成都地铁 18号线 ATO模式下增加警惕功能方案研究

陈雨立

成都地铁运营有限公司

摘 要 成都地铁18号线作为成都市首条市域快线，相较既有线具有运行速度快、区间间隔长、运载量大等特点。目前成都地铁18号线警惕功能逻辑设计与传统地铁线路保持一致，仅在人工驾驶模式下设有警惕功能，未对ATO模式下司机驾驶状态进行卡控。为降低ATO模式下由于司机疲劳可能造成的安全驾驶隐患，现结合城际动车组控车特点，针对成都地铁18号线成品列车实际情况开展ATO模式下增设警惕功能方案研究。

关键词 市域快线；ATO模式；警惕功能；安全驾驶

1.背景描述

目前成都市轨道交通18号线一、二期工程已开通载客，行驶区间由火车南站起到天府机场北站为止，全长共计69.394 km，设有13座站台，最大站间距为19.181 km，平均站间距为5.233 km。18号线地铁线路工程是遵循“中心穿越、串城连接、快慢运行、互联融合”理念实施的全国首条最高运行速度140～160 km/h的市域快线，采用A型车8辆编组，同时也是国内首条采用AC25kV牵引供电制式进城，集“快慢组合、共线运营”等多种运营组织模式和功能于一体的复合线路。

根据成都轨道交通集团规划建设方向，未来远郊线路将逐步增加，结合城际动车组和既有线路特点的市域快线将在未来新线建设中扮演重要角色。现以成都地铁18号线市域快线为例，18号线电客车司机相较既有线路具有行驶时间久、驾驶速度快等特点，对司机长期保持良好的驾驶状态造成一定考验。为降低ATO模式下由于司机疲劳可能造成的安全驾驶隐患，本文参考城际动车组警惕功能控车逻辑，就成都地铁18号线电客车特点开展改动方案研究。

2.城际动车组警惕功能介绍

2.1.早期城际动车组司机警惕功能的实现方式

城际动车组列车司机室内警惕功能早期普遍通过采用继电器控车形式实现列车监控。整个控车电路在构造中主要通过列车自带的硬线电路以及配置时间继电器等其他相关电气部件达到司机驾驶警惕功能的逻辑推断，同时通过司机操作输出例如行驶报警发出、紧急制动触发等指令。与此同时，车辆网络对警惕功能状态实时进行数据记录（例如警惕按钮按压状态、警惕制动功能触发条件），必要时可通过弹屏、闪光报警等形式提醒司机确认行驶状态。

通过以继电器为主的电气控制方式存在的主要特点如下：

（1）在电气电路设计中，参照电气设计规律以达到条件实现，整个环节中列车司机室司控手柄信息是不能制作成触发警惕功能后的复位条件；

（2）通过线路继电器串联、并联方式实现“与”、“或”功能达到某种特定工况。如形成目的条件复杂，设计整改过程中将串入多个电气元件。以继电器为例，继电器达到电路数据传输通过接触/断开内部辅助触点，按照常规继电器设计要求，内部触点的可靠工作寿命为动作不大于10万次。司机警惕功能的监控与触发时长间隔短，属于频繁动作电路，过于频繁的电路动作将会降低继电器可靠性。同时，在电客车公里数保养中，将纳入对警惕功能环路中继电器的检查及更换内容，更换及检测复杂。

（3）整个警惕功能控制环节通过硬线实现，电路设计复杂势必将导致后续维护成本过高。

2.2.警惕装置简介

警惕装置由操作装置、报警装置及控制逻辑部分组成，动车组每个头车分别装有司机警惕装置，设备分别设置在操纵台上、操纵台下及车辆配电盘内。司机可以选择操作操纵台上按钮、司控器手柄或操纵台下的脚踏实现警惕的复位。

操作装置包括警惕手动开关、警惕脚踏开关、司控器手柄。报警装置包括警惕报警灯和警惕报警器。逻辑控制部分由网络控制软件和逻辑输出继电器实现。

当网络控制系统检测到动车组运行速度达到5km/h时，操作端司机室司机警惕功能处于启动状态。网络采集警惕脚踏、按钮开关和司控器手柄的状态，通过网络控制系统内部控制逻辑实现警惕报警和警惕制动的触发。在警惕制动触发前，可通过警惕脚踏、按钮或司控器手柄进行复位，警惕制动触发后，只能通过操作警惕按钮和脚踏进行复位。实现警惕功能实现原理框图如图1所示。

