地铁全自动驾驶车辆基地自动驾驶区安全防护系统研究

林肯

摘要：基于全自动驾驶车辆基地自动驾驶区采用的物理隔离方案及安全防护存在的现状问题，针对不同作业人员进出该区域的作业场景，拟定不同作业人员的管控策略。提出了一种基于智能门禁和逻辑联锁控制技术的安全防护系统方案，并介绍了该系统的各子系统组成以及各作业场景下的安全联锁关系。

关键词：地铁；全自动驾驶；车辆基地；自动驾驶区；安全防护系统

引言

全自动驾驶（FAO）技术在城市轨道交通的应用越来越广泛，目前国内各大城市已将FAO系统建设纳入规划。为此，车辆基地将划分为人工驾驶区域和自动驾驶区域。其中，自动驾驶区域与正线一样，需纳入FAO模式管理中。列车的运行由信号系统控制完成，无需人工干预，正常运营期间不允许人员随意进入自动驾驶区域。但对于列车的日常维护而言，则不可避免地需要人工驾驶完成，因此作业人员在该区域存在人车冲突的安全风险，这也造成了自动驾驶区作业人员管理的困难。目前国内建设的FAO车辆基地自动驾驶区多采用物理隔离措施，依靠人工管理的方式。但该种方式存在非作业人员误入作业区域、作业人员滞留作业区域等诸多风险。针对自动驾驶区内的人员管理，本文提出一种集安全联锁控制、门禁控制、图像监控及安全警示等功能于一体的自动驾驶区安全防护系统。

1全自动运行总平面设计

全自动运行区域从正线拓展延伸至那洪车辆基地，那洪车辆基地设计时除满足常规有人驾驶段、场检修、工艺的运营需求的基础上，还需满足:设置全自动运行区域(亦称“全自动无人驾驶区域”)和非全自动运行区域(亦称“有人驾驶区域”)。无人驾驶区域一般为停车列检、洗车、信号转换等自动运行的区域;有人驾驶区域一般为周月检、静调、吹扫、定临修、架大修、不落轮镟、试车等非自动运行的区域。

2地铁全自动驾驶车辆基地自动驾驶区安全防护研究

2.1显示调度子系统

显示调度子系统以PLC（可编程逻辑控制器）网络控制系统为核心，通过自动检测设备，对车辆停留、台位占用、隔离开关位置、接地状态、防护分区内有无人员及作业人员状态等信息进行自动读取和记录，在调度室的显示终端大屏上进行实时显示。该系统主要由显示调度主机、调度显示屏、音频广播系统、操作台、微机柜及各级检测单元等组成。调度控制软件运行后，软件界面可显示下列信息：车辆进出状态，隔离开关分合闸状态，自动接地杆接地状态，安全作业门指示灯状态。系统的显示界面根据库内状态实时变化，调度人员可以观察库内各股道列检台位的作业情况。

2.2中央控制单元（CCU）

CCU主要功能是对列车网络通信进行管理，并同时对牵引指令、制动指令、快速制动指令和车门控制指令等进行控制。CCU收集列车上所有微机及非微机控制系统的状态、故障等信息，进行综合诊断处理，将诊断结果在HMI进行信息显示，供登车司乘人员准确判断列车的运营情况，并记录故障信息。车辆配备两个具有冗余功能的CCU，其中一个处于强主状态，执行MVB网络通信管理功能，既接收也发送数据。另外一个处于弱主状态，只接收但不发送数据。当强主故障或者离线时，弱主立即转为强主状态，执行强主所有的功能。同时，该项目的CCU集成数据记录仪ERM功能，具有独立的存储模块，采用先进先出方式，能够记录超过48h的事件数据，同时能存储超过1000条的故障信息，同时可为这些故障信息配置环境数据，以辅助用户分析故障发生原因。

2.3门禁控制子系统

停车列检库中各防护分区出入口处均设置门禁控制子系统。　　门禁控制子系统由门禁控制主机、指纹识别仪、状态指示灯、门锁、防尾随系统等组成，每个防护分区的门禁控制子系统彼此独立。门禁控制子系统具有生物识别功能，提前录入作业人员信息，并与检修作业计划管理等系统关联。当进入门禁控制区的人员无作业任务或作业任务与该作业区域不符时，禁止打开门锁。门禁控制子系统还具有计数与防尾随功能，采用光电传感器⁃智能图像分析技术，统计出、入防护分区人员的数量，确保出、入防护分区人员一致；当发生尾随时，现场声光报警并自动记录尾随录像，同时通过语音提示调度室，调度人员可通过调取尾随视频进行确认。门禁控制子系统与接触网是否带电逻辑联锁，当作业分区隔离开关未分闸或接地杆未接地时，该分区门禁禁止开放，实现了作业分区的供电安全，并通过显示调度系统实时显示该分区接触网带电状态与人员状态，从多角度保证作业分区的人员安全。

2.4安全联锁控制子系统

安全联锁控制子系统主要实现信号、隔离开关、接地、门禁等设施间的互联互锁。该系统主要由操作终端、接口柜、车位传感器、报警设备等组成，各防护分区安全联锁控制子系统彼此独立。操作终端是安全联锁控制子系统的人机接口，通常置于调度控制室，用于设备操作员进行确认操作。接口柜内设置有安全继电器和相关的安全逻辑控制单元，用于接收操作终端的指令并驱动隔离开关、信号机等动作，并采集相关设备状态发送给操作终端。车位传感器用于检测车辆是否到达库门前和是否驶入台位。报警设备用于警示该系统相应的动作状态和其他不正常的状态。各设施之间的联锁关系如下：1）合闸条件如下：门禁控制子系统检测自动驾驶区无人；监护员通过视频监控认为可以合闸（受电弓升弓）；自动接地杆已摘（收到位）；按下报警按钮后，声光报警响30s同时进行广播提示。上述条件均具备，且可合闸红色指示灯亮后，按下隔离开关闭合按钮，隔离开关才能闭合。2）监护员通过视频监控认为可以分闸（受电弓降弓），按下报警按钮后，声光报警响30s；同时进行广播提示，分闸黄色指示灯亮后，按下隔离开关断开按钮，隔离开关才能断开。3）隔离开关合闸，则隔离开关合闸红灯亮，LED（发光二极管）显示屏显示“有电”，相应股道检修台位的作业门锁闭，作业门指示灯红灯亮。4）当隔离开关分闸且自动接地杆接地，以及LED显示屏显示“无电”、门禁作业门解锁、作业指示灯绿灯亮时，作业人员方可刷卡进入防护分区。5）隔离开关分闸到位并验证无电，且经操作人员确认后，自动接地杆可以挂杆。6）隔离开关分闸到位并验证无电，防护分区无人员作业，经操作人员确认后，自动接地杆可以摘杆。隔离开关闭合和分闸操作与门禁状态、接触网带电状态、库内动车信号等的联锁关系如图1-2所示。

图1　隔离开关闭合安全联锁关系示意图

图2　隔离开关分闸安全联锁关系示意图

结语

本文通过对当前地铁FAO车辆基地自动驾驶区的安全管控现状进行分析，针对存在的安全隐患，针对性地提出了以信息化、智能化技术为核心的安全防护系统，有效弥补了传统车辆基地自动驾驶区人员管控与安全防护的短板。通过预留接口，实现了安全防护系统与车辆基地内其他管理系统的数据联通与功能互补，为车辆、设备及人员的安全提供了有力保障。

参考文献

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