盧昌儀

廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司，中國·廣東 廣州 510010

1 引言

地鐵防淹門系統(tǒng)屬于地鐵工程的防災(zāi)設(shè)施，主要設(shè)置在區(qū)間以地下線路穿越水域的兩側(cè)適當(dāng)位置，以防止穿越水域的區(qū)間隧道因意外事故而引起的洪水災(zāi)害事故擴大化。在水系發(fā)達的地區(qū)均考慮設(shè)置防淹門系統(tǒng)，如中國廣州、上海、武漢、南京等地。若防淹門系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，將對地鐵安全運營造成一定的影響。事故發(fā)生后，應(yīng)盡快關(guān)閉防淹門，而關(guān)閉防淹門之前應(yīng)得到信號系統(tǒng)的允許，確保防淹門防護的隧道區(qū)間內(nèi)沒有列車在運行?，F(xiàn)從列車安全運行角度出發(fā)，淺析防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口功能設(shè)計方案。

2 接口的必要性

防淹門一般設(shè)置于過江隧道水域的兩端，通常位于車站的端部。若地下隧道因意外事故發(fā)生滲水并達到危險水位時，將操作防淹門系統(tǒng)關(guān)閉閘門，切斷車站與區(qū)間的空間聯(lián)系，有效把區(qū)間滲水擋在車站之外。隧道水域兩端之間的區(qū)間稱為防淹門防護區(qū)。

在防淹門關(guān)閉之前必須確定防淹門防護區(qū)內(nèi)沒有列車正在運行，并且能有效地阻止即將進入防淹門防護區(qū)的列車停止在車站內(nèi)。信號系統(tǒng)是列車安全運行的“指揮者”，在防淹門關(guān)閉之前，信號系統(tǒng)應(yīng)能確保列車的安全運行。因此，信號系統(tǒng)必須與防淹門系統(tǒng)進行功能接口，建議兩系統(tǒng)之間的有效通信及呼應(yīng)，信號系統(tǒng)應(yīng)能實時監(jiān)視防淹門系統(tǒng)的狀態(tài)；防淹門系統(tǒng)在關(guān)閉閘門時應(yīng)能得到信號系統(tǒng)的響應(yīng)及允許關(guān)門的回復(fù)。

為滿足防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口功能需求，信號專業(yè)須在防淹門位置的軌道邊設(shè)置軌旁信號防護機。

3 防淹門系統(tǒng)操作的基本流程

3.1 報警信息收集

防淹門系統(tǒng)在防護區(qū)間范圍中的廢水泵房集水井（一般設(shè)置在區(qū)間最低里程處）內(nèi)設(shè)置了一套水位探測裝置，為防淹門系統(tǒng)提供區(qū)間水情信息，用于收集防淹門防護區(qū)內(nèi)的水情報警信息。一般來說，水位探測裝置設(shè)置4 級水位，每級水位之間的高度差為100mm，分別為1 級、2 級、3 級、4級，最高水位為4 級水位，即危險水位（以威脅到列車安全運行的水位）。同時，水位達到1 級水位時，系統(tǒng)自動計算水位上漲速度。當(dāng)水位達到4 級水位或水位上漲速度達到或超過設(shè)定值之后，防淹門系統(tǒng)將自動發(fā)出關(guān)閉防淹門的報警信號[1]。

3.2 防淹門系統(tǒng)的關(guān)門操作

防淹門系統(tǒng)的關(guān)門操作程序如圖1所示。防淹門系統(tǒng)在平時是處于閘門全開狀態(tài)的。當(dāng)收到水位報警信號（4 級水位或水位上漲超速）時，應(yīng)人工確認(rèn)區(qū)間水位的水情情況，之后再向信號系統(tǒng)發(fā)出“請求關(guān)門”信號。信號系統(tǒng)發(fā)出“允許關(guān)門”命令之前，自動檢測保護區(qū)間是否有列車在運行。同時，應(yīng)自動阻止駛向保護區(qū)間的列車停車，保證列車在保護區(qū)間之外停止運行[2]。

3.3 防淹門系統(tǒng)的開門操作

防淹門保護區(qū)段解除險情之后，開啟防淹門，恢復(fù)地鐵運營。防淹門系統(tǒng)的開門操作如圖2所示。

圖2 防淹門系統(tǒng)開門流程圖

防淹門系統(tǒng)開門操作完成之后，恢復(fù)了正常狀態(tài)，即信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)之間通過“閘門全開”信號進行聯(lián)鎖。

3.4 非正常操作

當(dāng)防護區(qū)間險情發(fā)生時，必須關(guān)閉防淹門系統(tǒng)。由于防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)之間的聯(lián)鎖關(guān)系，在實際操作工程中，如果防淹門系統(tǒng)無法收到信號系統(tǒng)的“允許關(guān)門”信號時，操作人員將繞過信號系統(tǒng)強制性關(guān)閉防淹門。為了保證乘客的安全，在關(guān)閉防淹門之前，應(yīng)通過線路控制中心對列車進行控制，或者人工制停列車。此時，現(xiàn)場人員操作防淹門啟閉設(shè)備的抱閘裝置關(guān)閉防淹門[3]。

4 接口設(shè)計

4.1 接口電氣回路的基本要求

防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)之間的信號屬于安全至關(guān)的重要信號，接口電氣回路采用安全型繼電器硬線干接點連接，如圖3所示。

圖3 接口電氣回路圖

接口電氣回路應(yīng)滿足以下要求：

①回路必須為雙切雙斷，系統(tǒng)之間通過各自的繼電器狀態(tài)進行狀態(tài)信息判斷。

②狀態(tài)采集端所選用的繼電器必須是安全型繼電器，正常情況下，繼電器應(yīng)為勵磁狀態(tài)；當(dāng)狀態(tài)改變時，繼電器應(yīng)可靠失磁，滿足“故障—安全”的功能要求。

