一般將地鐵車輛的司機警惕裝置（即“DEAD MAN”裝置）安裝在司控器主手柄頂部，采用自復位按鈕型式，在人工駕駛模式下要求司機一直按壓該按鈕，如果松開該按鈕，列車就立即失去動力，松開超過一定時長，列車將自動施加緊急制動，直至列車最終停車為止。

警惕功能可在司機發(fā)生意外時，有效保證列車的運行安全。鑒于現(xiàn)代有軌電車和地鐵車輛運行環(huán)境及條件的差異性，本文從操作便捷性、安全性及人性化角度出發(fā)，為現(xiàn)代有軌電車車輛提供一種司機警惕系統(tǒng)的控制邏輯，改變了僅依靠司控器上的警惕按鈕進行司機狀態(tài)監(jiān)控的方式，使之更加靈活而有效。

1 地鐵車輛警惕功能

在人工駕駛地鐵車輛過程中，司機需時刻按下主手柄上的警惕按鈕，一旦松開，司機室蜂鳴器就會發(fā)出鳴響，同時列車卸掉牽引力惰行運行，如果松開時長大于4s，列車就會觸發(fā)緊急制動直至列車停車。

1.1 地鐵警惕電路分析

警惕功能由司控器主手柄上的司控器警惕按鈕、延時斷電繼電器、零速繼電器、列車控制單元（vehicle control unit, VCU）/牽引控制單元（traction control unit, TCU）及牽引電制動執(zhí)行電路組成。 圖1所示是司機警惕按鈕功能的核心電路示意圖。

圖1 地鐵車輛警惕功能核心電路示意圖

如圖1所示，當司機按下警惕按鈕時，延時斷電繼電器KM1得電吸合，且在車輛沒有起動的情況下V＞0觸點閉合，KM2繼電器一直得電，其觸點閉合，故KM2與KM1的觸點及自身觸點形成自保持電路，同時將牽引命令和緊急制動緩解命令發(fā)送給VCU/TCU。VCU/TCU在收到上述命令后牽引動車，此時列車具有一定速度，V＞0觸點斷開，KM2依靠自身觸點自保持得電。

當司機松開警惕按鈕，在一定時間內(nèi)延時斷開繼電器KM1觸點將不斷開，KM2繼電器仍處于自保持狀態(tài)，但是VCU/TCU收不到牽引命令，同時緊急制動緩解命令仍然有效，車輛無牽引力又不施加制動，故處于惰行狀態(tài)。

司機在松開警惕按鈕超過4s后，如果仍未按下警惕按鈕，則KM1觸點斷開，KM2繼電器的自鎖狀態(tài)也將解除，KM2的觸點都將斷開，VCU/TCU收不到牽引命令而收到了L_緊急制動命令，車輛將施加緊急制動，在車輛未停穩(wěn)、零速命令沒有恢復前，KM2繼電器將始終處于斷開狀態(tài)，直至列車停穩(wěn)，零速V＞0觸點閉合，KM2才能重新得電。

1.2 優(yōu)缺點及適應性

由上述分析可知，警惕電路是一種經(jīng)典的地鐵車輛警惕觸發(fā)機制，它的觸發(fā)方式單一，僅有一個觸發(fā)來源，即司控器主手柄警惕按鈕。且警惕機制觸發(fā)后至列車施加緊急制動的時間（警惕時長）是固定值，無論列車處于高速行駛還是低速行駛，都按照固定時間4s觸發(fā)，雖然時間繼電器時間參數(shù)可調(diào)，但調(diào)整后仍然是一個固定值。

這種警惕觸發(fā)機制雖然有其自身的缺點，但是在地鐵車輛應用上卻沒有問題，因為地鐵車輛大部分時間工作在自動（ATO）模式，這種模式下的警惕機制將被旁路而由信號系統(tǒng)設備代替司機操作列車，車輛也不會實時監(jiān)控司機生命體征狀態(tài)，故雖然有上述的缺點，但對運營來說影響并不突出。

2 現(xiàn)代有軌電車警惕功能設計

2.1 現(xiàn)代有軌電車車輛特點

現(xiàn)代有軌電車車輛一般采用人工駕駛模式，車輛與社會各種汽車在馬路上混跑，路況復雜，對司機的要求非常高，如果仍然采用上述警惕機制工作，司機勞動強度和舒適性就將得不到保障。

