基于地铁列车发生紧急制动的联动处置

张志春

(厦门轨道交通集团有限公司运营事业总部，福建 厦门 361000）

紧急制动是信号、车辆大系统基于行车安全在地铁车辆上设置的重要功能，地铁列车发生紧急制动影响正常行车组织、乘客安全舒适性和车辆设备质量，产生的原因涉及信号、车辆、通信、站台门等专业系统或驾驶操作等人为因素。由于紧急制动具有突发性的特点，故而需要结合运营实际和设备情况，形成地铁列车发生紧急制动时的联动处置机制，保障地铁列车正常运行。

一、紧急制动控制原理

地铁列车通过贯穿车辆的硬线环路实现对紧急制动的施加及缓解控制，紧急制动安全环路中通常会串入司机室占用、警惕、总风压力、车载信号、超速等安全继电器的触点。基于故障导向安全设计原则，紧急制动安全环路通常采用常电方式，当环路失电时使得紧急制动继电器失电，此时触发紧急制动指令；为确保安全，一旦列车触发紧急制动，一般需要列车完全停车后方可重新使安全环路得电、缓解紧急制动（通过串入零速信号实现）。

紧急制动指令通过列车线电平信号传给每个制动控制单元（BECU），制动控制单元根据列车载荷信号计算列车所需总制动力并分配制动力（调节单元制动机输入风压）给各个转向架，且内部设有独立的电磁阀控制，控制单元制动机气路的通断来实现制动的施加与缓解。车载信号系统通过一组节点接入至车辆紧急制动环线中，当车载信号系统需要触发紧急制动或车载信号系统出现故障时，会将节点断开，造成紧急制动环路断开，由车辆系统完成紧急制动。

紧急制动发生时易造成车轮踏面擦伤，缩短设备的有效使用寿命；因紧急制动指令发出后是不可撤除的，列车必须减速直到列车停止，影响后续列车的运行控制，降低行车组织效率；紧急制动时因列车惯性乘客可能发生磕伤等问题。

二、紧急制动产生的异常原因

（一）车辆原因

总风欠压；当列车在运行状态下，方向手柄为零位；紧急电气列车线回路中断或失电；DC110V控制电源失电；列车分离（脱钩）；人工驾驶超过保护值时施加紧急制动。

（二）信号系统原因

信号系统通过车载信号系统机柜内部逻辑判断，最终以高/低电平的形式输出逻辑值，当信号系统机柜输出为低电平时，会使紧急制动环路断开，列车执行紧急制动。

1.信号设备原因

（1）车载系统发生严重故障，以致不能正常执行安全功能，如两端车载信号系统均发生故障、列车完整性丢失等；（2）列车前方的联锁条件无法满足行车要求且列车已经驶入安全制动距离范围内，如联锁系统出现故障，道岔失去表示，轨道区段出现异常占用等；（3）车载系统对列车定位或速度测量出现较大偏差，如车载测速传感器和定位信标天线故障，轨旁信标出现连续故障等。

2.通信原因

由于目前地铁列车信号系统采用基于无线通信来完成列车定位和自动驾驶功能，所以当车地通信出现较大延时或中断以及通信频段出现干扰时，也会造成车载信号系统无法接收到准确信息，故而输出紧急制动命令。

3.站台门原因

站台门光电感应开关闪开触发信号，通常发生在列车进出站时，因列车运行带来的活塞风效应加之光电感应开关安装、接触间隙等问题导致。当列车以CBTC-MCS或CBTC-AMC模式进出站时监测到站台门没有关闭且锁闭，触发紧急制动。

（三）驾驶操作原因

人工驾驶模式下，司机松开警惕按钮超过4秒；司机误操作司机台上的紧急制动按钮（此时包括降弓）；司机在手动驾驶模式时超出允许速度；司机在自动折返工况时操作错误等都会造成列车紧急制动。

