西安地鐵2號(hào)線站臺(tái)屏蔽門故障并導(dǎo)致列車晚點(diǎn)事件的調(diào)查分析

屈 靜 楊 洪

（西安地下鐵道有限責(zé)任公司，710018，西安∥第一作者，高級(jí)工程師）

西安地鐵2號(hào)線站臺(tái)屏蔽門故障并導(dǎo)致列車晚點(diǎn)事件的調(diào)查分析

屈 靜 楊 洪

（西安地下鐵道有限責(zé)任公司，710018，西安∥第一作者，高級(jí)工程師）

結(jié)合屏蔽門系統(tǒng)控制原理，對(duì)西安地鐵2號(hào)線屏蔽門故障并造成列車晚點(diǎn)事件進(jìn)行了調(diào)查分析。該故障雖是由工作人員的操作不當(dāng)引起的，但也由此發(fā)現(xiàn)了屏蔽門系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足。因此，除加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)人員的培訓(xùn)和管理之外，還要改進(jìn)屏蔽門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)管理。

地鐵；屏蔽門；故障分析

First-author’s addressXi’an Metro Corporation，710018，Xi’an，China

西安地鐵2號(hào)線1期工程設(shè)車站17座，全部為地下車站，共34側(cè)車站站臺(tái)上設(shè)置了屏蔽門。單側(cè)站臺(tái)屏蔽門縱向組合總長113.34 m，為全封閉式結(jié)構(gòu)。西安地鐵2號(hào)線車輛采用B型車，6節(jié)編組，3動(dòng)3拖。對(duì)應(yīng)的屏蔽門的設(shè)計(jì)為：站臺(tái)一側(cè)的屏蔽門由24道滑動(dòng)門、36扇固定門、12扇應(yīng)急門、2套端門組成。

屏蔽門控制系統(tǒng)主要由中央接口盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、門控單元（DCU）、通信介質(zhì)及通信接口、外圍設(shè)備等組成。其中PSC由主監(jiān)視系統(tǒng)（PSA）、2個(gè)單元控制器（PEDC）、接線端子、接口設(shè)備及控制配電回路組成。

由于試運(yùn)營期間信號(hào)系統(tǒng)CBTC（基于通信的列車控制）尚未調(diào)試完畢，屏蔽門的開關(guān)采用人工手動(dòng)操作PSL完成。

1 故障現(xiàn)象與調(diào)查分析

1.1 故障經(jīng)過

2012年6月28日7：58，10304次列車由市圖書館站上行發(fā)車，司機(jī)關(guān)屏蔽門時(shí)發(fā)現(xiàn)站臺(tái)屏蔽門無法關(guān)閉，車站站務(wù)人員使用互鎖解除發(fā)車；列車出站20 m左右時(shí)，產(chǎn)生FSB（全常用制動(dòng)）、EB（緊急制動(dòng)），停車后無法緩解，在區(qū)間停車20 s，后采用RM模式（限制人工模式）以18~20 km/h限速動(dòng)車。大明宮站上行恢復(fù)IATP（間歇列車自動(dòng)保護(hù)）模式，列車到達(dá)終點(diǎn)站時(shí)，比照時(shí)刻表延誤了5 min 55 s。

1.2 屏蔽門的控制方式

正常情況下，屏蔽門滑動(dòng)門的開啟、關(guān)閉是由信號(hào)系統(tǒng)給屏蔽門PEDC相應(yīng)的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)為可靠的硬線連接，其接口類型均為無源節(jié)點(diǎn)形式。接口位置在PSC內(nèi)的2個(gè)PEDC端子排上。車控室緊急后備盤實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門的手動(dòng)開關(guān)控制；PSL設(shè)置在列車出站端的站臺(tái)上，用于司機(jī)操作和監(jiān)視列車車門、屏蔽門開/關(guān)情況。以上系統(tǒng)構(gòu)成了屏蔽門系統(tǒng)的控制部分。

