全自动系统接触网失电故障应急处理联动方案研究与分析

张晓斌，黄 健，袁大鹏，孙红叶

（1.天津市地下铁道集团有限公司，天津 300011；2.交控科技股份有限公司，北京 100070）

接触网是地铁运行的重要根本，也是地铁列车的主要牵引力，如果接触网失电，那么地铁列车就会直接停止，不论是停在隧道还是站台，对于列车上的乘客还是后续的车辆都是极大的威胁。通过调查了解，近几年，我国的城市地铁出现过几次接触网失电故障，不但对于后续列车行驶造成了很大的影响，而且还需要大量的人力物力进行列车施救，列车乘客疏散等，稍有不慎，就会直接导致城市地铁列车发生重大事故。所以，如何才能在接触网失电情况下，全面把控故障应急联动处理，这是非常重要的。本文将详细探讨具体的接触网失电故障应急联动处理内容。

1 接触网失电故障联动处理方案

1.1 方案概述

在地铁线路中，接触网失电故障会导致该接触网供电区域发生列车瘫痪、列车晚点等重大运营事故，严重影响当日运行图计划。载客列车由于接触网失电导致在区间故障运行，除区间紧急疏散救援手段外，本文重点分析研究讨论在接触网失电场景下，增加调度人员向信号系统下发联动扣车指令，在失电区域内的列车向中心申请，进入蓄电池牵引模式，继续运行至下一站在站台进行故障列车救援的手段，用于提高救援的安全性和可靠性[1]。

1.2 基本流程

步骤一当线路上的载客列车发生接触网失电故障，电力调度第一时间与PSCADA（电力监控系统）进行故障信息确认。

步骤二收到某区域接触网失电故障准确信息后发送至综合监控系统。

步骤三综合监控系统在收到接触网失电状态后，向ATS 系统发送接触网失电状态信息，联动进行下一步处理。

步骤四ATS 系统在接收到接触网失电状态后，弹出确认对话框，提示中心调度人员是否进行扣车操作，扣车站台为报告接触网失电区域的上一个站台，扣车区域区分上下行，若单边失电只扣一个方向列车，尽量减少故障影响范围[2]。

步骤五中心调度人员根据车辆行调及行调接触网失电报警信息，判断是否需要进入蓄电池牵引模式，若判断需要进入蓄电池牵引模式，人工通过行调工作站下发“进入蓄电池牵引”命令。若判断不需要进入蓄电池牵引模式，则根据运营指挥策略人工上车进行救援处理。

步骤六当进行蓄电池牵引模式时，ATS 系统将中心调度人员下发的蓄电池牵引模式指令发送至车载VOBC，车载VOBC 将命令发送至车辆TCMS，车辆TCMS 在收到“进入蓄电池牵引”命令后，判断是否具备进入蓄电池牵引模式条件[3]。若车辆系统判断满足进入蓄电池牵引模式，则车辆TCMS 反馈进入蓄电池牵引模式；若车辆系统判断不满足进入蓄电池牵引模式条件，则车辆TCMS 向信号系统反馈进入蓄电池牵引模式失败。

步骤七在蓄电池牵引模式下，列车运行至下一站，到达站台后VOBC 保持车门打开不关闭状态。中心调度人员派人对乘客进行站台疏散。

步骤八疏散完成后，中心调度人员通过ATS发送命令至VOBC，VOBC 向车辆TCMS 申请退出蓄电池牵引模式。车辆系统根据实际情况判断是否具备退出蓄电池模式条件，并将结果通过VOBC 反馈至ATS。ATS 系统收到允许退出蓄电池模式指令后，向中心发送弹窗提示，中心调度人员点击确认，列车执行退出蓄电池牵引模式指令。

步骤九此时列车在站台上是否关门发车由中心行调人员参照相应的应急措施处理预案后手动执行[3]。

1.3 异常场景

（1）若信号系统与综合监控系统间通信中断，信号系统在界面产生与综合监控通信中断报警，无法传输接触网失电报警信息，此时发生过接触网失电故障需由人工进行安全防护。

（2）若信号系统与车辆系统间通信中断，信号系统在界面产生与车辆系统通信中断报警，无法传输是否进入蓄电池牵引模式信息，此时发生过接触网失电故障无法进入利用蓄电池牵引模式进行区间救援，需由人工进行安全防护。

接触网失电故障联动处理方案架构数据流如图1所示。

图1 接触网失电故障联动处理方案架构数据流Fig.1 Data flow of catenary power loss fault linkage processing scheme architecture

1.4 注意事项

（1）VOBC 向ATS 申请进入蓄电池模式的2 个条件：①车辆TCMS 申请进入蓄电池模式；②检测到车辆处于零速状态。

（2）扣车操作由综合监控发送的联动命令触发，进入蓄电池驾驶模式由车辆检测到接触网失电状态触发。

（3）当完成站台救援疏散后，需人工认定具备发车条件后，进行关闭车门操作，同时需确认已退出蓄电池模式才能允许发车运行，此过程安全均由人工保证。

（4）由于蓄电池电量大多不支持运行整个区间到下一站，当列车采用蓄电池模式运行至下一站后，需人工上车处理，人工确认具备发车条件后，进行关闭车门操作，同时需确认已退出蓄电池模式才能允许发车运行，此过程均由人工保证。

