陈 云，毛新德，袁大鹏，孙红叶
（1.天津市地下铁道集团有限公司，天津 300011；
2.交控科技股份有限公司，北京 100070）
对于地铁来说，它本身就是建设在地下，在汛期的时候很容易发生水淹倒灌的情况，在这种情况下，列车如果还是正常运行，那么对于列车上的乘客以及地铁内部的工作人员都会造成生命安全的影响。因此，对于地铁站内来说，区间水位监测是非常有必要的，如果检测到水位异常上升，需要紧急扣车，疏散乘客，最大限度保证列车乘客的生命安全。所以接下来，将详细探讨一下区间水位异常联动防护的相关内容。
1.1 方案概述
区间检测到水位报警，在ATS 界面显示相关报警信息、水位图标提示信息，提示调度人员遇到异常场景及时做出判断。
联动相关功能根据水位异常情况判断，下发区间疏散或列车扣车指令，减少人为的救援时间浪费，为乘客争取逃生时间，减少人员伤亡。
1.2 基本流程
（1）综合监控系统检测到水位报警信息后，将区间水位异常报警信息（异常：含高水位报警信息、水位状态未知信息）递至ATS 系统。
（2）ATS 系统收到综合监控发送的区间水位报警信息后，在ATS 界面弹窗，弹窗内容：①相邻来车方向两个站台是否进行扣车；
②是否主动下发区间水位异常区段的建立防护分区命令。
（3）行调人员在ATS 工作站触发区间水位联动分以下两种情况[1]：
①对于已经进入水位异常区域的列车：行调人员在联动确认框中可操作联动列车扣车并且建立区间防护分区。
②对于未进入水位异常区域的列车：ATS 系统弹出对应扣车对话框，由行调工作人员检查确认可以执行，点击扣车确认对话框，ATS 系统向VOBC系统下发扣车指令，VOBC 系统执行上下行站台来车方向扣车。
（4）由于区间发生了水位异常，需要联动建立防护分区，将水位异常区域防护住，使用如下操作方式以免影响列车运行。
（5）行调人员点击“一次确认”按钮，ATS 发送水位信息（区间水位设备类型+设备ID）信息给ZC 申请建立防护分区；
ZC 收到需要建立防护区信息后，检查在电子地图中配置好的区间水位防护表内信息，确认需要建立防护分区的逻辑区段处于未防护状态，并将需要设置区间水位异常防护的位置信息以逻辑区段的形式反馈给ATS 系统。
（6）进行二次确认，此时对话框中“二次确认”按钮被激活，操作人员需要在规定时间（时间可配置）内在弹出界面中再次点击“二次确认”按钮完成二次确认操作，同意授权申请，行调人员确认无误后，点击“二次确认”按钮，ATS 系统将二次确认信息发送给ZC 系统，ZC 系统检查通过后建立防护分区。
注：若设置区间疏散防护分区的区段涉及跨越两个ZC 集中区，则ATS 同时向两个ZC 发送建立防护分区命令，两个ZC 分别执行防护分区建立的指令。
（7）ZC 建立防护分区后会计算判断列车当前位置到水位异常区域距离以及综合监控系统提供给ATS，由ATS 给ZC 发送的水位高度，评估此时水位的高度是否可以允许列车越过。
如表1 所示，分如下5 种情况说明[2]：
①ZC 判断列车当前位置触发紧急制动，则在水位异常位置距离前可停下，故对于行驶在防护区的列车，立即施加紧急制动后启动区间疏散功能开启车门或逃生门由疏散平台逃生；
②ZC 判断列车当前位置对于水位异常位置距离前不可停下且水位高度不足以影响列车正常行驶，对于行驶在防护区的列车，保持正常的速度运行过该区间后，在下一站停车在站台进行疏散；
③ZC 判断列车当前位置对于水位异常位置距离前不可停下且水位高度影响列车正常行驶，对于行驶在防护区的列车，立即施加紧急制动后启动区间疏散功能，行调工作人员上车救援；
④ZC 判断对于该区间驶向防护区但不在防护区的列车，回撤移动授权，使列车在水位异常位置点前停车，不进入到水位异常位置，保证列车乘客安全，根据运营规章启动疏散功能；
⑤ZC 判断对于该区间向远离防护区方向行驶的列车，列车正常运行至下一站停车。
（8）ZC 建立防护分区成功后，将区段处于防护分区状态的位置信息发送给ATS 系统，由ATS 系统进行逻辑区段包络显示区段处于ZC 防护状态，增加水位图标元素显示，如图1 所示。
图1 水位图标Fig.1 Water level icon
（9）行调查看综合监控系统确认区间水位报警消失后，综合监控给ATS 发送正常的区间水位状态信息，行调人员在ATS 工作站右键点击水位图标，触发区间水位联动取消，ATS 发送取消水位位置（区间水位设备类型+设备ID）信息给ZC，经过二次确认信息交互后，ATS 确认ZC 已经取消建立的防护分区，由ATS 系统取消逻辑区段包络显示和水位图标显示，恢复正常行车。
1.3 异常场景
（1）若综合监控没有收到水位监测设备发送的水位信息（高水位状态未知信息），向信号系统发送区间水位报警状态，信号系统按照区间水位联动流程处理。
（2）若信号系统与综合监控系统间通信中断，信号系统在界面产生与综合监控通信中断报警，并显示区间水位未知状态图标，由人工进行防护。
（3）当ATS 系统设备故障后，区间水位异常防护由人工进行防护。
区间水位异常联动防护方案架构数据流如图2所示。