當(dāng)屏蔽門全部關(guān)閉，但因鎖閉信號(hào)丟失或信號(hào)系統(tǒng)無法確認(rèn)門是否鎖閉而不能發(fā)車時(shí)，由站務(wù)人員用專用鑰匙開關(guān)打開PSL上的操作允許開關(guān)，此時(shí)PSC面板上的“PSL操作指示燈”點(diǎn)亮；站務(wù)人員再用鑰匙將PSL上“互鎖解除”開關(guān)打至旁路位并保持至列車尾部出清站臺(tái)聯(lián)動(dòng)區(qū)域；然后站務(wù)人員再用鑰匙開關(guān)關(guān)閉PSL上的“ASD/EED（滑動(dòng)門/應(yīng)急門）互鎖解除”開關(guān)和操作允許開關(guān)，此時(shí)PSC面板上的PSL操作指示燈熄滅。“互鎖解除”開關(guān)為自復(fù)位式，“互鎖解除”信號(hào)的保持由PSC實(shí)現(xiàn)，并配合信號(hào)系統(tǒng)完成此功能。

1.3 故障原因分析

通過對(duì)比屏蔽門操作記錄、信號(hào)ATS（列車自動(dòng)監(jiān)控）系統(tǒng)記錄，結(jié)合視頻回放，發(fā)現(xiàn)此次故障暴露出以下3方面問題：整列屏蔽門無法打開，列車產(chǎn)生FSB和EB，屏蔽門與時(shí)鐘系統(tǒng)誤差。

1.3.1 整列屏蔽門無法打開原因

在未實(shí)現(xiàn)CBTC前，屏蔽門的開關(guān)由司機(jī)手動(dòng)操作PSL完成。正常的關(guān)門順序?yàn)椋洪_門位→關(guān)門位（稍作停留待“關(guān)閉且鎖緊”指示燈亮）→禁止位，全程操作應(yīng)在5 s左右。本次PSL操作記錄顯示：7：59：27（屏蔽門顯示時(shí)間為8：10：25，與時(shí)鐘系統(tǒng)有約12 min誤差）“PSL開門命令清除標(biāo)記”。即此時(shí)開始關(guān)門。但由開始關(guān)門至7：59：29（屏蔽門顯示時(shí)間為8：10：27）產(chǎn)生PSL使能邏輯故障僅2 s，且無PSL關(guān)門命令就直接產(chǎn)生“開門命令清除標(biāo)記”。由此可以認(rèn)定，司機(jī)操作關(guān)門過程較快且未在關(guān)門位停留就直接打至禁止位，從而排除設(shè)備因素，判定為人為誤操作導(dǎo)致PSL使能邏輯故障，使屏蔽門無法正常關(guān)閉。該次列車在市圖書館站發(fā)車時(shí)，比照時(shí)刻表延誤了1 min 48 s。屏蔽門記錄數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 屏蔽門事件記錄

1.3.2 列車產(chǎn)生FSB和EB的原因

10304（207）次列車出站20 m左右產(chǎn)生EB。EB產(chǎn)生的原因是：由于列車起動(dòng)后市圖書館站打“互鎖解除”操作失效，導(dǎo)致市圖書館站上行出站信號(hào)機(jī)開放后再次關(guān)閉（此時(shí)列車尾部未完全出清），車載信號(hào)產(chǎn)生EB防護(hù)，同時(shí)列車移動(dòng)授權(quán)丟失，IATP駕駛模式無法建立，但列車駕駛模式開關(guān)保持在IATP模式位置，此時(shí)列車又一次執(zhí)行了正常的FSB防護(hù)，此FSB在IATP駕駛模式下無法緩解，最終司機(jī)在RM模式下進(jìn)行緩解動(dòng)車。

根據(jù)ATS的記錄，7：59：25屏蔽門旁路，出站信號(hào)機(jī)開放，信號(hào)機(jī)為綠燈。而在7：59：50，由圖2中可以看到，屏蔽門打開，出站信號(hào)機(jī)顯示為綠閃，信號(hào)機(jī)關(guān)閉。

