城际铁路防止防淹门误动作对策研究

　　摘要：根据城际铁路运营部门对地下段设置的防淹门提出的安全需求， 为了加强对防淹门系统的监管， 防止其发生误动作， 对防淹门系统运用的各个操作和运行环节进行分解， 对可能发生误操作的位置进行分析， 逐一开展对策研究， 提出设置授权解锁和钥匙启动这一双重保险授权控制措施， 实现对防淹门系统的授权启动和防止误操作的目的， 以此措施为指导， 改进BA S系统架构， 增设了防淹门专用中央级工作站， 同时对防淹门系统自身操作控制软件和硬件设施改造， 实现了提高防淹门系统运营安全的目的。

　　

　　关键词：城际铁路； 隧道； 防淹门系统； 运营安全

　　

　　近年来， 我国在珠三角、长三角等各大城市群逐渐开展城际铁路交通网络的建设， 为城市群之间的密集客流实现公交化客运交通提供了坚实的保障， 同时也将城际铁路深入到城市群规划密集的核心区， 越来越多的城际铁路配合规划选择将铁路敷设在地下， 如某城际铁路就有一个长达35km的六地下车站连接七地下区间的地下段和一个15km的四地下站连同五地下区间的地下段， 其中15km的地下段下穿了某通航河流， 在土建结构设计过程中， 因考虑到区间隧道结构在下穿河流段如果遇结构损坏， 会引起快速蔓延的水害， 而在该下穿河流段的两侧设置了防淹门系统用于控制灾害范围， 减少灾害损失[1].

　　

　　1 城际铁路防淹门系统运营安全需求

　　

　　防淹门在地铁工程中应用较为常见， 如广州、武汉、成都、长沙等城市的地铁中均有应用。在以往的铁路工程中， 因地下区段较少且更少下穿河流湖泊而较少采用， 鉴于该城际铁路的防淹门是在铁路系统中首次应用， 在验收和安全评估过程中， 为进一步提高防淹门在运营期间的可靠性， 相关部门提出对防淹门系统监测控制[2]、防止误操作、运营管理要求等方面进行优化， 增加防止防淹门误动的可靠技术措施。

　　

　　2 防淹门系统发生误动作的危害和位置分析

　　

　　2.1 防淹门系统发生误动作的危害

　　

　　防淹门的门体采用钢制结构的升降式闸门， 体量大， 质量大， 结构强度高， 当系统发生误动作启动关门操作， 驱动结构直接运行， 引起门体下降， 部分关闭或者整樘关闭， 门体下落的过程中将直接损毁轨行区上方的接触网， 对于正常情况下带电的接触网会造成短路故障， 中断供电， 对列车行车将造成失电停车， 侵入行车限界并最终将隧道横断面整个封闭， 如列车正驶向防淹门则危害更大， 危险性不言而喻。常规的地铁工程也有在下穿河湖段设置防淹门系统的措施， 但其控制权限通常设置在临近的车站综合控制室内， 综合监控系统设置在地铁运营控制中心的中央级对防淹门系统只监视其所处的状态， 不做直接的控制， 实际控制权交由车站BAS系统工作站和IBP盘来操作[1][3].

　　

　　2.2 误动作可能发生的位置

　　

　　结合防淹门系统控制各环节中能够直接操作关门动作的关键位置来分析误动作可能发生的位置， 在各个关节位置采取对应的措施来加强其安全性。

　　

　　首先是现场防淹门控制室内， 就地控制柜盘面设有操作按钮， 无论操作指令来自远端调度中心还是车站， 在正常情况下， 只要按下控制柜解锁按钮， 就可以直接操作防淹门关闭， 因此是最直接的误操作可能发生位置[4].

