一类（泛指主设备类）；②将剩余风险源划分为一类（泛指人为原因类）。

2 列车折返作业风险源评估

2.1 风险评估方法简介

工作安全分析法（job safety analysis，JSA）[5-7]是用来评估任何确定的活动相关的潜在危害，保证风险最小化结构简单的方法。JSA是针对一项具体的作业，通过有组织的过程对作业中所存在的危害进行识别、评估，并按照优先顺序来采取控制措施，从而将风险降低到可接受的程度。

2.2 基于JSA的LEC评价体系

依上文所述，在电客车司机折返作业流程中可能存在的风险源有7种。风险源的存在最终导致风险的发生，因此对各种风险源导致发生的风险进行评价，按照优先顺序来采取控制措施，从而将风险降低到可接受的程度是非常有必要的。根据《运营事业总部生产安全事故（事件）调查处理规定》[8]及JSA，笔者建立以下LEC评价体系（见表2，表3）。

风险(D)=暴露频率(E)×严重性(C)×可能性(L)

其中，暴露频率(E)为每单位时间某事件发生（或估计发生）的次数；严重性(C)为可能引起后果的严重程度；可能性(L)为后果事件发生的概率。

表2 LEC分数值判断

表3 危险程度判断

2.3 风险源评估

根据JSA评价体系，按照专家打分法[9]建立以下各风险源危险度优先控制表（见表4），并得出各风险源控制优先度（1为优先度最高，7为优先度最低）。

表4 各风险源危险度优先控制

分析表4数据得知：未按AR的风险D值最大，属“显著危险，需要整改”范畴；未关车门、站台门、关钥匙的风险次之，属“一般危险，需要注意”范畴；其他各风险源所对应的风险D属“稍有危险，可以接受”范畴。因此为更加有效地控制各风险源对应风险D值的最小化，分析在列车自动折返模式下其电路控制原理，从中找到解决方案，从而避免人的不确定因素，对提高折返站折返效率、列车准点运行率是非常有必要的。

3 自动折返模式电路控制原理

由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差，电路即可工作。地铁电客车自动折返模式的实现同样依托于众多电路的控制，因此分析地铁电客车自动折返模式电路控制原理对找出解决方案起到很大作用。

实际上，地铁电客车在折返站实现列车的自动折返，首先列车必须满足以下条件：

1）在站后折返，自动折返模式激活，列车车门、站台门关好，前方进路开放，司机关钥匙后操作DTRO可实现列车自动折返；

2）在站前折返，自动折返模式激活，列车车门、站台门打开，到达端司机下车，接车司机上车确认AR灯闪开钥匙即可实现列车的自动折返。

因此，研究地铁电客车自动折返模式的激活方式及自动折返模式下车门控制原理对找出上述三大人为风险源的解决方案是非常重要的。

3.1 自动折返模式电路控制原理分析

3.1.1 自动折返模式下门保持常开电路控制原理

以列车（以广州地铁A5型电客车为例，下同）前进方向左门在AR模式下门保持常开为例。如图1（a）所示，当列车进入折返站收到折返信号后，司机手动按压AR按钮激活列车自动折返模式，此时关钥匙下车，则22-K155保持常闭，91-K03在按压AR按钮后保持闭合，则81-K26得电，当81-K26得电后常开点闭合。如图1（b）所示，经81-K110（列车左门关好）常闭触点到81-K113（此时得电闭合）常开触点过81-V124至81-K03，使81-K03继电器持续保持得电。如图1（c）所示，其常开触角81-K03（6/8）持续得电，持续触发左门开指令，使列车左门在AR激活的情况下保持常开。

图1 自动折返模式下控制电路简图

3.1.2 自动折返模式下门保持关闭电路控制原理

以列车前进方向左门在AR模式下门保持关闭为例。如图1（a）所示，在驾驶端司机室激活时，列车控制电路中22-K151闭合，使得81-K25得电，同时列车ATC控制系统91-A01根据ATP系统合位判断（ATP系统正常则91-K02常闭触点闭合得电）及列车运行模式的判断值分别给出开门使能信号，ATO开门指令（81-S115需在自动位）使继电器81-K111得电，当81-K111得电，如图1（b）所示，81-K111常开触点得电闭合，使得继电器81-K03得电，从而81-K03常开触点得电闭合，左门开保持；此时电客车司机人为给出关门指令（即按图1（b）所示81-S14左门关按钮），81-S14常闭触点断开，使得继电器81-K03失电，81-K03失电断开，左门关；此时在司机激活列车自动折返模式，关钥匙下车后，车门同样保持关闭，列车可以自动折返。