圖2 信號(hào)ATS事件記錄

為進(jìn)一步查找互鎖解除失效的原因，筆者調(diào)取了屏蔽門操作記錄及信號(hào)ATS記錄，通過數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在7：59：27-8：09：55期間（即整列屏蔽門故障期間），屏蔽門僅有5次互鎖解除記錄，而信號(hào)ATS有11次互鎖解除記錄。由于屏蔽門PSL操作記錄時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)間時(shí)差較大，通過信號(hào)ATS、視頻監(jiān)控錄像和PSL記錄的數(shù)據(jù)，對(duì)互鎖解除時(shí)間、次數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，見表1。

表1 車輛ATI、信號(hào)ATS和PSL記錄的數(shù)據(jù)記錄表

根據(jù)客運(yùn)人員描述和表1記錄顯示，10304次和10404次列車采用了互鎖解除方式接發(fā)車，共用時(shí)10 min 28 s。屏蔽門記錄顯示互鎖解除次數(shù)為5次，而信號(hào)ATS顯示互鎖解除記錄為11次，兩者之間存在較大差異。通過對(duì)客運(yùn)現(xiàn)場人員的了解，互鎖解除操作可得到印證的為第1、3、5次。第1次打互鎖解除為發(fā)10304次，此時(shí)間與信號(hào)ATS一致，即7：59：27；第3次打互鎖解除時(shí)間為8：04：04，目的是接上一站鳳城五路站發(fā)出的10404次，鳳城五路站發(fā)車時(shí)間為8：04：37，前后時(shí)間相符；第5次打互鎖解除時(shí)間為8：08：55，10404次從市圖書館站發(fā)車為8：09：30，時(shí)間相符。對(duì)其中的第2、4次互鎖解除原因，客運(yùn)人員反映為信號(hào)燈未開放，故多次執(zhí)行該操作。

互鎖解除開關(guān)為自復(fù)位開關(guān)，當(dāng)列車完全出清前需手動(dòng)保持該開關(guān)在“互鎖解除”位置，且需要在較長時(shí)間里給予一定的力量，因此，初步懷疑ATS互鎖解除記錄多為工作人員操作時(shí)手部稍有松動(dòng)造成。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，在市圖書館站進(jìn)行了現(xiàn)場測試，并對(duì)手動(dòng)操作松動(dòng)進(jìn)行了模擬。測試結(jié)果見表2。其中屏蔽門第5次為模擬手動(dòng)操作有松動(dòng)，在屏蔽門的記錄中只有1次互鎖解除，而在信號(hào)ATS的記錄中有2次互鎖解除。

根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料，互鎖解除開關(guān)為自復(fù)位開關(guān)，“互鎖解除”位置對(duì)應(yīng)1組2個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)由2個(gè)凸輪帶動(dòng)?；ユi解除操作時(shí)，“互鎖解除”位2個(gè)觸點(diǎn)閉合，1個(gè)觸點(diǎn)信號(hào)由屏蔽門系統(tǒng)采集，并顯示“互鎖解除設(shè)定標(biāo)記”；另1個(gè)觸點(diǎn)由信號(hào)系統(tǒng)采集，一旦采集到該觸點(diǎn)閉合，信號(hào)SJFJ（上行緊急發(fā)車?yán)^電器）吸合，出站信號(hào)開放。理論上，2個(gè)觸點(diǎn)應(yīng)同時(shí)閉合，同時(shí)斷開。但在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，2個(gè)凸輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)序存在不一致性，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)閉合時(shí)間也有一定差異，造成對(duì)應(yīng)屏蔽門的觸點(diǎn)吸合時(shí)間要早于信號(hào)系統(tǒng)的觸點(diǎn)。也就是說，互鎖解除開關(guān)一旦稍有松開，發(fā)送給信號(hào)的“互鎖解除”觸點(diǎn)斷開，SJFJ落下，信號(hào)系統(tǒng)即判定為互鎖解除取消；但因互鎖解除開關(guān)只是輕微松動(dòng)，對(duì)應(yīng)屏蔽門的觸點(diǎn)并未斷開，因此屏蔽門仍認(rèn)定互鎖解除有效。屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)采集互鎖解除信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)存在不一致性，導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)認(rèn)為在10304次列車發(fā)車過程中互鎖解除取消，而屏蔽門記錄互鎖解除仍在保持狀態(tài)。這也是該次列車產(chǎn)生EB和FSB的原因。