（四）车站作业原因

站台中设有应急处置功能的紧急停车按钮，按下紧急停车按钮时可以使站台区域内列车紧急制动，避免危险情况，车站作业人员发现危及人身及行车安全紧急情况，站务人员与行车值班员按照“先发现，先按压”原则，按压紧急停车按钮，触发列车紧急制动。

图1 紧急制动安全环路监测点

图2 列车紧急制动ERM数据

三、防范措施

（一）理清触发列车紧急制动属于车辆或信号的源头

试运行初期经常发生列车紧急制动未能及时判明原因，主要问题在于车辆与信号机柜不能实现相互监测，无法判断真实原因是否为车辆方面触发。对此问题，车辆通过电路改造，从端子排处引线至IO板卡，在安全环路中对司机室占用、CC机柜紧急制动前点、CC机柜紧急制动后点、零速继电器前点、零速继电器后点五个环路节点进行监视(如图1所示）。VCU和ERM针对上述硬件更改，更新VCU软件MVB信号配置表，增加“司机室占用”“CC机柜紧急制动前点”“CC机柜紧急制动后点”“零速继电器前点”“零速继电器后点”信号监测点；更新ERM信号记录配置表，增加“司机室占用”“CC机柜紧急制动前点”“CC机柜紧急制动后点”“零速继电器前点”“零速继电器后点”信号监测点。当发生紧急制动故障时，检修人员通过数据下载分析，可以快速判断产生列车紧急制动的原因是否源自车辆。

如图2所示，19:16:48分故障时刻，车辆紧急制动触发条件1-7均为低电平、1车和6车VCU紧急制动触发条件也为低电平，可判断非车辆原因触发紧制。由图可知，故障时刻1车CC机柜前端紧急制动回路监视1为高电平（正常），1车CC机柜后端“1车 CC后diTc发送”为低电平（异常），可判断是由于信号CC机柜内部串联于紧急制动安全回路上的触点断开，导致安全回路断开，触发列车紧制。

（二）对关联安全回路触发紧急制动的相关设备质量进行把控

比如在站台门方面，针对紧制—光电开关导致安全回路断开故障，从源头查找设计缺陷问题：（1）站台门MMS监控主机对安全回路继电器有监视无记录；（2）应急门光电感应顶杆容易晃动，造成安全回路闪断，导致列车发生紧急制动。采取改进措施，确保源头质量受控：（1）针对安全回路通断监控进行优化，由PEDC增加对安全回路继电器线圈和触点进行扫描和确认，将采集到的状态信息，通过R485串型通讯总线上报到上位机MMS监控界面，缩短间隔时间可以更可靠地监视到整侧安全回路的通断情况。（2）针对应急门光电感应顶杆固定不牢靠，在振动的情况下，固定顶杆的螺母会出现松动，容易造成顶杆与光电感应开关间距不足，造成应急门安全回路断开。通过优化应急门光电感应顶杆设计，增大应急门顶杆上接触面积，同时采用螺纹胶加强对螺母的固定，消除顶杆晃动的隐患。

四、联动机制

（一）目的

为第一时间应对发生紧急制动后的联动处置，及时查找原因，避免在同一时段或区段接二连三地发生列车紧急制动事件，建立联动机制和响应措施。

（二）基本措施

1.乘务专业（第一信息层面）

司机作为列车运行的现场第一责任者，发生紧急制动时，司机应第一时间从显示屏信息对发生紧急制动的基本原因作出初步判断，分清是人为因素还是设备因素，及时反馈控制中心行调。司机进行车辆/信号故障应急处理时，参照电客车、信号设备故障应急处理指南处理。操作各旁路开关前，必须确认符合安全条件，并取得行调的授权，同时落实手指口呼操作标准。