3.1.3 自动折返模式电路控制原理总结

据上述分析得知，当司机在没有激活折返程序便关钥匙后，因列车自动折返信号中断致使列车无法自动折返；当司机激活列车自动折返模式，关钥匙下车后，若在关钥匙前没有关闭车门，车门会保持打开状态，且不能人工关闭，或在关钥匙下车后因清客不彻底等原因再次打开车门致使列车车门不能人工关闭。当在站后折返车站折返时，此时会因为列车车门没有关闭而无法自动折返，造成折返失败事件的发生，此为折返站发生折返失败事件的主要因素。

3.2 自动折返模式电路控制原理设计

综上所述，为确保地铁列车的安全运行，降低折返失败事件发生频率，电客车司机在折返作业时必须严格把握各个关键点，预防其风险源变成事件在正线发生。根据地铁公司安全管理理念“九十九加一等于零”，电客车司机在折返作业时即使能控制好99%的风险源，但只要有1%的风险源存在就有可能造成折返失败事件的发生。为确保地铁电客车司机能够严格有效地把控折返作业每一个风险源，提出以下建议。

3.2.1 自动折返模式折返站自动激活法

根据对正线地铁电客车司机折返站折返作业流程及列车自动折返模式激活方式的总结，得出列车自动折返模式人工激活流程，如图2所示。

图2 自动折返模式人工激活流程

列车通过信号ATP天线接受轨旁报文（①），再由列车车载ATP/ATO机柜内相关板件进行处理，发送信息至列车主控制台（②），司机室主台AR灯闪，此时司机人工按压AR按钮（③）激活列车自动折返模式，站台相关作业完毕后关钥匙下车，操作DTRO完成列车的自动折返（④）。但由于地铁司机个人因素存在差别，个别司机会忘记按压AR而直接关钥匙下车，造成折返失败事件的发生，因此提出自动折返模式自动激活法，如图3所示。

图3 自动折返模式自动激活流程

即列车通过信号ATP天线接受轨旁报文（①），再由列车车载ATP/ATO机柜内相关板件进行处理，发生信息至列车主控制台（②）此时列车自动控制系统ATC可根据目的地码自动地判别并激活列车自动折返模式，司机只需在所有作业完毕后再确认一次，折返激活后关钥匙下车，操作DTRO完成列车自动折返（③）。自动折返模式自动激活法取消了人的干扰因素，交由ATC自动控制，会大大降低因未按AR导致折返失败事件发生的概率。此方法只针对终点站列车折返模式激活方式，对车辆等没有影响。

3.2.2 自动折返模式下增加人工关门功能

据表1可知，司机因站后折返站未关车门关钥匙或关钥匙后再次打开车门而导致折返失败事件数所占比重较大，为保障安全生产，提高列车运行准点率，在自动折返模式下增加人工关门功能是非常有必要的，如图4所示。

据图1（b）分析得知，当司机在关钥匙激活自动折返模式后，81-K26得电，常开触点闭合，进而使81-K03得电，保持车门开的状态。此时在810111- 810233/810243线路中没有控制车门关闭的电子元件，因此建议在810111-810233/810243线路中81-K26至81-K110/81-K109间串入关门按钮81-S14（左门关）、81-S13（右门关）的常闭触点（增设位置见图4），实现列车在自动折返模式下的人工关车门功能，如此便可减少因司机人为误操作导致的折返失败事件的发生频率。原理为：列车到折返站ATO停稳后，由ATO自动开门，列车收到折返信号后自动激活折返模式。图1（a）中所示，91-K03常开触点闭合，司机关钥匙下车后继电器81-K26得电，图4中所示81-K26闭合，经81-S14、81-S13、81-K110常闭触点至81-K113常开触点（此时得电闭合）过81-V124使继电器81-K03得电，使左门保持打开。此时若因作业需要或折返需要关闭左侧车门，司机只需按压81-S14左门关按钮，使得继电器81-K03失电，左门开保持指令取消，左侧车门关闭。此时司机可正常进行DTRO折返程序，列车也可实现无人自动折返。该设计只针对折返开门保持电路，对正常的开关门及折返电路没有影响。

