全自动运行系统安全防护策略在南宁5 号线中的应用

李 逸

全自动运行系统在国内城市轨交通中得到广泛应用，已成为新建线路信号系统的首选方式。GoA4等级的全自动运行系统，在运行过程中列车上没有司机，当前行列车在区间发生严重故障时可以实施紧急制动，但无法从故障区间驶离，此时需要工作人员进入区间，登车人工操控列车。若此时后行列车依旧对前行列车追踪运行，可能会给进入区间的工作人员带来危险。因此需要采取一种技术手段，保障进入全自动运行区域内的轨旁工作人员的安全。

南宁市轨道交通5 号线一期工程线路南起那洪站，北至金桥客运站，是南宁市轨道交通第一条全自动运行系统GoA4 等级线路。本文以该项目应用实施为具体研究对象，对全自动运行区域内的安全防护策略进行研究分析。

1 南宁5 号线安全区域防护场景

1.1 防护需求及范围

在采用全自动运行系统的运行线路现场发生故障时，需要人员下轨作业，工作人员的人身安全需要保证，但是列车上没有司机可对列车采取有效的措施。鉴于安全防护场景的考虑，可在全自动运行区域入口处另外设置实现安全防护的硬件设备，工作人员进入防护区域可将其激活并记录进入时间，信号系统实时采集防护信息，及时传递给列车车载设备，这样后行列车就可以被限制进入防护区域，从而保障了工作人员的安全。

南宁5号线正线安全区域防护范围设置原则如下。

1）出站方向防护进站处计轴至下一站进站计轴之前的区段。

2）进站方向防护上一站出站信号机处计轴至本站出站信号机计轴之前的区段。

3）线路上下行间存车线的无岔区段单独设置防护区域。仅有1 条存车线时，无岔区段可与下行线进站方向共同防护；线路间有2 条存车线时，两侧无岔区段分别与上下行进、出站方向共同防护。

4）正线与车辆段间的防护分界为进段信号机处计轴。

5）防护区域建立后，应允许单操该区域内的道岔。

那洪车辆段安全防护范围设置原则：停车列检库内，按照隔离栅栏隔开物理区域内的各股道，分开设置防护区域；咽喉区单独设置防护区域用来防护段内自动化区域内的所有轨道区段（除停车列检库和洗车线内的轨道区段）；洗车线内轨道区段单独设置防护区域。

1.2 防护场景举例

车站信号设备室内IBP（综合后备）盘设置工作人员防护设备，用来控制车站及区间相应区域的列车运行权限。防护设备与门禁系统联动且一一对应，仅在设备处于区间封锁状态位置后，专用门禁系统才能打开。

若有作业需要时，才需派遣维修人员进入全自动运行无人区域作业，作业步骤如下。

1）维修负责人应于施工开始前抵达车站，向工作人员申请办理施工登记手续。

2）车站工作人员在核对维修负责人所提供的有效证件以及施工申请单，确认无人区作业范围及影响后，方可允许其登记，并注明无人区作业范围。无人区施工作为封锁线路施工。

3）车站工作人员应及时将施工情况及范围告知行车调度员；行车调度员在确认施工范围及影响后，行车调度员通过TIAS（行车综合自动化系统）操作对作业范围进行道岔防护。

4）得到行调同意后，车站值班员触发施工区域的工作人员防护设备，向维修负责人发放无人区门禁卡和无线手持台，并安排维修人员下线作业。

5）维修负责人应与车站值班员确认工作人员防护设备在启用状态后，方可实施该施工作业，如安排维修人员下线路进行检修。

6）无人区施工作业结束后，由维修负责人注销施工，由车站值班员将启用的工作人员防护设备进行恢复操作；涉及行车设备的，必须通知使用单位确认设备正常。

7）维修结束，经车站工作人员同意后，维修负责人方可离开。

1.3 防护设备与门禁系统联锁

正线车站门禁系统可不做与防护设备的联锁电路，只需保证防护设备与门禁系统联动，且一一对应，启动后才能打开专用门禁系统。车站值班员在得到防护设备允许开启时，打开对应门禁系统，发送门禁可开启信息，工作人员可刷开对应门禁进入。

车辆段安全防护设备可纳入车辆段门禁系统，门禁系统设置与防护设备的联锁电路。信号系统向门禁系统实时提供安全防护状态。门禁系统控制器用来接收防护设备开关量的输出信号；只有防护设备开启后，对应门禁点的读卡器才验证授权，而当防护设备处于关闭状态时，对应特定的门禁点则无法使用任何门禁卡刷开。

南宁5 号线在项目实施阶段，参照北京燕房线全自动运行系统的建设经验，防护设备选择了人员防护开关（SPKS）。

2 南宁5 号线安全防护策略举例

当轨旁设备发生故障需要人员下轨作业时，首先由工作人员激活SPKS，轨旁ATP 系统生成防护区域，然后通过通信网络将信息传输给车载ATP 系统，防止列车进入，从而保证作业人员的安全。具体设置内容如下。

1）正线SPKS 设置于正线车站控制室IBP 盘，每侧站台设2 个。SPKS 开关采用钥匙开关，激活时钥匙不可拔出，对应表示灯显示红色；非激活时可拔出。同时设置SPKS 继电器，按故障-安全设计原则，常态得电吸起，SPKS 开关激活或故障时SPKS 继电器落下。SPKS 继电器落下时，即代表系统进行SPKS 防护。

