2011年9月27日下午14:51，上海地鐵10號(hào)線發(fā)生追尾事故，導(dǎo)致200多人不同程度受傷。據(jù)上海地鐵運(yùn)營(yíng)方公布的初步調(diào)查結(jié)果，追尾是由于信號(hào)系統(tǒng)停電引發(fā)故障，改用人工調(diào)度后出現(xiàn)失誤所致。那么，正常運(yùn)行的地鐵系統(tǒng)，是通過(guò)什么方式來(lái)保障安全運(yùn)行的呢？

        在公路上，司機(jī)并沒(méi)有太多限制，可以前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、逆行和超車(chē)，唯一需要注意的只是與前車(chē)的距離以免追尾。司機(jī)擁有充分的主動(dòng)權(quán)，可以說(shuō)路是死的，車(chē)是活的。但地鐵系統(tǒng)不是這樣：列車(chē)只能在鋼軌上運(yùn)行，是地面的控制對(duì)象。

        地面控制系統(tǒng)（Zone Control Center，ZCC）通過(guò)列車(chē)定位技術(shù)，結(jié)合線路情況生產(chǎn)移動(dòng)授權(quán)（MA）發(fā)送給列車(chē)，告訴列車(chē)能以多少速度跑多遠(yuǎn)的距離，到什么地方必須停車(chē)等等。所有的列車(chē)都處于ZCC的控制之下，作有限制的運(yùn)行，這便是地鐵運(yùn)行的一般場(chǎng)景。在整個(gè)地鐵通信系統(tǒng)中，只有地對(duì)車(chē)、車(chē)對(duì)地的通信，并無(wú)車(chē)對(duì)車(chē)的信息交換。

        閉塞系統(tǒng)

        “閉塞”是鐵路信號(hào)的專用名詞，是指列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)間后，區(qū)間兩端車(chē)站都不再向這一區(qū)間發(fā)車(chē)，使之與外界隔隔絕，以防止列車(chē)相撞和追尾。閉塞設(shè)備即為實(shí)現(xiàn)“一個(gè)區(qū)間（閉塞分區(qū)）內(nèi)，同一時(shí)間只允許一輛列車(chē)占用”而設(shè)置的鐵路區(qū)間信號(hào)設(shè)備。

        鐵路應(yīng)用的區(qū)間閉塞類型有人工閉塞、半自動(dòng)閉塞和自動(dòng)閉塞三類。早期采用人工閉塞模式，隨著技術(shù)和閉塞設(shè)備的發(fā)展，人工閉塞逐步更新為半自動(dòng)閉塞和自動(dòng)閉塞。閉塞有3種實(shí)現(xiàn)的方式，分別稱為固定閉塞、移動(dòng)閉塞和介于兩者之間的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。

        1. 固定閉塞

        固定閉塞將線路劃分為固定的閉塞分區(qū)，列車(chē)定位以固定區(qū)段為單位。系統(tǒng)只知道列車(chē)在哪個(gè)區(qū)段中，而不知道在區(qū)段中的具體位置，因此列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)必然在某個(gè)區(qū)段的邊界上。

        圖中右邊為前行列車(chē)，左車(chē)為后續(xù)列車(chē)，橙線則標(biāo)出了后續(xù)列車(chē)在固定區(qū)段中被允許的最高運(yùn)行速度（圖中上半部分）和實(shí)際行駛速度（圖中下半部分）。

        2. 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞

        準(zhǔn)移動(dòng)閉塞對(duì)前、后列車(chē)的定位方式是不同的。前行列車(chē)的定位仍沿用固定閉塞的方式，后續(xù)列車(chē)的定位則采用移動(dòng)的方式。若前行列車(chē)不動(dòng)而后續(xù)列車(chē)前進(jìn)，后續(xù)列車(chē)的最大允許速度是連續(xù)變化的；而當(dāng)前行列車(chē)前進(jìn)，其尾部駛過(guò)固定區(qū)段的分界點(diǎn)時(shí)，后續(xù)列車(chē)的最大速度將按階梯跳躍上升。

        但在準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中，后續(xù)列車(chē)的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在前行列車(chē)占用分區(qū)的起點(diǎn)（圖中箭頭所示），因此它并沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。

        3. 移動(dòng)閉塞

        移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)是前、后列車(chē)均采用移動(dòng)式的定位方式，不存在固定的閉塞分區(qū)，列車(chē)之間的安全追蹤距離，隨著列車(chē)的運(yùn)行而不斷移動(dòng)、變化。移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車(chē)的尾部，當(dāng)然會(huì)留有一定的安全距離。后續(xù)列車(chē)的制動(dòng)起始點(diǎn)則是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車(chē)本身的性能計(jì)算決定的，隨線路參數(shù)和列車(chē)本身性能不同而變化。

        移動(dòng)閉塞目前主要采用感應(yīng)環(huán)線和無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法實(shí)現(xiàn)了車(chē)地間雙向、大容量的信息傳輸，達(dá)到了連續(xù)通信的目的，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了列車(chē)運(yùn)行的閉環(huán)控制。一旦列車(chē)和車(chē)站開(kāi)始通信，車(chē)站就能得知所有列車(chē)的位置，能夠提供連續(xù)的列車(chē)安全間隔保證和超速防護(hù)，在列車(chē)控制中具有更好的精度和更大的靈活性，并能更快地檢測(cè)到故障點(diǎn)。

