全自动运行系统逃生门车门紧急解锁方案研究与分析

张焕增，杨培盛，景元广，李茂强

（济南轨道交通集团有限公司，济南 250061）

全自动运行系统目前涵盖7 个专业，31 个子系统内容，通过这些系统的组成，形成一个复杂的体系，从而确保轨道交通的有序运行。为了确保全自动运行系统的稳定运行，全自动系统也会模拟各种故障来实现各个系统的自动联动处理，由于不同的故障，不同的处理方式[1]，接下来，将详细分析一下如何在应急情况下，信号联动其它子系统，确保在紧急情况下，可以快速完成乘客的疏散工作。

本文的研究目的也是模拟在极端场景下，应急启动措施，需要将逃生门/车门打开及时疏散乘客。在列车车载设备接收到逃生门/车门打开的信息之后，车载设备会将逃生门/车门打开请求信息进行处理，从而确保乘客的尽快疏散。

1 紧急解锁方案

1.1 方案概述

在如火灾、积水等极端场景下，列车上紧急手柄被扳至请求位逃生门/车门请求装置被触发，车载信号设备接受到逃生门/车门紧急解锁命令，车载VOBC 判断当前为零速后向控制中心发送解锁授权申请，调度人员根据实际情况进行是否接受申请的相关操作。

逃生门/车门解锁申请建立成功后，VOBC 主动向ZC 申请建立防护分区。防护分区建立成功后车辆输出逃生门/车门紧急解锁授权命令，同时VOBC向TIAS 发送区间疏散模式命令，TIAS 联动该区间两端的站台扣车且封闭该区间。中心调度可通过远程使用列车广播和对讲系统安抚车厢乘客或指导乘客进行疏散操作。

1.2 基本流程

步骤1列车在运行过程中，逃生门/车门紧急解锁手柄被扳至请求位时，车辆TCMS 经VOBC 向控制中心TIAS 发送报警信息，车辆TCMS 在判断列车当前速度为零速后持续向VOBC 发送逃生门/车门解锁授权申请直至申请取消或授权、禁止；

步骤2VOBC 判断列车零速后向控制中心发送逃生门/车门紧急解锁授权申请，同时启动超时允许授权处理，若在超时时间内未收到TIAS 回复则主动向车辆发送逃生门/车门紧急解锁允许授权。在界面弹出授权申请弹框，显示超时允许倒计时。调度人员根据列车情况在规定时间内选择授权或禁止逃生门/车门解锁。TIAS 允许VOBC 交互操作确认方式采用二次确认手段进行授权或禁止操作；

步骤3VOBC 判断在如下情况下主动向ZC申请建立应急场景下防护分区：①逃生门/车门紧急解锁授权二次确认成功后；②逃生门/车门紧急解锁授权申请超时；③列车在区间零速逃生门打开，VOBC 输出紧急制动；

步骤4此时需要在区间停车进行紧急疏散，行调主动发起区间疏散命令，VOBC 反馈区间疏散模式成功后，处于区间疏散模式的列车车次窗特殊显示并运行至疏散停车点进停车疏散。行调操作员可通过TETRA（陆上集群无线电）对该列车进行重复广播；

步骤5行调下发区间疏散指令后，自动弹出进入该区间的出站信号扣车命令对话框。行调操作员确认后将下发中心扣车指令。将双向站台驶往该区间的列车扣在站台使其不能驶入区间；

步骤6列车反馈即将停靠的区间疏散平台每1 秒闪烁1 次，提示该列车即将在该区间疏散点进行疏散。同时进入区间疏散模式的列车车次窗使用不同的颜色或状态与其它正常列车区别显示。列车在区间疏散平台停准停稳后，ZC 根据列车的区间疏散停车区域属性建立对应的防护区域，如图1所示。

图1 ZC 计算的防护区示意图Fig.1 Schematic diagram of protection zone calculated by ZC

①若防护区域只在本ZC 内，则进入区间并且接近区间疏散平台ZC 防护区域的列车，MA 将回撤至ZC 防护区域边界进行停车，并且给疏散列车回复疏散防护区域建立成功同时将疏散列车ID 和对应的逻辑区段ID 实时发送给中心TIAS 显示；

②若防护区域涉及到相邻ZC 区域时，则进入区间并且接近区间疏散平台ZC 防护区域的列车，MA 将回撤至ZC 防护区域边界进行停车。本集中区ZC 给相邻ZC 发送疏散区域建立成功，收到相邻ZC发送的疏散区域建立成功时，给疏散列车回复疏散防护区域建立成功，同时将疏散列车ID 和对应的逻辑区段ID 实时发送给中心TIAS 显示；

③若对向列车驶入ZC 防护区域需进行紧急制动，需人工降级为RM 驾驶列车驶离防护区域；

④若在列车停车欠过标时，不向ZC 申请建立区间疏散防护区，等待列车在区间疏散点停稳停准后向ZC 申请建立区间疏散防护区进行疏散处理，当列车进入区间疏散模式时防护区内外的列车的行驶状态示意如图2所示。

图2 列车的行驶状态示意图Fig.2 Schematic diagram of train running state

步骤7行调人员确认防护分区内的列车全部施加紧急制动，防护分区外MA 回撤到防护分区边界处，向车载VOBC 申请停车保证。建立完成后VOBC 向车辆输出逃生门/车门解锁授权命令。此时与逃生门解锁授权命令不同的是，当车门紧急解锁情况下由VOBC 根据电子地图中配置的疏散平台侧，给出对应的开门方向[2]。TIAS 收到VOBC 逃生门/车门允许解锁状态信息后联动列车所在区间来车方向两端站台扣车；