图 1 动车组警惕装置主要构成

2.3.网络控制系统介绍

列车网络控制系统的软件是整个司机警惕功能优化设计的核心部分，软件功能逻辑分为警惕工作逻辑、警惕报警及复位逻辑。

（1）警惕工作逻辑

当程序开始运行后，动车组主控钥匙投入后，警惕装置未隔离，且列车速度5km以上时，警惕功能启动。当列车处于静止状态时，动车组主控钥匙投入后，警惕装置未隔离，操作“警惕试验”开关，警惕功能也可以启动。

（2）警惕报警逻辑

当警惕功能启动后，若司机警惕操作装置(包含脚踏开关和按钮，以及司控器手柄)未被有效操作（未操作或持续无中断操作）30s时，同时触发警惕声光报警，30s内操作司机警惕包含的任一操作装置或短时松开被操作的操作装置可对计时器进行复位；若仍未有效操作司机警惕操作装置，持续不断触发声光报警，在40s时，输出警惕制动继电器，触发警惕制动，进而导致列车紧急制动。

（3）警惕复位逻辑

①在警惕制动继电器输出前。在警惕声光报警输出前，即30s内，操作司机警惕包含的任一操作装置或短时松开被操作的操作装置可对计时器进行复位。在警惕声光报警输出后，即30s时，有效操作任一司机警惕操作装置，可对计时器和声光报警进行复位。

②在警惕制动继电器输出后。当列车速度为5km/h以下时，且操作了警惕按钮或警惕脚踏开关才允许停止输出警惕制动继电器信号，此后司机可进行手动缓解制动。

3.市域快线改动特色分析

3.1.保留1种警惕功能操作装置

成都地铁18号线电客车已参与生产运营，现有司机室空间较小，如完全照搬现有动车组控车模式存在改动量大、建设工期长并对正常运营生产造成影响。考虑到3种警惕功能操作装置触发原理相同，都是通过传输高/低电平信号至网络系统重置网络内部计时，无顺序优先级。因此建议选取改动量较小的1种操作装置进行改动，同时为避免由于操作装置故障影响列车运行，需单独设置旁路开关来屏蔽该模式下的警惕功能。

3.2.警惕功能触发超时后不产生列车eb

城际动车组中如司机超过40s未动作操作装置将造成列车eb。结合成都地铁18号线实际运营条件考虑，列车在ATO运行过程中由信号进行控制，如正线发生超速、信号灯越站情况将自动触发eb，该模式下司机不参与实际驾驶且仅对列车运行状态进行卡控。建议不将ATO模式下警惕功能串入列车安全制动环路，降低功能故障不能动车隐患。

3.3.警惕按钮时长由动车组30s延长至60s

成都地铁18号线已正常投入运营2年，未出现由于司机驾驶精神不佳造成安全事故。市域快线ATO模式下设计警惕功能初衷是协助司机驾驶过程中保持良好的精神状态，应以提醒作用为主，不对司机驾驶习惯频繁打扰。建议将警惕功能触发时长由动车组的30s延长到60s；

4.市域快线ATO模式增设警惕功能方案设计

4.1.硬线整改

1. 为考虑司机方便操作，在司机室台面右侧三角板位置设计警惕按钮（图示位置2）；

图 2 警惕按钮设计位置图

2. 将警惕按钮控制线接入网络系统，通过警惕按钮高电平重置网络系统计时功能；

3. 在司机室电气柜单独设置ATO模式警惕功能旁路开关并接入网络系统，如发生警惕按钮故障，旁路此开关可持续重置网络计时功能。

4.2.网络软件逻辑变更

1、ATO模式下，列车运行速度大于5km/h时，且网络系统接收到ATO警惕按钮旁路开关低电平时此功能生效；

2、网络系统接收到ATO警惕按钮触点电平超过60s高电平，蜂鸣器声音报警、HMI屏幕一级弹窗；60s内按压按钮将重新计时，超时蜂鸣器报警且网络进行事件记录，重新按压按钮蜂鸣器及现存故障事件消除；

3、网络系统接收到ATO警惕按钮旁路开关高电平时，屏蔽此警惕功能。

5.结语

本文以成都地铁18号线为例讨论市域快线ATO模式警惕功能的设置方案，主要围绕成品线路改造和市域快线与动车线路特色差异点进行专项分析，为后续新线建设相关方案设计提供方向参考。

参考文献

1. 苟明中.成都市轨道交通市域快线技术创新与实践[J].现代城市轨道交通，2021，（4）：11-15.

[2] 杨丽丽.基于网络系统软件的高速动车组司机警惕装置功能设计及优化[J].科技创新导报，2016，（23）：103-104.