地铁信号系统站台紧急制动有效范围对比研究.pdf

2023 年 9 月第 59 卷 第 9 期铁 道 通 信 信 号Railway Signalling&CommunicationSeptember 2023Vol.59 No.9地铁信号系统站台紧急制动有效范围对比研究张昱敏摘 要：针对城轨交通领域列车驶离站台时，因突发紧急情况，乘客拉下车厢内紧急制动阀运营场景，对信号系统施加紧急制动的有效范围进行讨论。通过紧急制动停车后车体留存在站台有效区域的长度，推导出信号施加紧急制动的有效范围；对比至少有一扇车门在站台有效区域、至少有一扇车门在站台门有效区域和至少有一节车厢在站台门有效区域等3种方案的优缺点，以此作为运营管理重要的参考依据。关键词：城市轨道交通；运营管理；信号系统；紧急制动阀；站台门中图分类号：U231+.7 文献标识码：A Comparative Study on Effective Range of Platform Emergency Braking in Subway Signal SystemZHANG YuminAbstract：Aiming at the operation scene of that passengers pull down the emergency brake valve in the carriage due to sudden emergency situations when the train leaves the platform in the field of urban rail transit,the effective range of emergency braking applied by the signal system is discussed.The effective range of emergency braking applied by the signal is derived from the length of the effective area reserved by the train body at the platform after emergency braking.And the advantages and disadvantages of three schemes that at least one door in the effective area of the platform,at least one door in the effective area of the platform door,and at least one carriage in the effective area of the platform door are compared,which can be used as an important reference for operation management.Key words：Urban rail transit；Operation management；Signaling system；Emergency brake valve；Platform door在地铁列车运行过程中，信号系统对列车自动化控制、运行过程监控，以及安全防护等具有非常重要的作用，行车组织计划能否实现必须依靠信号系统 1。对于一些突发情况，如车内乘客发生意外需要紧急下车、车厢内部异常需要疏散乘客下车、车门和站台门之间存在异物影响人员安全或行车等，列车司张昱敏：卡斯柯信号有限公司 工程师 200072 上海收稿日期：2022-06-02引用格式：张昱敏.地铁信号系统站台紧急制动有效范围对比研究J.铁道通信信号,2023,59(9):59-62.Citation：ZHANG Yumin.Comparative Study on Effective Range of Platform Emergency Braking in Subway Signal SystemJ.Railway Signalling&Communication,2023,59(9):59-62.DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-09.22194扫码浏览下载59铁道通信信号 2023年第59卷第9期机和站台值班员如不能及时发现险情，则乘客紧急制动阀设置就起到了关键作用。