步骤8中心乘客调或可通过TETRA 实现与乘客直接对讲并进行疏散指导，区间疏散路线应在沿线均设置标识。同时，中心通知工作人员根据应急处理流程接引乘客，乘客根据广播提示进行疏散。当该列车紧急情况已处理完成，现场人员与行调沟通确认疏散已完成，司机上车打开钥匙列车降级并关闭车门后，通知行调在TIAS 界面选中该列车取消疏散模式，进行区间疏散的平台将停止闪烁，车次窗恢复正常。该区间疏散指令设置的相关扣车指令应当人工依次取消，由中心调度人员人工取消ZC防护分区，人工驾驶运行至下一站。

1.3 异常场景

（1）VOBC 判断列车存在以下任一条件时则立即停止向中心发送逃生门/车门紧急解锁授权申请：

①列车零速；

②TCMS 取消解锁申请；

③VOBC 发送重启指令；

④列车转为非FAM/CAM 模式。

（2）VOBC 判断与TIAS 通信中断时则延时输出车门允许解锁指令，此时TIAS 立刻终止二次命令下发流程；

（3）VOBC 判断非零速或重启后，逃生门/车门解锁申请命令失效；

（4）VOBC 经过计算不能在区间疏散平台位置停车时直接驶往下个疏散平台或站台，同时向TIAS反馈区间疏散点无效；

（5）若该疏散平台所在进路未办理时，需由中心人工办理该进路；

（6）列车处于区间疏散模式但由于车辆火灾或设备故障而断电或宕机后。中心调度确认列车故障已恢复列车自动取消区间疏散模式。该列车人工驾驶进行区间疏散点进行疏散，疏散完成后由中心调度取消ZC 防护区域；

（7）人工确保列车没有完成区间疏散作业前，不能取消相关扣车作业以及区间疏散命令。

紧急解锁方案整体系统架构数据流如图3所示。逃生门/车门紧急解锁方案的优劣势对比分析如表1所示。

图3 紧急解锁方案整体系统架构数据流Fig.3 Data flow of overall system architecture of emergency unlocking solution

1.4 注意事项

（1）VOBC 在输出车门解锁授权命令的过程中如发生如下情况则立即撤销车门解锁授权命令：ZC防护分区取消；列车转为非全自动模式；中心二次确认主动取消车门解锁授权命令。

（2）在中心TIAS 执行区间疏散功能时，行调通知车站值班人员按下列车所在区域对应SPKS 按钮。

（3）列车驶往区间疏散期间，中心乘客调人工向车辆广播，远程知道乘客处理紧急突发状态以及安慰乘客。

2 研究内容

2.1 研究发现

在实际的应急情况下，乘客如果主动下发逃生门/车门的请求，就会起到全自动的联动效应，信号系统等会进行二次确认，建立相关的防护区域，列车会执行扣车等操作，凭借着系统之间的相互协调，从而处理逃生门/车门请求信息，控制中心通知工作人员对乘客进行应急引导，乘客根据广播的提示内容进行紧急疏散，从而确保在最短的时间内，乘客得到逃生的机会。

2.2 研究贡献

（1）高度自动化、深度集成

列车全自动控制系统集成了信号、车辆、监控以及广播等系统进行互联互动，全面提升列车在运行过程中遇到紧急情况的应急水平。

（2）完善的安全防护

对于在应急情况下的防护等级提升了一个档次，也为在应急情况下，乘客可以快速逃生争取了时间，降低了人为操作的失误。

（3）丰富的中心功能

全自动列车控制中心提升了控制能力，可以对列车进行全面的监控，这样增加了列车的检测和维护调度的能力，对于确保列车的稳定运行提供了最大的帮助。

2.3 研究限制

列车在区间停车的时候，ZC 会根据列车的区间位置建立防护区域，一旦ZC 在这个时候出现故障或者重启，那么建立好的防护就会消失，因此，在列车控制方面，存在一定的安全隐患，所以在这个时候，ZC 区域控制器的稳定性是需要把控的。

紧急情况下，一旦逃生门/车门请求信息没有被处理或者相关的逃生门/车门信号没有发出，那么请求装置就没有被激发，从而对疏散工作造成一定的安全隐患。对于运营单位来说，需要多次模拟，加强应急演练的力度，提升司机在紧急情况的应急处理水平，为乘客的安全逃生争取一定的时间。

非紧急情况下，一旦逃生门/车门请求信息被触发，也会对列车速度造成影响，因此，逃生门/车门请求信息发出的时候，需要对信息进行二次确认，这样也对误触发情况上了一道保险，对于避免触发影响运营有着很大的帮助。

区域控制器在重启之后，建立的防护区域就会消失，这样对于进入扣停的列车就会造成一定的安全威胁。在应急情况下，运营人员需要对疏散区域进行登记同时通报控制中心，避免有列车进入疏散区域，这样即使ZC 出现故障或者重启，对于疏散区域也不会有任何的影响，不会影响逃生人员的安全。

3 结语

通过对应急场景的模拟提出了乘客主动申请逃生门/车门紧急解锁处理方案，经过各系统理论逻辑的推理和现场功能的实践验证，得出该方案能够有效地提高在应急场景下的疏散能力，更有效地保障乘客的人身安全，该项新技术也在大面积的推广应用其他城市全自动驾驶线路上，大大提升了列车控制能力，打造更加安全可靠的全自动运行系统。