        列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

        閉塞作為保障列車(chē)安全的核心原則，無(wú)論采用何種制式，它的目的只有一個(gè)：保證一個(gè)閉塞區(qū)段有且只有一輛列車(chē)運(yùn)行。而實(shí)現(xiàn)這一功能，主要靠列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）來(lái)完成。車(chē)載ATP子系統(tǒng)是確保列車(chē)運(yùn)行安全的關(guān)鍵設(shè)備，它與地面ATP設(shè)備相結(jié)合，完成速度或距離信號(hào)的接收和解析，實(shí)現(xiàn)超速防護(hù)、制動(dòng)保證、零速檢測(cè)、退行防護(hù)、無(wú)意識(shí)移動(dòng)防護(hù)、列車(chē)狀態(tài)監(jiān)控和制動(dòng)確認(rèn)等。

        基于通信技術(shù)的ATC系統(tǒng)的列車(chē)速度控制曲線如圖所示。列車(chē)制動(dòng)在縱上按用途可分為“常用制動(dòng)”和“緊急制動(dòng)”兩種。在正常情況下，為調(diào)控列車(chē)速度，包括進(jìn)站停車(chē)所施行的制動(dòng)稱為常用制動(dòng)，它的特點(diǎn)是作用比較緩和而且制動(dòng)力可以調(diào)節(jié)。在緊急情況下為使列車(chē)盡快停住所施行的制動(dòng)，稱為緊急制動(dòng)（也稱為“非常制動(dòng)”），它的特點(diǎn)是作用比較迅猛而且要把列車(chē)制動(dòng)能力全部用上。在ATP系統(tǒng)的控制下，列車(chē)始終只能運(yùn)行在當(dāng)前可允許的閉塞區(qū)段，這樣就保證了行車(chē)安全。

        車(chē)載ATP系統(tǒng)設(shè)備是保證行車(chē)安全的基礎(chǔ)設(shè)備，功能和電路設(shè)計(jì)都遵循“故障倒向安全”原則。當(dāng)車(chē)載ATP系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可以切除；切除后不影響列車(chē)的正常駕駛。一般來(lái)說(shuō)，地鐵正常運(yùn)營(yíng)時(shí)都會(huì)采用基于ATP系統(tǒng)的人工駕駛或更高級(jí)別的ATO模式作為主備模式，只要ATP系統(tǒng)運(yùn)行良好，就能充分保證行車(chē)安全。

        據(jù)上海地鐵運(yùn)營(yíng)方公布的初步調(diào)查結(jié)果，9月27日下午14:10，上海地鐵10號(hào)線新天地站設(shè)備故障，原因是停電。機(jī)房一般采用2路獨(dú)立電源，而且按照《城市軌道交通通信工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，必須外加UPS供電。正常情況下，一路電源斷電之后，第2路電源會(huì)立即供電；即使2路電源都停止供電，UPS也能夠提供應(yīng)急電源，就像蓄電池一樣。

        人工電話調(diào)度

        一旦信號(hào)系統(tǒng)像這樣發(fā)生故障甚至于完全癱瘓，列車(chē)就要采用后備模式或者完全后備模式，二者均使用非限制人工駕駛模式。上海地鐵10號(hào)線在信號(hào)故障之后，就采用了人工電話調(diào)度。此時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)成為擺設(shè)，不能發(fā)揮任何作用。列車(chē)速度會(huì)被控制在25千米/時(shí)左右。

        在完全后備模式下，地鐵行車(chē)的組織原則應(yīng)該是這樣的：當(dāng)CBTC系統(tǒng)與后備系統(tǒng)均發(fā)生故障，導(dǎo)致部分區(qū)段聯(lián)鎖及相關(guān)信號(hào)設(shè)備功能失效，造成道岔無(wú)法顯示與遠(yuǎn)程作時(shí)，由控制主任決定采用“站間閉塞法”組織行車(chē)。

        所謂站間閉塞法，是指兩個(gè)站站間區(qū)間及前方接車(chē)站接車(chē)線為一個(gè)閉塞區(qū)段。每一閉塞區(qū)段只允許一趟列車(chē)占用，行車(chē)憑證為行車(chē)許可證，又稱為路票。此時(shí)，行車(chē)調(diào)度及時(shí)向有關(guān)車(chē)站及司機(jī)發(fā)布口頭命令：自發(fā)令時(shí)起，XX站至XX站間采用站間閉塞法組織行車(chē)。

        采用站間閉塞法組織行車(chē)期間，在故障區(qū)間內(nèi)運(yùn)行的列車(chē)司機(jī)應(yīng)按行車(chē)調(diào)度的口頭命令執(zhí)行，司機(jī)應(yīng)加強(qiáng)瞭望和廣播安撫乘客。發(fā)車(chē)站與行車(chē)調(diào)度共同確認(rèn)第一趟發(fā)出列車(chē)的運(yùn)行前方閉塞區(qū)段空閑。相關(guān)車(chē)站行車(chē)值班員接到調(diào)度命令后，在每個(gè)需要接發(fā)列車(chē)的站臺(tái)分別派站務(wù)人員負(fù)責(zé)接發(fā)列車(chē)、交收憑證。司機(jī)憑路票及站臺(tái)接發(fā)車(chē)人員的“好了”信號(hào)，才能啟動(dòng)列車(chē)，以人工模式駕駛列車(chē)運(yùn)行。

        由此可見(jiàn)，此次事故應(yīng)該是調(diào)度人員違規(guī)作所致。司機(jī)完全是以調(diào)度人員的命令為準(zhǔn)，沒(méi)有調(diào)度批準(zhǔn)，司機(jī)是不會(huì)拿乘客和自己的生命安全開(kāi)玩笑的。 確定調(diào)度人員在哪一環(huán)節(jié)違規(guī)作，是需要認(rèn)真調(diào)查的另一個(gè)重點(diǎn)。