乘客紧急制动阀一般设置在每扇车门边上或方便乘客触及的地方，并带有铅封防止乘客误触碰 2。当紧急制动阀被拉下后，在信号系统设计的有效区域，列车将触发紧急制动，而各地对于紧急制动触发的有效区域定义不同。目前一些新建线路已在全线区间铺设疏散平台3，在遇到险情乘客拉下紧急制动阀后，一般信号系统均设计全线（包括区间和站台）为触发列车紧急制动区域，当列车停稳后，乘客可以就近从指定的逃生门下车，并通过逃生平台进行疏散。而一些老旧线路，由于区间未设置疏散平台，同时线路区间的灯光也相对昏暗，不利于疏散4。因此信号系统仅将站台有效区域设计为触发列车紧急制动区域，区间遇到险情时，不触发紧急制动，列车将持续运行至下一站台进行人员疏散。本文主要针对将站台有效区域设计为触发列车紧急制动区域的情况，分别在信号系统能够保证至少一扇车门在站台有效区域、至少一扇车门在站台门有效区域和至少一节车厢在站台门有效区域的情况下，进行计算、对比分析。1计算原理1.1计算原则信号系统定义的站台有效区域为一个疏散安全距离。当列车驶出站台的距离与运营停车点的距离小于该疏散安全距离，同时乘客紧急制动阀被激活时，信号系统应触发紧急制动使列车停止，用于列车紧急防护和乘客疏散。该疏散安全距离能够保证在最不利条件下，从列车采取紧急制动至列车完全停下后，列车仍然至少有一部分区域留在站台，保证人员疏散安全。如果超过该距离，信号系统不会触发紧急制动，列车将继续运行至下一个站台进行停车。1.2计算过程整体计算示意见图1，具体计算过程为D有效=D车长-D车体-D紧制（1）式中：D有效为乘客紧急制动阀有效距离，即停站列车在启动后到乘客紧急制动阀被拉下后，能够触发列车紧急制动的最大距离；D紧制为列车在紧急制动后运行的距离；D车体为车体留存在站台有效区域的长度；D车长为电客车全长。D有效=12(a+a)t2（2）D紧制=()a+a t+()a+a t1+a()t2-t122()aEB+a+(a+a)tt1+12(a+a)t21+(a+a)t+(a+a)t1(t2-t1)+12a(t2-t1)2（3）式中：a为列车的最大牵引加速度；a为列车所在区段综合坡度和重力加速度的合成加速度，下坡为正值，上坡为负值；aEB为列车的保障制动率；t为列车从发车到乘客激活紧急制动阀的时间；t1为列车收到紧急制动命令到切除牵引的延时；t2为列车收到紧急制动命令到制动完全施加的延时5。由式（1）、（2）、（3）可计算出t，进而求出激活紧急制动阀对应的信号系统授权立即制动的最远距离 D有效，即当紧急制动阀被激活时，列车从站台停车点发车后运行距离未超过 D有效时，列车将触发紧急制动6。2方案对比对于当列车在站台区域发生紧急状况，乘客拉下列车紧急制动阀，在最大下坡和最差制动率等极端情况下，信号系统可以保证列车紧急制动停车后，车厢或车门留存在站台有效区域的范围，各地运营管理方都非常重视，至少有3种方案值得对比、分析探讨。2.1方案一2.1.1计算方式确保当乘客紧急制动阀被激活后，至少有一扇车门在站台有效区域。D车体=车构面到车端长度+第1扇车门边缘的距离。方案一计算示意见图2。2.1.2场景分析乘客紧急制动阀被拉下后，假设在最差情况下，列车紧急制动停车，仍有一扇车门留存在站台有效区域内。此时，乘客可旋转列车内紧急开门旋钮，手动打开车门，依次从司机登车平台进行疏散。该场景问题分析：1）由于司机登车平台不是通常情况下的列车站台D紧制D有效D车长车移动距离D车体乘客紧急制动阀被拉下图1 整体计算示意60Railway Signalling&Communication Vol.59 No.9 2023和站台乘客交换区域，乘客会暴露在轨行区，可能会错误进入隧道区间，造成疏散时的混乱。若列车为“三轨”供电方式（在钢轨边的供电轨），一旦乘客误触，将造成重大人员伤害7。2）一般司机登车平台和乘客交换区域是有玻璃门隔断，需要特殊的门禁卡。乘客从司机登车平台疏散时，需要等待站台值班员释放门禁，影响疏散的及时性，可能会造成拥堵。3）一些城市的运营管理，允许列车倒退一定距离（一般为5 m），司机可以手动驾驶列车，将列车退行至最后一扇车门与站台第一扇站台门对齐，以便乘客疏散。但倒车时需要司机和站台值班员不断沟通，确认车门与站台门是否已对准，是否具备开门条件，这一过程可能会造成疏散的延误。