廣州地鐵六號線屏蔽門問號故障分析

王茜

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

廣州地鐵六號線采用的卡斯柯URBALISTM信號系統(tǒng)，是基于移動閉塞的CBTC系統(tǒng)，通過雙向連續(xù)、大容量的車地數(shù)據(jù)通信，依靠車載、軌旁的安全功能處理器來加以實(shí)現(xiàn)。六號線開通以后頻繁出現(xiàn)車載信號系統(tǒng)顯示屏蔽門問號故障（列車無法正確識別軌旁屏蔽門狀態(tài)導(dǎo)致的故障現(xiàn)象），嚴(yán)重情況下對正線列車運(yùn)行的效率造成影響。

1 信號系統(tǒng)中屏蔽門信息傳輸原理

1.1 子系統(tǒng)間屏蔽門信息傳輸原理

PSD屏蔽門的狀態(tài)信息由CBI(聯(lián)鎖子系統(tǒng))采集后通過DCS（數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)）發(fā)送給車載CC（車載運(yùn)算單元）、ZC（區(qū)域控制器）及ATS(列車自動監(jiān)控系統(tǒng))。信號系統(tǒng)與PSD屏蔽門控制系統(tǒng)之間采用繼電接口方式，信號系統(tǒng)內(nèi)部采用無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斊帘伍T信息，正常運(yùn)營時對車門和PSD屏蔽門同時監(jiān)控[1]。當(dāng)CC提供開門授權(quán)時，通過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送開關(guān)門命令至聯(lián)鎖系統(tǒng)子系統(tǒng)，聯(lián)鎖系統(tǒng)收到命令后驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)門繼電器實(shí)現(xiàn)PSD屏蔽門打開/關(guān)閉的控制。從而實(shí)現(xiàn)對PSD屏蔽門的聯(lián)鎖控制[2]。

1.2 車載系統(tǒng)對屏蔽門信息處理

車載系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一個PSD屏蔽門區(qū)域，當(dāng)列車運(yùn)行至設(shè)置區(qū)域時，列車與軌旁進(jìn)行PSD屏蔽門信息交換[3]。

正常情況下車載CC檢測到列車不在PSD區(qū)域時，輸出給DMI（司機(jī)顯示單元）的PSD顯示信息為不顯示（No display），故列車在非PSD區(qū)域不會檢測PSD的狀態(tài)（狀態(tài)未知）。而列車進(jìn)入PSD區(qū)域后，CC開始接收聯(lián)鎖發(fā)送的PSD狀態(tài)信息并輸出給DMI進(jìn)行顯示，在有門使能的前提下控制車門和PSD的打開和關(guān)閉。PSD屏蔽門狀態(tài)正常的運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖1所示，列車進(jìn)入PSD屏蔽門區(qū)域后一直打問號的運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖2所示。 EOA remain time代表列車無線通信情況，可以看出故障時通信通道良好，移動授權(quán)等信息更新正常，判斷僅為聯(lián)鎖與列車通信出現(xiàn)異常。TFE代表列車速度，列車在進(jìn)入PSD屏蔽門區(qū)域后就與聯(lián)鎖進(jìn)行屏蔽門信息交換。Platfrom doors代表屏蔽門狀態(tài)，故障時狀態(tài)均為未知unknown，SA PSD cmd代表發(fā)出的屏蔽門指令，在故障的情況下屏蔽門動作的指令按照車載系統(tǒng)要求正常發(fā)出但屏蔽門不能正常響應(yīng)列車發(fā)出的指令[4]。

PSD屏蔽門狀態(tài)列車與聯(lián)鎖有一個序列對比請求的過程。如果一次時序校正失敗，引起第二次校時，第二次校時超過周期導(dǎo)致所有應(yīng)用數(shù)據(jù)被導(dǎo)向安全數(shù)據(jù)處理，即顯示屏蔽門問號，雖然不引發(fā)安全問題，但降低了可用性[5]。安全算法仍能通過ZC傳輸來的信息檢測到是否有故障，這也解釋了屏蔽門問號的情況下列車不觸發(fā)緊制，即通信協(xié)議不能效驗(yàn)或者效驗(yàn)超時導(dǎo)致列車顯示PSD問號，但安全算法保證列車沒有真實(shí)觸發(fā)緊制故障，即通信實(shí)際正常，只是效驗(yàn)異常[6]。

圖1 PSD屏蔽門正常數(shù)據(jù)Fig.1 Platform Screen Door narmal data

圖2 PSD屏蔽門持續(xù)問號數(shù)據(jù)Fig.2 Platform Screen Door error data

2 故障模擬

根據(jù)廣州地鐵六號線PSD屏蔽門問號故障具體情況，六號線二期開通前屏蔽門問號故障較穩(wěn)定，六號線二期接入系統(tǒng)后，故障數(shù)開始明顯增高，線路變長，上線列車數(shù)量變多從概率上會導(dǎo)致故障上升，但屏蔽門問號故障相對上升幅度較大，綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析判斷得結(jié)論：當(dāng)設(shè)備連接數(shù)量超過車載最大連接數(shù)量或接近這個值時，會增大連接不成功的概率，導(dǎo)致出現(xiàn)屏蔽門問號概率增大[7]。通過關(guān)閉試車線設(shè)備測試，發(fā)生屏蔽門問號故障有所下降，但起伏較大，故判斷該種情況僅可能導(dǎo)致部分屏蔽門問號發(fā)生，為預(yù)防該種情況導(dǎo)致的屏蔽門問號列車在下試車線后斷電重啟，避免由于內(nèi)部數(shù)據(jù)連接過多造成屏蔽門問號故障。

