地铁场段行车安全防护系统的需求分析

摘  要：本文针对国内各地铁场段行车安全防护低、事故发生率高的现状，提出建设场段行车防护系统的思路，从场段工程车作业与电客车作业两方面出发，重点对系统的功能需求进行分析，总结形成行车安全防护、作业效率提升、优化日常管理三方面的功能需求，并对系统的架构进行了初步的设想。希望能为今后系统的开发做好铺垫，以改善地铁行业场段行车安全的现状。

关键词：地铁场段;行车安全;防护系统

中图分类号：U298.1      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）22-0046-03

Abstract：In view of the low safety protection and high accident rate of metro depot in China，this paper puts forward the construction of metro train operation protection system in metro depot. Starting from the engineering vehicle operation and metro train operation in metro depot，the functional requirements of the system are analyzed emphatically. The article summarizes the functional requirements of metro train operation safety protection，operational efficiency improvement and daily management optimization，and makes a preliminary assumption of the system architecture. It is hoped to pave the way for the future development of the system，so as to improve the current situation of traffic safety in the metro industry.

Keywords：subway section;driving safety;protection system

0  引  言

进入21世纪以来，随着城市化进程的加快，国内城市轨道交通行业得到了空前的发展。截至2018年底，中国大陆地区共有35个城市开通城市轨道交通运营线路185条，运营线路总长度达5761.4公里，2018年全年累计完成客运量210.7亿人次。以地铁为代表的城市轨道交通正逐步成为市民主流的出行方式。对于地铁运营行业来讲，安全生产是永恒的主题，是地铁运营的生命线。无锡地铁提出了“保安全、提服务、控成本”的工作目标，将安全摆在了第一位，投入了大量的人力物力进行安全管理，体现了该公司对安全生产的高度重视。一直以来，地铁场段（车辆段和停车场）作为后勤保障基地，不与乘客直接发生接触，往往投入的关注较少。但是场段每天都涉及接发列车、调车等行车任务，场段的安全管理也很重要。本文正是在这样的背景下，选取了场段行车安全防护系统这一课题开展研究。

1  地铁场段行车安全现状

地铁场段的行车作业可以分为电客车作业与工程车作业两方面，主要包括接发列车、调车、转线、洗车、试车线调试等。长期以来，相对于正线的稳定运行，国内地铁场段行车安全形势反倒不容乐观，屡有安全事故发生，比如调试列车冲出试车线造成司机受伤及设备损坏，挤岔、脱轨、冒进信号、“放炮”等安全事故也时有发生。这些事件在现今自媒体发达的情况下，往往也会进一步发酵导致产生更大的影响。

究其原因，这与场段内行车设备缺少技防手段不无关系。国内各城市的工程車基本未安装行车安全监控系统，行车安全基本靠司机自行把控;而电客车场段内一般以限制人工驾驶模式（RM模式）或者非限制人工驾驶模式（NRM模式）运行，只在超速方面提供防护，与正线运行ATP提供多种防护不能相比。场段内行车，安全防护基本靠人，缺少信号复显、语音提醒、自动停车等技防手段，甚至工程车连司机操作监控、操作数据记录等功能都不具备。这种“重视正线、忽视场段、正线高配、场段低配”的思路，确实是场段行车安全现状不佳的原因之一。

2  场段行车安全防护系统的功能需求

要解决上述问题，可以建设场段行车防护系统，通过系统实现列车超速、禁止信号、尽头线等情况下的自动停车，防止出现挤、脱、闯等安全事故。该系统除了主要防护功能外，还可以结合地铁的管理现状，增加一些提高作业效率、提高管理水平的功能。具体功能应包括以下内容。

2.1  工程车及编组场段内运行的安全防护

（1）防止超速运行。能够采集场段内各限速点，包括库内限速、线路限速、尽头线限速、十、五、三车限速、连挂作业允许的最高限速等信息，出现车辆超速时要求语音提醒，持续超速时能够控制车辆产生紧急制动、柴油机卸载。