新的警惕機制將不僅依靠司機控制器上的警惕按鈕進行司機狀態(tài)監(jiān)控，而且要依托現(xiàn)代有軌電車強大的列車控制網(wǎng)絡功能，擴大對司機狀態(tài)項點的監(jiān)視，同時也將調(diào)整警惕時長，使司機觸發(fā)警惕設備的頻率隨車速變化而變化，實現(xiàn)列車警惕裝置的動態(tài)觸發(fā)，使其更加靈活和有效。

2.2 列車網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代有軌電車的列車控制和管理系統(tǒng)（train control and management system, TCMS）由多功能車輛總線（multifuction vehicle bus, MVB）網(wǎng)絡及大量I/O模塊構(gòu)成，它將收集列車所有系統(tǒng)及按鈕旋鈕信息，并將該信息轉(zhuǎn)換為MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流傳遞給VCU/TCU，由VCU/TCU統(tǒng)一運算后發(fā)列車各個子系統(tǒng)執(zhí)行，這樣就為警惕機制通過網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)創(chuàng)造了必要的環(huán)境。

2.3 警惕功能的設計

1）警惕觸發(fā)條件的選擇

在司機臺上選取新增的司機狀態(tài)監(jiān)控項點，需具備兩個重要特點：①均能通過TCMS系統(tǒng)對其進行監(jiān)控；②在司機臺范圍內(nèi)，該功能使用頻率高且都與司機動作強度相關。表1統(tǒng)計了符合條件的司機監(jiān)控項點。

表1 司機臺區(qū)域列車功能及使用率

根據(jù)表1對司機臺按鈕及功能使用情況的分析，適用于現(xiàn)代有軌電車警惕機制觸發(fā)方式的功能主要有：獨立警惕裝置按鈕、司控器主手柄角度改變、主手柄警惕按鈕、電笛按鈕、磁軌制動按鈕和撒沙按鈕。結(jié)合現(xiàn)代有軌電車列車控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，搭建有軌電車警惕系統(tǒng)的控制電路，如圖2所示。

2）警惕時長的設置

現(xiàn)代有軌電車的警惕機制除了增加上述對司機狀態(tài)的監(jiān)控項點外，還從司機操作舒適性出發(fā)對警惕時長進行了科學的設定。

圖2 有軌電車警惕系統(tǒng)控制電路圖

由于所有觸發(fā)警惕機制的條件均接入TCMS，由網(wǎng)絡系統(tǒng)統(tǒng)一進行管理，故使列車在不同速度下調(diào)整不同的警惕時長成為可能。具體的調(diào)節(jié)按照速度分三段式，即

式（1）

根據(jù)三段式的速度設定，列車速度越低，警惕時長越長，司機可以松開警惕的時間也越長；列車速度越高，要求司機注意力高度集中，司機松開警惕的時間要求也越短。圖3所示體現(xiàn)了這種警惕時長與列車速度的關系曲線。

圖3 警惕時長與列車速度的關系曲線

2.4 警惕系統(tǒng)的邏輯說明

在確定了司機狀態(tài)監(jiān)控項點和警惕時長的邏輯后，VCU/TCU即可以執(zhí)行圖4的核心工作流程。

列車在行駛過程中，VCU/TCU實時監(jiān)控司機狀態(tài)監(jiān)控項點中的5個條件，一旦檢測到5個條件都未被觸發(fā)，VCU/TCU就將首先判斷當前列車的速度區(qū)間，根據(jù)不同速度區(qū)間鎖定警惕時長，在警惕時長即將結(jié)束（2s內(nèi)）時觸發(fā)司機室蜂鳴器鳴響以提示司機，若此時司機觸發(fā)了5個條件中的任意一個，則VCU/TCU將重新檢測，若司機聽到鳴響后仍未觸發(fā)司機狀態(tài)監(jiān)控項點，則列車將觸發(fā)緊急制動，直至停車為止，無論過程中觸發(fā)條件是否恢復。

圖4 核心工作流程

結(jié)論

本文司機警惕機制的設計電路及邏輯原理符合現(xiàn)代有軌電車人工駕駛及司機舒適性的要求，其觸發(fā)條件多變，警惕時長也可以根據(jù)當前列車運行速度進行調(diào)整，是現(xiàn)代有軌電車警惕機制的發(fā)展方向。該技術已在淮安儲能式低地板項目、武漢大漢陽低地板項目及深圳龍華低地板項目中均被使用。最早使用該技術的廣州海珠現(xiàn)代有軌電車項目，已上線運營5年，目前應用效果良好。