图4 自动折返模式下人工关门功能电路原理

4 结语

本文从地铁电客车司机折返站折返作业现状分析入手，以近年内广州地铁发生的折返站折返失败事件为背景，分析及总结导致折返站折返失败事件发生的原因，运用基于JSA的LEC评价体系将各类风险源划分优先控制等级，重点运用地铁电客车车辆电路控制原理分析相关事件发生的原理，并结合地铁电客车司机折返站作业程序提出新型地铁电客车自动折返模式电路控制原理及自动折返模式激活方式，可使人为误操作事件的发生几率有效降低达46.1%，并为有效进行安全管理、保障安全生产、提高列车运行准点率提供相应技术支持。

[1] 张滔, 丘庆球. ATO系统在广州地铁1号线的应用[J]. 铁道通信信号, 2003(1): 7-10.

ZHANG Tao, QIU Qingqiu. Application of ATO system in Guangzhou metro line 1[J]. Railway signaling & commu­nication, 2003(1): 7-10.

[2] 杜全兴. 深圳地铁列车无人驾驶自动折返功能[J]. 铁路通信信号工程技术, 2007, 4(6): 45-47.

DU Quanxing. The DTRO function of Shenzhen metro train[J]. Railway signaling & communication engineering, 2007, 4(6): 45-47.

[3] 龙威, 林滔. 广州地铁A型车客车司机手册[A]. 广州: 广州地铁集团有限公司, 2012.

LONG Wei, LIN Tao. Guangzhou metro driver's manual of A model train[A]. Guangzhou: Guangzhou Metro Group Co. Ltd., 2012.

[4] 车务二部. 广州地铁乘务各岗位关键作业风险与对策[A]. 广州: 广州地铁集团有限公司, 2015.

CHEWU Er-bu. Risks and countermeasures of key jobs in Guangzhou metro crew[A]. Guangzhou: Guangzhou Metro Group Co., Ltd., 2015.

[5] 李凯, 张贤波. 工作安全分析法在游梁抽油机安装中的应用[J]. 劳动保护, 2012(1): 98-100.

LI Kai, ZHANG Xianbo. Application of work safety analysis method in installation of beam pumping unit[J]. Labor protection, 2012(1): 98-100.

[6] 刘杰. 工作安全分析(JSA)模式在施工现场实践研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2011, 7(9): 190-194.

LIU Jie. Practicable research on job safety analysis format in construction project area[J]. Journal of safety science & technology, 2011, 7(9): 190-194.

[7] 王刚, 徐长航, 陈国明. 基于工作安全分析和风险矩阵法的自升式平台拖航作业风险评估[J]. 中国安全生产科学技术, 2013, 9(10): 109-114.

WANG Gang, XU Changhang, CHEN Guoming. Risk assessment on towing operation of jack-up platform based on job safety analysis and risk matrix method[J]. Journal of safety science & technology, 2013, 9(10): 109-114.

[8] 甘志伟, 刘宝林, 王嘉陵, 等. 运营事业总部生产安全事故(事件)调查处理规定[A]. 广州: 广州地铁集团有限公司, 2014.

GAN Zhiwei, LIU Baolin, WANG Jialing, et al. Provi­sions on investi­gation and treatment of production safety accidents (inci­dents) in operation enterprises[A]. Guangzhou: Guangzhou Metro Group Co. Ltd., 2014.

[9] 朱仕斌, 张峰晓. 调查和专家打分法在风险评估中的应用[J]. 山西建筑, 2006, 32(22): 274-275.

ZHU Shibin, ZHANG Fengxiao. Application of survey and expert scoring method in risk assessment[J]. Shanxi architecture, 2006, 32(22): 274-275.

[10] 广州市轨道交通一、二、八号线增购车辆(国产制动)原理图B+75版[A]. 株洲: 南车株洲电力机车有限公司, 2013.

Guangzhou rail transit line one or two, No. eight purchase of vehicles (domestic brake) schematic version B+75[A]. Zhuzhou: CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co. Ltd., 2013.

（编辑：郝京红）

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，助理工程师，主要从事城市轨道交通乘务系列技术分析与安全管理的研究，changyong007@ icloud.com