表2 屏蔽門PSL、信號(hào)ATS測試記錄表

1.3.3 屏蔽門與時(shí)鐘系統(tǒng)誤差原因

屏蔽門控制系統(tǒng)的PSC接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）車站局域網(wǎng)，由ISCS實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、故障報(bào)警及查詢運(yùn)營記錄等功能，由ISCS將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆CC（運(yùn)營控制中心）。ISCS向屏蔽門系統(tǒng)提供GPS時(shí)鐘信息，屏蔽門系統(tǒng)根據(jù)此信息進(jìn)行時(shí)鐘的更新。圖3為屏蔽門系統(tǒng)與ISCS接口界面圖。

圖3 PSD-ISCS接口界面圖

由表1、表2可以看到，屏蔽門事件記錄時(shí)間與時(shí)鐘系統(tǒng)存在約12 min的誤差，此誤差給故障分析帶來了較大的困擾。結(jié)合圖3可知，屏蔽門系統(tǒng)與ISCS系統(tǒng)有光纜和硬線2個(gè)接口，其中對(duì)時(shí)信息通過光纜進(jìn)行傳輸。原接口文件中只規(guī)定了ISCS向屏蔽門系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步信息，但該信息同步至屏蔽門的哪些設(shè)備并未做明確規(guī)定。針對(duì)此問題進(jìn)行了進(jìn)一步測試，差異原因?yàn)镮SCS僅為PEDC提供了對(duì)時(shí)功能，而屏蔽門的事件記錄時(shí)間來源于PSA工控機(jī)，若工控機(jī)的時(shí)間存在誤差，事件記錄也隨之存在誤差。

2 改進(jìn)建議

經(jīng)過以上調(diào)查分析，找到了此次屏蔽門故障并導(dǎo)致10304次列車晚點(diǎn)的原因。故障的起因是工作人員操作不當(dāng)，但由此也暴露出屏蔽門與其相關(guān)接口中存在的設(shè)計(jì)不足。筆者根據(jù)現(xiàn)行的人員操作管理及屏蔽門控制原理，提出3條改進(jìn)意見。

（1）需加強(qiáng)對(duì)客運(yùn)人員的培訓(xùn)和管理，尤其是設(shè)備的實(shí)操培訓(xùn)，避免誤操作導(dǎo)致設(shè)備故障和列車延誤。

（2）PSL互鎖解除命令時(shí)序不一致問題需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員和廠家在以后的設(shè)計(jì)中予以注意，改進(jìn)凸輪的生產(chǎn)工藝或增加相應(yīng)的裝置，確保時(shí)序的一致性。運(yùn)營維護(hù)人員要加強(qiáng)設(shè)備管理，掌握設(shè)備的使用壽命周期，變故障修為預(yù)防修。

（3）屏蔽門PSA的事件記錄時(shí)間與實(shí)際時(shí)鐘時(shí)間有差異，根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀，建議目前由設(shè)備維護(hù)部門將工控機(jī)的對(duì)時(shí)納入每日巡檢作業(yè)中，確保時(shí)間的一致性。在以后的技術(shù)接口文件中，關(guān)于對(duì)時(shí)問題要予以細(xì)化，避免類似問題再次發(fā)生。

［1］ GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 王珩.淺談地鐵屏蔽門電氣控制系統(tǒng)［J］.地鐵與輕軌，2003（5）：52.

［3］ 趙掌建.在地鐵建設(shè)運(yùn)營中屏蔽門系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)的接口分析［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2009（5）：15.

Investigation to Platform Screen Door Failure and Consequent Train Delay on Xi’an Metro Line 2

Qu Jing，Yang Hong

Focused on the event of PSD fault and train delay on Xi’an Metro Line 2，and combined with the system control principles，the fault is investigated and analyzed. Though the fault was caused by operational misses，the issufficient design of PSD are also detected，some reasonable improvement measures are put forward.

metro；platform screen door system；failure analysis

U 291.6+3：U 231.4

2012-09-18）