六號線二期開通后故障數(shù)量明顯增加，在系統(tǒng)整體設(shè)備數(shù)量翻倍增長的前提下，考慮到傳輸數(shù)據(jù)翻倍增長，導(dǎo)致系統(tǒng)偶發(fā)處理能力下降，通過測試判斷軌旁傳輸設(shè)備對故障的影響進(jìn)一步論證。

屏蔽門控制及狀態(tài)信息在CBI設(shè)備及車載CC間進(jìn)行交換，CBI將PSD屏蔽門狀態(tài)傳輸給CC，CC將PSD屏蔽門開關(guān)控制指令傳輸給聯(lián)鎖。

考慮到從信息傳輸過程中出現(xiàn)故障的可能性對CBI設(shè)備及車載CC間進(jìn)行交換的屏蔽門數(shù)據(jù)進(jìn)行抓包分析。數(shù)據(jù)流向的承載設(shè)備涉及車站紅單網(wǎng)光交換機(jī)、電交換機(jī)，聯(lián)鎖交換機(jī)，中央紅單網(wǎng)交換機(jī)[8]。因此需要在以上交換機(jī)對涉及端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線抓包。

通過在試車線使用T610車開展CBTC模式下動車測試，并模擬出屏蔽門問號現(xiàn)象，并對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行抓包。

取消網(wǎng)絡(luò)冗余，使用單網(wǎng)進(jìn)行測試：對單網(wǎng)光交換機(jī)端口配置訪問控制命令，阻斷列車單網(wǎng)與試車線聯(lián)鎖的通信，測試該車與ZC通信正常，可CBTC運(yùn)行[9]。

在第一步操作的情況下，T610車在PSD屏蔽門區(qū)域會出現(xiàn)屏蔽門問號。（即試車線CBI設(shè)備及T610車載CC間進(jìn)行屏蔽門數(shù)據(jù)交換存在異常，因此出現(xiàn)屏蔽門問號），模擬出的屏蔽門問號與運(yùn)營時出現(xiàn)的屏蔽門問號現(xiàn)象一致（列車可ATO進(jìn)站，屏蔽門不能聯(lián)動，出站需轉(zhuǎn)RM模式）。

恢復(fù)試車線室內(nèi)及車載另一網(wǎng)絡(luò)使之雙網(wǎng)冗余，單網(wǎng)光交換機(jī)保持1端口T610車單網(wǎng)的訪問控制配置，在雙網(wǎng)恢復(fù)正常的情況下，另一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸正常DMI仍顯示屏蔽門問號。

保持屏蔽門問號狀態(tài)，斷開室內(nèi)光交換機(jī)單網(wǎng)1端口尾纖，關(guān)閉試車線單網(wǎng)，在此情況下，屏蔽門問號恢復(fù)。即在雙網(wǎng)恢復(fù)后，再斷開單網(wǎng)，列車既能恢復(fù)正常。

測試結(jié)論：車載CC與聯(lián)鎖的通信中，僅使用某一網(wǎng)作為主用通信，在此通道出現(xiàn)問題時不會自動切換使用另一冗余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。人為強(qiáng)制切換通信網(wǎng)后，屏蔽門問號可恢復(fù)正常。

3 PSD屏蔽門屏蔽門問號故障的應(yīng)急故障處理

PSD屏蔽門打問號故障根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的車門與PSD屏蔽門聯(lián)動情況，主要可分為以下兩種情況一種為短暫的PSD屏蔽門打問號，車門和PSD屏蔽門可以聯(lián)動，列車可以正常ATO（自動駕駛）模式出站。該現(xiàn)象屬于數(shù)據(jù)連接瞬間的顯示，或屏蔽門區(qū)域列車主控CC切換時瞬間出現(xiàn)，該情況不影響運(yùn)營。一種為進(jìn)站過程中PSD屏蔽門一直打問號，車門和PSD屏蔽門不能聯(lián)動，列車不能正常ATO離站，需轉(zhuǎn)RM1（限制模式）離站，影響正線列車運(yùn)行的效率。

屏蔽門問號故障的故障頻率較高，正確的操作處理可有效避免對運(yùn)營造成的影響。屏蔽門問號時，屏蔽門無法與車門聯(lián)動，當(dāng)停站后確認(rèn)屏蔽門問號故障后需要人工手動操作屏蔽門開關(guān)，列車離站時無推薦速度，需人工按壓RM按鈕轉(zhuǎn)RM1模式運(yùn)行，選擇RM1模式到啟動列車離站共有10秒操作時間，在RM1模式下10秒未動車，列車會自動升級至PM（人工駕駛）模式，升級瞬間列車觸發(fā)緊制，信號屏顯示列車未安全停穩(wěn)，升級到PM模式緊制緩解。此時需要再次按壓RM1按鈕出站。

圖3 PSD屏蔽門問號故障處理流程Fig.3 Platform Screen Door troubleshooting process

4 結(jié)論

本文針對廣州地鐵六號線屏蔽門問號故障，進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析及故障模擬，通過減少列車連接數(shù)量及人為切換網(wǎng)絡(luò)可減少屏蔽門問號故障為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)置提供一定設(shè)置方向，以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定高效的地鐵運(yùn)營。