　　

　　其次是在车站消防控制室内， BAS系统在IBP盘上设置的防淹门远程操作按钮， 在设计过程中， 这些远程操作按钮均按照带防护盖防误触动考虑， 但是按钮自身的故障和人为的非灾害触动使系统依然存在被误启动、误操作的可能。

　　

　　因此， 需要从就地和远程消防控制室两个位置对系统的控制进行强化完善， 有针对性的提高其防误操作功能。

　　

　　3 防止防淹门发生误动作的对策

　　

　　为了防止防淹门系统的控制环节发生误动作， 需要有针对性的制定相应的防误动对策来提高其运行的安全性， 确保防淹门系统在需要时可靠动作， 不需要时确保不动作。

　　

　　3.1 制定防误动措施

　　

　　通过对可能发生误操作位置的分析， 考虑到需要对防淹门就地控制柜和车站IBP盘同时增加控制性措施， 因此有必要在第三个位置引入对防淹门系统集中监管的功能， 同时， 通过对控制权限的管理， 将系统的控制形成自上而下的顺序， 将此称之为双重保险授权控制， 具体方案如下。

　　

　　首先， 对防淹门系统自带控制柜增设授权管理， 授权管理由BAS系统中央级和车站级两级构成[5].正常情况下， 防淹门系统自带控制柜须要由调度所防淹门专用中央级工作站授权方可解锁， 即中央级不授权， 防淹门系统自带控制柜远程操作 （消防控制室IBP盘控制） 和防淹门控制室就地控制操作均无效。当调度所防淹门专用中央级工作站授权失效时， 需要由调度所经调度电话向BAS车站级授权输入解锁密码方可解锁防淹门的控制柜。

　　

　　BAS系统防淹门中央级工作站软件图形界面如图1所示， 通过界面下方的授权按钮实施操作权限的控制， 当无操作授权时， 仅提供防淹门状态监视信号[6], 所有操作均无效， 即只监不控。授权后， 现场和消防控制室操作功能解锁。
 

　　
 

　　然后， 对消防控制室IBP盘的操作改为由钥匙开关实现。钥匙存放在消防控制室专用保险柜内， 专用保险柜密码由调度所集中管理， 当有防淹门操作需求时， 需要由调度所下达操作指令， 同时告知车站专用保险柜密码， 取出防淹门操作钥匙， 在消防控制室IBP盘进行防淹门启动操作。防淹门系统自带控制柜现场也须经钥匙方可操作， 设置在区间内的防淹门就地启动钥匙存放在防淹门控制室专用保险柜， 其设置在车站的防淹门就地启动钥匙存在消防控制室专用保险柜内保管。

　　

　　上述改造后形成的双重保险控制机制的操作流程如下。

　　

　　第一步：BAS系统监视防淹门状态信息和报警水位信息[7], 达到启动条件后上报调度所， 征求调度意见是否启动防淹门。如不启动， 流程终止， 返回初始状态， 监视防淹门状态信息和报警水位信息；如决定启动防淹门， 须确认防淹门启动后封闭的区间无车。如果车站正准备向区间发车， 则由调度下令停车， 不得进入防淹门区间；如已向防淹门区间发车， 须由调度指挥列车离开防淹门封闭的区间[8-9].确认过程完成后方可下发授权， 进入下一步流程。

　　

　　第二步：BAS系统接到调度下达的启动防淹门指令后， 须通过调度所防淹门专用中央级工作站解锁防淹门自带控制柜， 使其能够接受并实现远程操作 （消防控制室IBP盘控制） 和防淹门控制室就地操作控制；当调度所防淹门专用中央级工作站授权失效时， 须由调度所经调度电话向BAS车站级授权输入解锁密码方可解锁防淹门的控制柜， 中央级工作站授权通道未失效时， 屏蔽BAS车站级解锁密码输入功能。

　　

　　第三步：调度所向车站下发存放防淹门操作钥匙专用保险柜密码， 由受令操作者通过密码开启专用保险柜取出防淹门操作钥匙， 在消防控制室IBP盘进行防淹门启动操作。

　　

　　经上述第二步的授权解锁和第三步的启动操作双重保险措施， 实现了防淹门的授权启动和防误操作的目的。

　　

　　图2即改造后的经授权方可关门的防淹门系统控制流程[8-9].
 