图2 全模式下联动间隙探测系统方案架构数据流Fig.2 Scheme architecture and data flow of linkage gap detection system under full mode
1.4 注意事项
（1）若某一区间存在多个水位报警点，ATS 收到任一报警点信息后，联动处理。
（2）水位报警联动区分上下行方向。
（3）ATS 收到综合监控给的报警信息，仅显示提示联动操作，不显示具体联动操作内容。
（4）当ATS 与综合监控通信中断后，仅报警提示与综合监控通信中断。水位正常态和与综合监控通信中断图标均不显示。
2.1 研究发现
（1）当区间的水位发生异常情况，尤其是水位快速增高，那么水位异常信息会传递给ATS 系统，ATS 系统会直接将水位异常信息上传到ATS 界面，这样客运人员和行车调度人员可以快速看到这项报警，通过报警来执行相关的应急预案，例如扣车、建立防护区等，从而避免后续水位持续升高引起的运行安全问题[3]。
（2）当ATS 系统将水位异常信息上传到整个信号系统之后，ZC 也会建立防护区，根据水位的实际情况来对行车在该区间的车辆进行控制，如果水位没有达到行车无法逾越的高度，那么信号系统会允许列车正常通过，一旦水位高度超过警戒线，就会直接扣停车辆，要求车辆上的人员启动区间疏散功能，必要时进行上车救援。
（3）当ATS 系统检测到水位异常的时候，对于不在该区间的车辆，ZC 会建立防护区，尤其是相邻区间的车辆，会进行扣车，确保列车不会行驶到水位异常的区间。另外，对于区间水位异常的情况，可以为行车调度人员提供数据依据，帮助行车调度人员快速处理应急突发情况，建立大小交路的方式来进行区间列车运行，既保证列车的安全性，也保证行车组织的有序性。
（4）当水位高度进行回落之后，行车值班人员可以通过区间的水位报警系统进行判断，发现水位回落到一定程度之后，可以点击水位联动取消，这样ATS 系统会再次确认区间水位情况，经过二次信息确认之后，没有任何问题，取消防护区设置，从而可以恢复行车。
2.2 研究贡献
本文针对区间水位异常情况进行了详细的探讨，深入研究在水位异常情况下，异常区间内的车辆以及正常区间内的车辆行驶情况，通过水位异常报警功能可以及时扣停正常区间内的行驶车辆，同时通过水位监测可以为异常区间内的行驶车辆提供准确的数据，帮助行调人员快速组织行车，为车辆安全行驶出异常区间提供保障。总而言之，区间水位异常的联动防护方案非常有必要，可以为城市汛期期间地铁列车行驶提供保证，更是为列车上的人员提供生命保障，为列车的安全运行提供最大助力。
2.3 研究限制
本篇文章对于区间水位异常联动防护方案进行充分的讨论和验证，对于整体的防护原理进行全面的把控，总体来说，利用ATS 系统来实时检测区间水位情况，建立以ZC 区域联动的方式进行列车控制，这种方式是非常好的，而且对于行调人员的行车组织也有很大的裨益。但是在研究的过程中，还是发现区间水位异常联动防护方案存在一定的限制，具体表现如下：
（1）水位的快速增长会导致ATS 检测效率没有那么高。众所周知，在汛期的时候，过多的水量会直接导致地铁区间水位极速增长，尤其是在地铁这样的密闭空间，水位增长的速度是论秒计算的。但是ATS 检测的效率或者说ATS 检测的刷新率是否可以与快速上涨的水位速度相匹配，这是值得研究的问题。一旦ATS 检测的数据不够效率或者检测的刷新率比较低，那么等到水位快速增长之后，ATS 才检测到，那么一切都于事无补。
（2）对于ATS 检测的区间水位异常来说，这只是一种手段，但是在应急突发情况下，需要给予行调人员“双保险”的数据保证，所以即使ATS 检测可以做到准确、快速，对于地铁来说，还是需要采用另外一种方式进行数据采集。这几年，视频即使快速发展，图像水位检测系统也是当下比较流行的方式，可以在区间内架设多个点的CCTV 摄像头，对于低洼地段进行实时的监控，发现水位异常上升，可以通过CCTV系统进行数据上传，这样不但可以有ATS 检测的方式，也可以采用CCTV 检测的方式，双数据、双保险，真正让区间水位异常检测做到时效性比较强。
（3）目前所有的方案内容只是在实验室进行充分的论证，但是在实际遇到问题的时候，还是没有真正的检验，当然，对于地铁运行来说，也不希望出现任何突发情况，但是没有真正经历过现实的考验，往往方案的可执行性还是有待于提升，因此，还是需要对方案进行反复打磨，确保区间水位异常联动防护方案更有执行力。
总而言之，地铁的运行安全性是首位，尤其是当下，城市轨道交通快速发展，地铁成为城市交通的重要工具，每天有大量的乘客乘坐地铁。在如此形势下，地铁安全问题就是首当其冲的。在汛期或者雨水较多的情况下，建立区间水位异常联动防护方案是非常有必要的，也是确保在应急突发情况下的有力保障。因此，对于优化区间水位异常联动防护方案是大势所趋，也是未来地铁快速发展的重中之重，全面检测，实时把控区间水位异常变动，更好地保证地铁的安全运行，这是对乘客负责，对城市稳定发展负责。
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