在IBP 盘上设置SPKS 总旁路开关（非自复位，带铅封及指示灯，激活时为红灯），正线车站每个站台设置1 个旁路开关。SPKS 总旁路开关按下后，不能再办理SPKS 相关操作。如SPKS 开关因故障不能激活，此时如需进入区间作业，应人工保证安全。

2）那洪车辆段按功能划分为非自动化区域和自动化区域。自动化区域包含咽喉区、洗车线、停车列检库等。

停车列检库采用通透式隔离栅栏隔开，将列检库股道分为6 个区域。每个区域出入口设置1 个就地SPKS 开关，记为SPKS1～SPKS6。

咽喉区及洗车线各设置1 个SPKS 开关于车辆段DCC 控制室IBP 盘，记为SPKS7～SPKS8，其设置原则同正线。

停车列检库就地SPKS 开关使用不带钥匙旋钮开关，SPKS 旁路开关使用带钥匙旋钮开关。

3 人员防护开关的实现原理

SPKS 开关激活后，联锁系统自动建立防护分区并关闭相应进路始端信号机，同时将防护分区内的封锁状态告知ZC 系统，ZC 系统将区段封锁状态告知列车。已经进入防护区域的全自动运行列车和CBTC 级别的列车紧急制动停车后禁止列车启动。如果列车在紧急制动过程中全列车出清SPKS 防护区域，则在停车后自动缓解，并继续运行。

SPKS开关恢复后，已关闭的信号自动开放，全自动运行列车和CBTC 级别列车可以自动恢复运行。SPKS 激活与恢复不会导致列车的降级。

联锁系统根据SPKS 条件关闭信号机的原则：①后备级别进路，进路范围内（含保护区段）与防护分区有重合时，关闭进路始端信号机；②CBTC级别进路，正向进路范围内（不含保护区段）与防护分区有重合时，关闭进路始端信号机；反向进路原则与后备级别进路相同，即进路范围内（含保护区段） 与防护分区有重合时，关闭进路始端信号机。具体逻辑如下。

1）正线和车辆段自动化区域内根据实际设置不同的SPKS 防护区域，每个防护区域对应一个SPKS 按钮。

2）某一SPKS 开关激活后，通过继电电路采集其信息并传递给联锁系统，联锁系统对相应的SPKS 防护区域进行封锁。

3）联锁系统向轨旁ZC 发送SPKS 防护区域的封锁信息。

4）ZC 根据SPKS 防护区域的封锁信息，向防护区域内运行列车车载VOBC 发送紧急停车指令，ATP 系统根据指令停止运行列车。

5） 联锁系统同时会向TIAS 发送SPKS 防护区域的封锁信息，TIAS 在电子地图中进行标注。

6）该SPKS防护区域内作业完成后，SPKS开关关闭，通过继电电路采集其状态信息并传递给联锁系统，联锁系统对相应的SPKS防护区域进行封锁解除。

7）联锁系统向轨旁ZC 发送SPKS 防护区域的封锁解除信息。

8）ZC 根据SPKS 防护区域的封锁解除信息，向防护区域内运行列车车载VOBC 发送封锁解除指令，ATP 系统根据指令恢复运行列车。

9） 联锁系统同时会向TIAS 发送SPKS 防护区域的封锁解除信息，TIAS 在电子地图中进行标注修改。

4 电路设计举例

SPKS 由2 个开关组成，采用并联双断激活方式，即必须同时按压/转动2 个SPKS 才能激活相应防护功能，转动单个开关或单个开关故障，均不能激活防护功能。

正线车站、车辆段咽喉区和洗车线上的SPKS开关设置在室内IBP 盘上，正线每个车站设置1 个总旁路开关SPKSPLA。SPKS 继电器平时得电吸起，表示SPKS 处于关闭状态，此时不允许有人进入SPKS 防护区域；当SPKS 开关打开或者SPKS继电器故障落下时，SPKS 处于开启状态，此时允许有人进入SPKS 防护区域，中断正常运营。

当SPKS 开关激活后无法恢复或因SPKS 开关本身故障导致SPKS 继电器落下时，可通过SPKS总旁路开关临时使SPKS 继电器得电吸起，待更换SPKS 开关后恢复SPKS 总旁路开关状态。

SPKS 控制电路见图1。

每个SPKS 对应设置1 个表示灯，当某一SPKS 继电器吸起，位于启动状态时，对应的表示灯点亮，并设置1 个总试灯按钮，可对所有的SPKS 继电器表示灯进行试验。SPKS 试灯电路见图2。

联锁系统采集SPKS 继电器及SPKSPLA 继电器前、后两组接点，满足SPKS 联锁采集电路可靠性的要求。联锁采集电路见图3。

图2 SPKS 试灯电路图

图3 SPKS 联锁采集电路图

5 结束语

人员防护开关SPKS 是全自动运行系统新增的功能之一，在实际应用中有很多种方案，本文结合南宁5 号线的工程实施方案，提供了一种思路。

SPKS 相关控制电路依据故障-安全原则，采用双断法设计，SPKS 开关状态及SPKS 旁路开关状态应在值班员操作工作站及中心调度工作站进行显示，联锁系统应对SPKS 开关状态及SPKS 旁路开关状态进行记录。联锁系统向ATP 系统提供SPKS 信息以给出列车移动授权，保证列车及工作人员的安全；联锁系统向TIAS 系统提供SPKS 信息用以监测运行状态。

南宁5 号线项目实施过程中也扩充了一些安全防护思路，比如SPKS 与门禁系统的联锁应用到正线车站，车站SPKS 旁路开关区分上下行设置等问题，这些需要结合调度、运营维护等方面综合考虑。