基于工作安全分析法的地铁电客车自动折返模式研究
时间：2023-04-10 19:30:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
彭超
北京市地铁运营有限公司运营三分公司，北京，100082
现如今，随着社会经济的稳步发展，我国城市建设发展中的轨道交通运行数量越来越多，并逐渐构成了轨道交通网络体系。在现代经济和科学技术革新发展中，城市中的轨道交通运行规模越来越大，所处的运行环境越发复杂，此时人们更加注重地铁列车的准点运行。实践累积经验显示，为了加大地铁电客车的安全管理力度，保障整体运行的安全效率，解决列车准点运行问题一直是行业的重点。在现代城市发展中，交通拥堵的问题越发显著，因此要从工作安全分析法入手，深入探讨地铁电客车的自动折返模式，并将其控制在可接受的范围内，为城市居民提供优质的交通服务。
1.1 工作安全分析法
这种方法主要分析和确定运行活动中的安全隐患，将列车运行风险控制到最低。通常来讲，这种方法会应用在控制房或工作现场[1]。在处理大型或复杂的任务时，初始化的工作安全分析法可以在办公室中进行桌面训练，需要交给熟悉现场环境、并且具备丰富经验的员工处理。具体步骤涉及以下几点：第一，在实施作业任务时，要先组建专业团队，而后掌握实践工作中的重要内容，将有关信息数据准确记录在表格中。一般情况下，每小组成员三到四个人，必须要具备丰富的工作经验，其中有一人要了解作业区域和生产流程设备，有一人主要负责作业小组成员，还有一人要重视工作期间的安全管理。第二，在实施作业任务的过程中，要严格按照规定要求审查所有环节，分析其中潜在的问题并列出相应的危害。小组成员可以安排专业人员针对具体作业任务制定危险检查清单。第三，对现有控制策略的有效性进行评估分析，要进一步加强控制策略的危害研究，提高控制策略的应用价值。同时，在完成审查工作后，安全主管或协调人员要将所有已经识别的控制策略，完善记录在安全分析工作表格中，其中涉及执行人、负责人、控制要求、作业危害等。第四，安全主管或协调人员要将所有与工作安全分析有关的文件存档，假设某项作业任务以后还会继续进行，那么可以结合信息技术构建相应的数据库，从而方便后续审查和借鉴。第五，在监督作业任务时，要保证作业安全分析表和申请表存放在一起。第六，监督人员要向所有参与工作的员工重点介绍限制条件、控制策略、作业危害等，保障所有控制策略都可以按照工作安全分析法的基本要求有序落实。
1.2 自动折返的基本原理
城市列车的自动折返是指车站具备自动折返功能，内部安装自动保护系统（ATP）和列车自动驾驶系统（ATO）这两项内容。在完成自动折返操作的准备工作后，按下自动折返按钮启动折返操作，无论是列车自动保护系统还是列车自动驾驶系统，都需要在车载计算单元的引导下完成整体操作[2]。根据图1所示的原理图分析可知，在车门关闭的情况下，安装在内部的两个系统单元获取移动授权，此时列车可以进入折返轨中。在列车停稳后，车载计算机单元将会执行交换驾驶室功能。在完成全新道路设定之后，计算机单元可以在保护系统中得到授权，而自动驾驶系统可以进入与车站相反的站台。在停稳列车之后，司机要在打开站台门和车门之后，即刻激活司机台。
图1 自动折返原理图
以某地区的地铁8号线为例，目前手动驾驶时段为每日晚间至末班车。其中手动驾驶特别关注：永定门外站列车上行出站、下行进站前100m限速35km/h；
前门站列车上行进站、下行出站限速38km/h；
奥体中心站、奥林匹克公园站、森林公园南门站三站为节能示范站，列车进站时上坡线路，出站时下坡线路。其他特殊情况，非手动驾驶时间需要进行手动驾驶列车：朱辛庄放空回段列车、临时在站通过列车、车辆故障需手动驾驶列车。导致列车轨道出现问题的因素，主要体现在以下几点。