2 研究内容

2.1 研究发现

（1）接触网失电是地铁运行的重大故障，直接导致列车没有牵引力，由此可以造成行驶的列车无法前进，有可能停在隧道的每一个位置，如果停止在站台附近，需要立刻进行乘客的疏散，同时扣停后续车辆，如果停止在隧道中间，对于疏散乘客将会产生极大影响，给客运组织造成很大障碍，而且后续车辆如果不能及时扣停，一旦发生前后车追尾，将会造成更为严重的地铁事故。因此，对于接触网失电故障来说，需要高度重视，避免出现不可挽回的损失[4]。

（2）全自动系统的接触网失电故障，可以通过信号ATS 系统快速锁定接触网失电的位置，同时对后续车辆进行自动扣车，而且ATS 系统还可以准确定位上下行扣车的区域，这样可以尽最大可能减少接触网失电带来的影响。另外接触网失电故障可以通过电力监控系统进行实时监控，ATS 系统可以通过中心调度进行实时观察，两大系统可以通过综合监控系统进行数据传递，从而真正实现全自动系统接触网失电故障的联动处理。

（3） 指挥中心会根据现场情况进行列车上乘客人员的救援，不论是因为失电造成的列车停靠在哪里，隧道中间或者站台附近，指挥中心都可以指挥司机以及邻近车站的站务人员第一时间进行列车上人员的疏散，同时对于后续扣停车辆上的乘客，通过站务人员做好解释工作，进行乘客疏导，这样不但可以避免运营出现混乱，而且对于地铁运营指挥提供有力保障，进一步降低接触网失电造成的运营影响。

（4）全自动系统接触网失电故障应急处理中，列车的牵引存在2 种模式，一种是正常的接触网电力牵引，另一种是列车蓄电池牵引模式。一旦接触网发生失电，列车的牵引模式可以根据实际情况进行改变，只需要中心调度根据实际情况要求司机进行牵引模式的切换，从而保障无接触网牵引的列车可以通过蓄电池电力牵引的方式将列车行驶到最近的站台停靠，这样可以为乘客疏散提供最大帮助。众所周知，一旦列车没有蓄电池牵引，接触网失电之后，列车将会停靠在隧道中间，这样对于列车上的乘客救援会造成极大的不便，因此，应急情况下的蓄电池电力牵引可以为全自动系统接触网失电故障应急联动处理提供最大帮助[5]。

2.2 研究限制

本文对于全自动系统接触网失电故障应急联动处理的方案进行了详细的研讨，对一旦出现接触网失电之后的情况进行分析，同时对具体的实际操作步骤进行研判，整体来说，基本上涵盖了接触网失电故障之后，全自动系统应急联动处理的基本内容，但是在方案的讨论过程中，还是存在一定的研究限制，具体体现如下：

（1）本次研究的车辆主要有2 种牵引模式，一种是接触网供电牵引模式，一种是列车蓄电池牵引模式，一旦接触网供电牵引模式出现故障，那么就可以转换到列车蓄电池的牵引模式。近几年，我国的蓄电池发展速度比较快，蓄电池可以作为列车的牵引模式之一，但是它能否真正支持列车在无接触网牵引模式下行驶到就近站台，这是需要计算的，因此，蓄电池作为列车后备牵引模式来说，可行性还需进一步确认。

（2）接触网失电故障如果只是涉及到相对比较小的范围区间，那么信号ATS 系统可以进行全方位的监控，如果接触网大面积失电，那么这种方式还需进一步斟酌。另外，在列车失去牵引之后，需要指挥中心人员与客运人员相互配合，对停靠在隧道中的列车乘客进行救援，此外，通过ATS 系统对后续列车进行扣停。因此，涉及到营救方面的内容，指挥中心人员与客运人员还需进一步细化营救方案和内容，如果单从功能方面，全自动系统接触网失电故障应急联动处理方案是相对可行的。

（3）对于接触网失电故障恢复之后区间是否可以正常运行，列车是否可以切换到正常模式，ATS系统是否放开扣停车辆，上述这些确认内容需要指挥中心与客运人员、供电中心、车辆维修人员的共同评估。尤其是ATS 系统的扣停车辆能否继续行驶，需要对问题区间二次确认，如果一切恢复正常，列车可以依靠接触网供电牵引正常行驶，待所有设备恢复正常之后，才能放开问题区间，恢复正常运行。总而言之，对于全自动系统接触网失电故障应急联动处理方案来说，需要充分研讨，而且方案内涉及的人员比较多，例如客运人员、指挥中心人员、列车司机、供电甚至信号专业维修人员，上述人员需要通力合作，全面把控接触网失电故障的应急联动处理，确保地铁运行的高效和稳定。

3 结语

全自动系统接触网失电故障应急联动处理通过电力调度，综合监控系统以及信号ATS 系统来实现故障隧道内列车的运行控制，同时扣停后续列车的行驶，这样可以为地铁列车的安全保驾护航。另外，指挥人员可以通过全自动系统的实时监控来完成整个接触网失电故障的全程把控，通过与客运人员的相互配合完成应急故障下的救援工作，最大程度降低影响，确保地铁运行的安全和稳定，为地铁的快速发展提供保障。