4.2 接口功能

防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口是以保證列車安全運行及乘客人身安全為前提的，防淹門系統(tǒng)需要在關(guān)閉閘門之前，由信號系統(tǒng)確認(rèn)防淹門防護區(qū)內(nèi)沒有列車正在運行。防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口信息主要有“閘門全開”“請求關(guān)門”及“允許關(guān)門”三種[4]。接口功能如圖4所示。

圖4 接口功能示意圖

4.2.1 聯(lián)鎖防護功能

在正常情況下，防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)是聯(lián)鎖關(guān)系的，處于“閘門全開”狀態(tài)，信號系統(tǒng)必須實時對防淹門系統(tǒng)的“閘門全開”狀態(tài)進行監(jiān)視。當(dāng)“閘門全開”狀態(tài)改變時，如防淹門系統(tǒng)故障，或者閘門非正常下落而切斷區(qū)間，防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖馬上失效。此時，信號系統(tǒng)ATP 應(yīng)確保在防淹門防護區(qū)兩端車站以外的列車駛?cè)敕雷o區(qū)，必須在防淹門防護機之前停車。對于已經(jīng)駛?cè)敕姥烷T防護區(qū)的列車，根據(jù)列車調(diào)度的指令進入人工駕駛模式，人工駕駛列車駛離防護區(qū)。

4.2.2 關(guān)門請求功能

防淹門防護區(qū)積水并達到危險水位（4 級水位或水位上漲超速）時，防淹門系統(tǒng)應(yīng)向信號系統(tǒng)發(fā)出“請求關(guān)門”命令，收到信號系統(tǒng)的回復(fù)后才能操作關(guān)閉防淹門。

信號系統(tǒng)對防淹門系統(tǒng)的“請求關(guān)門”進行實時的監(jiān)視，一旦防淹門系統(tǒng)發(fā)出“請求關(guān)門”命令時，信號系統(tǒng)對“請求關(guān)門”進行響應(yīng)之前必須完成以下工作：

①信號系統(tǒng)收到“請求關(guān)門”命令后，立刻封鎖防淹門防護區(qū)兩端的軌旁信號防護機，同時取消該區(qū)域的列車進路信號，阻止即將進入該區(qū)域的列車停在信號防護機以外。

②信號系統(tǒng)收到“請求關(guān)門”信號后，同時對防淹門防護區(qū)內(nèi)檢測是否有列車。若有，將延時（延時時間根據(jù)區(qū)間的長度定）取消該列車的進路。確保列車安全駛離防淹門防護區(qū)，或者防淹門防護區(qū)內(nèi)沒有列車之后，信號系統(tǒng)將向防淹門系統(tǒng)反饋“允許關(guān)門”命令。

③防淹門系統(tǒng)發(fā)出的“請求關(guān)門”信號應(yīng)是持續(xù)不斷的信號，信號系統(tǒng)連續(xù)不斷地監(jiān)視，直到信號系統(tǒng)發(fā)出“允許關(guān)門”信號。在此期間，如果“請求關(guān)門”信號中斷，信號系統(tǒng)將認(rèn)為是防淹門系統(tǒng)的誤動作，或者防淹門系統(tǒng)已解除關(guān)門報警，同時信號系統(tǒng)將終止對“請求關(guān)門”狀態(tài)的監(jiān)視。

5 存在的問題

由于防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)之間存在“聯(lián)鎖”的關(guān)系，一旦防淹門系統(tǒng)的故障（如電源故障而引起接口回路的繼電器失電）而引起防淹門系統(tǒng)“全開”狀態(tài)的消失，信號系統(tǒng)必將制停列車，造成列車運行時刻的延誤，影響運營服務(wù)水平，此類問題時有發(fā)生。為此，專門為防淹門系統(tǒng)的控制電源提供了不間斷后備電源（UPS）設(shè)備。

另外，由于潮濕、絕緣損壞、雷電沖擊等因素可能造成無車路段的路軌被短接，顯示出異常紅光帶或“閃紅”，影響信號系統(tǒng)向防淹門發(fā)送“允許關(guān)門”的指令。此時，信號系統(tǒng)需要人工介入干預(yù)，人工發(fā)出“允許關(guān)門”命令。

6 總結(jié)及建議

根據(jù)地鐵工程的功能需求，防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口是有必要的，同時防淹門系統(tǒng)的故障將影響列車的正常運營，信號系統(tǒng)的故障影響防淹門系統(tǒng)的關(guān)閉。因此，在工程設(shè)計中，防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)接口的可靠性、穩(wěn)定性固然重要，也應(yīng)提高系統(tǒng)的可靠性，降低故障率。

另外，在接口設(shè)計中僅考慮了防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能，并沒有考慮人工解鎖的功能，主要有以下兩點原因：

①關(guān)閉閘門之前必須得到信號系統(tǒng)的許可，如人工干預(yù)解除防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖，將勢必增加列車的安全隱患。

②防淹門系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，若接口出現(xiàn)故障，信號系統(tǒng)無法反饋“允許關(guān)門”信號，根據(jù)列車調(diào)度的指令，由人工手動強行關(guān)門防淹門。

7 結(jié)語

鑒于防淹門系統(tǒng)故障影響列車運營的問題，建議防淹門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)之間取消“聯(lián)鎖”的功能，僅保留“請求關(guān)門”和“允許關(guān)門”功能。但是，防淹門系統(tǒng)應(yīng)具備異常（如防淹門鎖緊裝置故障等）報警的功能，一旦發(fā)生異常時，應(yīng)向車站控制室、控制中心發(fā)出報警信號，站務(wù)員能第一時間介入，盡快消除故障，保證列車不間斷運營。