2.1 人员因素
首先，在实际运行中，地铁工作人员要根据相关操作规程进行有序操作，要接受规章制度和监控录像等限制条件，在启动列车时，可以充分运用牵引力逐步提高列车的功率，在短时间内到达规定的运行速度，确保列车在最佳的经济区域内工作。其次，在施行制动时，因为地铁工作人员的理论知识和实践技能存在差异，通常无法将列车操作规程准确地和列车速度线路状况相结合，把握不好制动时机就不能按照停车标缓慢停车。再次，地铁工作人员的思想意识和行车精神，也是保障地铁列车平稳操作的主要因素。最后，由于地铁列车在运行状态下，经常会发生一些突发事件，如果工作人员的应变能力较差，缺少充足的想象和判断意识，无法根据自身累积经验灵活处理，那么很可能影响地铁列车的稳定运行，严重的还会造成列车冲动。
2.2 设备因素
列车在不同的工作状态下，会受到制动力、阻力、牵引力这三种力影响。从车辆的动力学角度来看，只有保障车辆和车辆之间的间隙不发生变化，才能确保车辆在运行期间不会出现冲动。从实际列车操作过程来看，因为车钩经常处在压缩或伸张的状态下，导致列车出现冲动，对此，车钩间隙的变化是导致列车冲动的主要因素[3]。
2.3 环境因素
在特殊的工作环境中影响地铁列车平稳运行的主要因素是空转。在空转状态下列车的牵引力会持续下降，此时车钩将会持续伸长。如果系统内部牵引力突然消失，那么车钩将会充气压缩，持续释放弹性势能，并且会在基本阻力的影响下，让列车慢慢降低运行速度。因为后一部列车在运行期间的下降速度较慢，因此车辆和列车之间将会出现相对运动，导致两者在碰撞中造成冲动。在结束空转运行之后，如果直接施加牵引力，那么车钩会处在伸长状态，此时列车与车辆之间进行相对运动，以此产生冲动。
2.4 线路情况
首先，平直线路。这种线路状态是保障地铁电客车平稳操作的有利条件。从实践运行角度来看，列车在平直线路中只会受基本阻力限制，而影响平稳操作的因素有退出、添加牵引力、空转等。在牵引力过快的情况下，受惰性运动影响，列车车辆将会推动列车继续前进，车钩处在压缩状态下。在列车主手柄提升过快的情况下，实际功率上升，速度会随之增加，并且会产生较大的合力，列车相对于车辆出现速度差，后部车厢的乘客会感觉到后仰[4]。
其次，坡道。如果列车在不发生变化的坡道上运行，那么受到的影响与平直线路一致。我国地铁电客车线路包含了上下坡道和平直线路等多种情况，并且断面基本会跟随地形发生变化，并没有规律可循。因此，在地铁电客车运行期间经常会出现平直转坡道等多种情况。因为处在不同纵断面上，车辆受力情况存在差异，会产生一定的速度差，因此在引起冲动后会随着坡度差的增大变得越发明显。
最后，线路曲线。随着曲线半径越来越小，相应附加的阻力会持续增加。这种情况与坡道附加阻力存在较大差异。不管曲线的附加阻力处在哪种情况下，产生方向都会与列车相同，且可以促进列车运动有序进行。当列车以惰性运行状态进入曲线时，为简化分析过程，可将计算出的曲线附加阻力值看作是上坡道同值的换算。线路曲线对平稳操作的影响原理与列车由平直线路进入上坡道时的情况相同。
2.5 管理因素
平稳操作工作是乘务专业在管理水平、职工素质、列车质量等总体工作的体现。平稳操作工作不是一项单一的工作，对于乘务专业来讲反映的是综合水平，它涉及乘务专业管理的方方面面，如平稳操作的管理体制制度、职工平稳操作的意识和平稳操作的技术业务水平、列车设备的质量等等。因此做好平稳操作工作要综合各方面的因素，建立一整套平稳操作的管理方法和管理模式，使其日常化、规范化、制度化[5]。
3.1 评价体系