2.车站作业（第一信息层面）

一是站台人员按压紧停按钮，站台发生危及人身及行车安全紧急情况时，由站台作业人员立即破除铅封打开防护罩按压站台紧急停车按钮（1-3秒），直至相应站台紧急停车指示灯点亮，通过对讲机向行车值班员汇报。行车值班员收到汇报后确认IBP盘蜂鸣器报警及相对应上/下行紧急停车按钮指示灯亮，按压报警确认按钮消除报警语音，向行调汇报。二是行车值班员按压紧急停车按钮，行车值班员发现危及人身及行车安全或站台区域以外发生危及人身及行车紧急情况时，行车值班员立即按压相对应上/下行紧急停车按钮（1-3秒），IBP盘蜂鸣器报警及指示灯亮后，向行调汇报。

3.调度专业（协调指挥层面）

行调接到司机反馈列车发生紧急制动，司机能够明确反馈原因并能快速核实的，行调及时通知责任专业处置；行调接到车站行车值班员汇报车站按压紧急停车按钮的原因后，做好相应跟踪和信息流转；对于不明原因的紧急制动，行调应立即通知车辆、信号、通信专业开展联动排查，并同步通知综合监控专业对站台门等设备状态进行排查；行调对接续列车应做好严密监控，做好现场信息收集、整理、互通、发布。

4.信号专业（排查层面）

信号专业接报后应第一时间对列车数据进行远程下载，并立即安排人员进行添乘作业，对故障原因进行初步分析，组织查找分析是否为信号原因导致，分清问题来源，做好信息互通和处置。对于信号自身问题，充分利用各方面数据进行分析诊断，结合轨旁联锁数据、ATS数据和网络数据对故障进行全面分析，查找根本原因。

5.车辆专业（排查层面）

车辆专业基于分清问题来源设置了接口监控，这是实现联动处置的一个重要载体和手段，在接报后第一时间开展数据远程下载，对产生紧急制动的原因作出初步判断，区分是信号还是车辆触发的紧急制动，做好信息互通和处置，同时安排驻站人员跟车对现车进行检查确认。

6.站台门专业（联动层面）

要实现站台门原因导致紧急制动问题的快速查找，关键在于一是光电感应开关动作信号串入信号系统，二是动作信号采集周期的缩短，三是落实检修制度和质量卡控措施。站台门光电感应开关安装或间隙问题，在开通初期是故障高发期，若因此发生紧急制动没有及时处置，会持续影响后续列车产生紧急制动，这是一个不容忽视的问题。站台门专业在接报后应立即开展查找，发现问题时及时通过车站作业人员对站台门采取隔离措施，并安排维修人员赶赴现场处置。

7.通信专业（预防层面）

通信干扰造成的列车紧急制动，应着力于开通初期全面开展场强测试，避免民用通信干扰车地通信，同时对沿线周边民用通信设置情况定期跟踪、测试，去除干扰源，保证车地通信质量。

（三）联动响应提升措施

为提升联动响应的及时性和有效性，主要通过对运营故障数据积累，形成相应的大数据库，并持续更新、优化及大数据分析，形成紧急制动故障处理流程指南。当故障出现的第一时间，当事人可根据当前的故障现象，从流程指南中匹配到最接近的故障现象（流程指南会将发生频率最高的故障原因排在首位供当事人比对），判断出最有可能导致的故障原因，并及时获取相应的处置措施，确保故障发生第一时间及时有效处置。

同时，将大数据系统接入车辆网络系统，实现故障出现后对应主要原因及处置措施的自主推送。通过上述系统，能有效避免现有故障处理指南更新滞后、现有车辆网络系统故障原因分析及措施缺乏等问题，也有利于减少当事人因紧张等人为因素造成故障处置不当，此类故障处理联动机制主要是基于大数据处理技术及信息系统一体化技术的发展，是后续故障处置的重要发展方向之一。

建立对列车发生紧急制动的联动处置机制，不仅在于应急处置时乘务、调度、车辆、信号、通信、站台门、站务等专业的联动响应和信息畅通，也有赖于提升监控检测手段快速判断专业责任，并以联动机制作为应急演练项目定期开展，促进联动管理和响应速度。