　　
 

　　3.2 相关系统软、硬的改造

　　

　　在调度所增设防淹门专用中央级工作站， 平时用于系统状态的监视， 需要关门操作时， 用于下达授权指令。

　　

　　对防淹门设备自带控制柜进行改造， 将其运行纳入BAS中央级及车站级的授权管理。改造后， 在未接到防淹门专用中央级工作站或车站级授权时， 防淹门的控制柜远程操作 （消防控制室IBP盘控制） 和防淹门控制室就地控制操作均无效。对防淹门系统自带控制柜增加双按钮改造， 确保其安全性、可靠性。

　　

　　防淹门设备自带控制柜的安全控制措施如下。

　　

　　（1） 在没有BAS系统授权的情况下， 防淹门是无法操作的。即使按下关闭和开启按钮在没有授权的情况防淹门也不会动作。

　　

　　（2） 防淹门接收的授权信号采用安全继电器双断电路[10], 安全继电器的触点直接串入驱动启闭机和锁定电机的交流接触器线圈中， 即：没有授权， 驱动线圈不得电， 也就无法实现关门动作[11].

　　

　　（3） 防淹门在操作开/关门时， 必须同时按下按钮开关和钥匙开关， 以上开关采用串联电路， 每个开关使用两组常开和常闭触点[12].

　　

　　3.3 制定配套管理方案

　　

　　除了上述制定的防误动作措施， 要使系统长期稳定处于随时可用的状态， 还需要在日常管理和执行演练过程中逐步形成配套的管理文件， 以便定期使用培训、防灾害演练使用。

　　

　　同时对于防淹门系统这类使用概率很低但是又相当重要的安全保障设备， 还需要对系统的机械运行部件、电气控制系统、软件控制系统、通信传输系统等等坚持定期的维护和检测， 以便其能够长久稳定的发挥作用[13-14].

　　

　　防淹门系统的日常维护和检修， 须在主管站段的主导下进行， 经过中央级授权程序、在维修天窗时间内进行。考虑到系统自身维护不应对城际铁路的其它系统产生潜在的安全隐患， 检修维护的过程中， 防淹门设备的驱动机构、锁定机构应保持互锁， 不得同时进行[15-18].

　　

　　4 结语

　　

　　通过对防淹门系统运营需求的分析， 我们制定了防误动作的技术措施， 在此技术措施的指导下， 对BAS系统和防淹门系统的硬件系统和软件系统均进行了相应的改造， 为该城际铁路的防淹门系统的安全运营增加了保障， 提高了运营期间的系统的可靠性。同时， 对运营期间管理手段加强， 制定了专用管理方案， 结合日常对防淹门系统机械、电气组件的定期维护和动作演练， 技术手段和管理手段双管齐下， 形成了一整套完整的、完善的防误动作解决方案。

　　

　　参考文献

　　

　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部。GB50157-2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社， 2014.　　

　　[2]卢屹东， 张春敏， 王淑敬， 等。地铁防淹门安全设计初探[J].机械工程师， 2012 （3） :140-141.　　

　　[3]卢昌仪。地铁防淹门系统的设计[J].都市快轨交通， 2005 （4） :116-120.　　

　　[4]付文刚。防淹门系统与信号系统的接口与逻辑控制分析[J].现代城市轨道交通， 2008 （5） :33-34.　　

　　[5]魏文涛。广州地铁4号线信号系统与防淹门的逻辑控制[J].铁道通信信号， 2013, 49 （5） :45-49.　　

　　[6]刘晓娟。城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D].兰州：兰州交通大学， 2009.　　

　　[7]孙增田。广州地铁2号线防淹门系统的设计分析[J].都市快轨交通， 2004, 17 （S） :79-82.