另外，当车门和站台门之间存在异物时，则无法使用列车退行方式。该方案虽存在较多问题，但车体留存在站台有效区域的长度 D车体比较短8，而乘客紧急制动阀有效距离 D有效较长，信号系统可以在站台较大范围内介入，对列车采取紧急制动措施。2.2方案二2.2.1计算方式确保当乘客紧急制动阀被激活后，至少有一扇车门在站台门有效区域（即站台两端之间的站台门范围，不包含司机登车区域）。D车体=2（车构面+车端到车门中线的距离）。方案二计算示意见图3。2.2.2场景分析针对列车紧急制动停车后，仍有一扇车门留存在站台门有效区域内的情况，乘客仍可手动打开车门，同时站台值班员手动打开站台门，乘客可依次从最后一扇站台门进行疏散。该方案虽然便于乘客在站台区域疏散，但由于只能打开一扇站台门，且通常情况下第1扇站台门所处的站台区域通道比较狭窄，因此对于疏散的效率有一定影响9。相对于方案一，车体留存在站台有效区域的长度D车体增大，D有效变短，则信号系统在站台介入的范围也将相应减小。2.3方案三2.3.1计算方式确保当乘客紧急制动阀被激活后，至少有一节车厢在站台门有效区域。D车体=车构面+1节车厢的长度。方案三计算示意见图4。2.3.2场景分析一般 1 节车厢有 45 扇车门，若允许列车司机手动对标再次停车，则最后一节车厢的车门和站台门对准后，乘客可以以极快的速度进行疏散10。若在正常紧急制动停车后，车门和站台门未完全对准，且车门和站台门之间存在异物，虽司机无法再动车，但每节车厢对应的站台门区域都会设置 12扇逃生门（一般设置在 2扇站台门之间，站台通道宽敞并靠近电梯或楼梯处），站台值班员可以打开相应的逃生门进行乘客疏散。该方案对于乘客在站台区域的疏散最为便利，但D紧制D有效D车长D车体乘客紧急制动阀被拉下站台有效区域司机登车区域车移动距离(a)整体计算示意第1节车厢长度D车构面到车端长度=2*(车构面车端到车门中线的距离)车体(b)车体留存区域示意图3 方案二D紧制D有效D车长车移动距离D车体乘客紧急制动阀被拉下站台有效区域司机登车区域(a)整体计算示意第1节车厢长度D车体车构面到车端长度(b)车体留存区域示意图2 方案一61铁道通信信号 2023年第59卷第9期车体留存在站台有效区域的长度D车体最大，而D有效变得最短，信号系统在站台介入的范围将是最小的。3结论根据3种方案的计算和对比分析，方案一信号系统在站台介入的有效范围最长，可以提供给乘客更多的时间拉下列车紧急制动阀，但极端情况下，只能保证一扇车门在站台有效区域，乘客疏散效率最低；方案三提供给乘客拉下列车紧急制动阀的时间最少，在极端情况下，可以保证一节车厢在站台有效区域，乘客疏散效率最高；方案二在信号介入有效范围和乘客疏散效率方面较为适中。各城市可根据3个方案特点，结合运营管理切实需求进行对比选择，具体方案可以在各项目设计联络阶段进行确定。参考文献1 王健,张亦然,孙舒淼,等.南京都市圈轨道交通智能行车调度分析探讨J.铁道通信信号,2023,59(3):67-73.WANG Jian,ZHANG Yiran,SUN Shumiao,et al.Analysis and Discussion on Intelligent Train Dispatching for Rail Transit in Nanjing Metropolitan AreaJ.Railway Signalling&Communication,2023,59(3):67-73.2 孙永生,赵斌.乘客触发全自动驾驶列车车门紧急手柄的防护措施研究J.铁路通信信号工程技术,2021,18(3):83-89.SUN Yongsheng,ZHAO Bin.Research on Measures for Protecting Emergency Handles of Train Doors Triggered by Passengers in FAO Mode J.Railway Signalling&Communication Engineering,2021,18(3):83-89.3 钟智丰,禹雷,曹亮,等.城市轨道交通地下区间大跨度疏散平台结构设计J.铁道勘察,2020(3):99-103.ZHONG Zhifeng,YU Lei,CAO Liang,et al.Research on the 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