在明确工作安全分析法和自动折返模式的基本原理后，本文研究从电客车司机折返作业流程入手，掌握了七种可能发生的风险源，并对其产生的原因和风险综合分析，而后按照一定顺序提出解决方案，最终全面控制风险可能引发的不良后果。本文研究结合生产安全事件调查处理规定和工作安全分析法的相关概念，构建了相应的评价体系，具体如表1所示，相应计算公式如下。
表1 LEC 的评价体系
风险（D）=暴露频率（E）×严重性（C）×可能性（L）
结合公式分析可知，暴露频率是指每单位时间出现某类事件的数量，而严重性是指事件出现可能产生的影响后果，可能性是指后果事件出现的具体概率。
3.2 操作原理
根据图2所示的控制电路的简构图分析可知，在构建地铁电客车自动折返模式时，同样要运用多种电路管控模式进行分析，以此快速寻找有效的解决方案，确定其构成的影响。
图2 控制电路的简构图
从实践应用角度来看，要想真正实现自动折返，要保障地铁电客车符合两项条件。一方面，在折返状态下，要结合如图3所示的操作模式进行分析。在已经关闭列车门和站台门后，司机要先按照规定要求进行检查，而后关钥匙并操作DTRO，这样列车将会自动完成折返运动。另一方面，为了在站前折返时自主激活折返模式，可以在打开列车门和站台门之后，让司机下车，而接车司机在上车确认闪开钥匙后，实现自动折返。
图3 自动激活的流程图
在研究自动折返模式的电路控制原理时，要考虑以下几点内容。一方面，门保持打开电路控制。以本文研究的地铁8号线为例，前进方向左门在AR模式下，门会保持敞开状态[6]。如果列车处在折返站，那么在得到相应信号之后，司机可以手动操作按钮，直接进入自动模式。在这一状态下关闭钥匙下车，将会让22-K155处在长臂状态中，91-K03保持闭合状态，而81-K26在获取电源之后长开点会闭合。另一方面，门保持关闭电路控制。在驾驶司机激活之后，列车控制电路中的22-K151会闭合，让81-K25获取电源，同时控制系统91A-01会结合列车自动保护系统进行合位判断，并在掌握列车运行模式的判断数值后，列车自动驾驶系统在获取开门指令后会由继电器81-K111提供电源。
在掌握自动折返模式的电路控制原理后，为了进一步保障地铁电客车自动折返模式的应用效率和质量，要控制折返失败事件的发生频率，严格掌控各个关键点，预防风险源演变成具体事件直接影响整体运行状态[7]。根据当前地铁公司提出的安全管理理念，虽然目前司机等工作人员可以掌控大量安全隐患，但只要无法根除就会引发严重的安全事故。因此，为了从基础上保障地铁电客车的自动折返质量安全，要做好以下工作。一方面，结合折返作业流程和模式激活方式，要得出列车自动折返模式的人工激活流程，有效控制人的因素造成的干扰，直接交给自动驾驶系统进行管控，可以控制安全事故的发生概率[8]。这种方法是基于终点站列车的自动模式提出的，不会在实践发展中对车辆产生负面影响。另一方面，要结合自动折返模式确定人工关门功能，确保司机处在实践操作中，而列车能严格按照规定要求实现无人自动折返。这种方法只能应用在折返开门保持电路中，无法影响正常状态下的开关门和折返电路。
综上所述，根据近年来城市建设发展面临的交通运输情况来看，加强城市内部地铁电客车自动折返模式的研究力度，是保障地铁电客车安全有序运行的基础条件。了解近年来各地地铁发生的折返站折返失败事件，在分析总结中确定出现失败的主要原因，运用工作安全分析法构建相应的评价体系，而后在全面掌控各类风险源及控制等级的基础上，根据折返站作业程序，提出全新的操作模式和激活方式，可以人为控制发生失误事件的概率，确保地铁电客车在运行期间具有安全性和稳定性。
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