（2）防止越过关闭的信号机。能够与微机联锁系统有数据接口，能采集场段进路、信号、道岔等联锁信息，当前方出现禁止信号（红灯、蓝灯）时，系统保证在信号机前停车。

（3）防止冲撞尽头线止档。要求系统能够保证在距离尽头线止档一定距离处触发紧制并停车。

（4）防止在规定的一度停车点不停车。采集场段内库门前、平交道口前等一度停车点信息，若司机未一度停车则系统触发紧制进行停车。

（5）防止溜逸。机车车辆出现溜逸时系统能够自动触发紧制并停车。

2.2  电客车场段内RM、NRM模式下的运行防护

对电客车场段内RM模式下接发列车作业、ATC切除情况下的试车线调试作业、洗车作业等的运行防护。

（1）防止超速运行。主要保证尾端未出清库门前的5km/h的限速、洗车模式下的3km/h限速，以及试车线ATC切除情况下的线路限速，在出现超速运行时能够语音提醒，持续超速时能够控制电客车制动。

（2）防止越过关闭的信号机，防止在规定的一度停车点不停车。其要求与工程车防护要求一致。

（3）防止冲撞尽头线止档。重点是试车线调试冲撞止档的防护，通过采集不同距离标时列车的速度，与速度—制动距离曲线进行对比计算，由系统自行控制电客车进行制动。

（4）防止电客车自走行进入无电区段。系统与场段供电分区有数据接口，采集供电分区停送电状态，当电客车自走行尝试进入无电区段时，系统能够提醒并阻止电客车进入无电区段，防止因人为操作或者指挥失误造成的电客车进入无电区，避免供电分区之间通过电客车进行桥接。

2.3  效率提升功能需求

（1）电子占线板功能需求。该系统要求能够对机车进行定位，则能够以该功能为基础，进行相应的扩展，实现停车股道、止轮器、供电分区带电情况等信息的自动采集及更新，实现电子占线板的功能，代替目前各地铁DCC常用人工占线板，避免人工操作可能出现的失误。

（2）作业计划无线传输功能需求。第一、与乘务信息系统进行接口，将调车作业单无线传输至车载显示终端及调车员手持终端，实现调车作业的远程传达，改变现在一次调车作业结束后需要人工至DCC领取调车作业单的现状，提升调车作业效率。这对于今后开始高密度行车后场段作业有很重要的意义。第二、与调度施工管理系统接口，将调度命令无线传输至车载显示终端与车长手持终端，实现调度命令系统内的书面传达。可以改变值班员与司机当面交接的现状，提升传达效率，也可以有效避免调令抄写错误的问题。

2.4  管理功能需求

（1）车辆运行状态信息记录。对内燃机车的速度、风压、按键操作等数据按时分进行记录，并具备可下载分析的功能，补齐内燃机车数据记录缺失的一环。

（2）司机操作音视频记录。对内燃机车司机的标准化作业、机车操作、联控用语等进行音视频记录，并具备可下载分析的功能。

（3）远程监控功能需求。管理人员可以在远程通过PC端、移动端对司机的操作情况进行检查。

3  系统架构设想

实际上，与地铁场段情况类似的国铁编组站、场站已经成熟地使用了无线调车机车信号和监控系统（STP），并且使用效果良好，地铁场段行车安全防护系统可以参考STP的架构设计，并结合地铁实际情况进行开发。地铁场段行车安全防护系统可以由车载子系统、地面控制子系统、地面监测和分析子系统三部分组成。车载子系统应包括车载主机、无线通信设备、列车运行监控记录装置（LKJ2000）、车载定位装置，以及各型传感器、摄像机等設备组成。地面监测和分析子系统核心设备是数据服务器、监测服务器。地面控制子系统则包括地面控制服务器、联锁采集设备、车务终端、无线通信设备、车辆定位设备等。工程车的定位由北斗系统实现，电客车的定位可以由信标实现。系统可以采用C++语言/VisualC++平台进行开发。具体构架如图1所示。

4  系统应用前景展望

国内开通地铁的城市及线路数量不断增多，地铁行业发展方兴未艾。地铁场段行车防护系统能够有效地防止挤、脱、闯等安全事故，可以在地铁的行车安全方面发挥重要作用，能够产生较大的经济效益和社会效益。系统如果能够结合目前的前沿技术，如5G通信技术、精确定位技术、移动端开发等，必将在地铁行业具有更广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 杨志刚.LKJ2000型列车运行监控记录装置 [M].北京：中国铁道出版社，2003.

[2] 宋学伟.浅议地铁车辆段/停车场行车安全管理 [J].建筑工程技术与设计，2015（25）：1325.

[3] 黄锦培.城市轨道交通综合监控系统在多种行车模式下的联动应用 [J].现代信息科技，2019，3（15）：169-171.

作者简介：张平（1985-），男，汉族，四川广元人，本科，中级职称，研究方向：地铁运营。