城市軌道交通列車車門與站臺(tái)屏蔽門對(duì)位隔離技術(shù)

丁忠鋒 劉 波

(交控科技股份有限公司，100070，北京//第一作者，工程師)

為保證列車運(yùn)行和旅客人身安全，列車進(jìn)入站臺(tái)停穩(wěn)后，車門與屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了車門與屏蔽門自動(dòng)同時(shí)開啟和關(guān)閉。信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)屏蔽門(PSD)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)是指車載信號(hào)設(shè)備與地面信號(hào)設(shè)備建立車地?zé)o線通信，在判斷列車進(jìn)入停車區(qū)域且停穩(wěn)、車門和屏蔽門正常、聯(lián)鎖關(guān)系正確等條件滿足后，指令發(fā)送給車門控制系統(tǒng)，同時(shí)發(fā)送給車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(CI)系統(tǒng)；CI系統(tǒng)收到該指令后驅(qū)動(dòng)屏蔽門開門或關(guān)門繼電器，屏蔽門系統(tǒng)根據(jù)采集到的繼電器狀態(tài)控制屏蔽門開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)車門與屏蔽門開關(guān)門聯(lián)動(dòng)作業(yè)。然而，當(dāng)有部分車門或屏蔽門故障時(shí)，全部車門和屏蔽門無法開關(guān)，聯(lián)動(dòng)作業(yè)失效，延誤乘客乘車，影響列車運(yùn)行效率。隨著全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)的推廣，這種聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)問題顯得尤為突出，甚至存在安全隱患。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，車載信號(hào)設(shè)備(VOBC)通過與列車監(jiān)控管理系統(tǒng)(TCMS)接口獲取每個(gè)車門狀態(tài)信息，以及CI系統(tǒng)通過與PSD系統(tǒng)通信獲取每個(gè)屏蔽門狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)車門或屏蔽門出現(xiàn)故障時(shí)，隔離故障點(diǎn)，使其余車門和屏蔽門正常開啟和關(guān)閉。同時(shí)，結(jié)合車內(nèi)廣播、站臺(tái)報(bào)警等方式及時(shí)提示乘客，減少乘客延誤時(shí)間，從而提高列車運(yùn)行效率，保障乘客乘車安全。圖1為信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)故障對(duì)位隔離設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)故障對(duì)位隔離設(shè)計(jì)示意圖

具體設(shè)計(jì)如下：

(1)當(dāng)車門發(fā)生故障時(shí)，VOBC接收TCMS發(fā)送的車門故障信息，根據(jù)車門故障信息確定對(duì)應(yīng)需要隔離的屏蔽門，并經(jīng)過待進(jìn)站所屬CI系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)，向PSD系統(tǒng)發(fā)送隔離屏蔽門信息；在列車進(jìn)站后，PSD系統(tǒng)根據(jù)隔離屏蔽門信息不開放與列車故障車門對(duì)應(yīng)的屏蔽門，以實(shí)現(xiàn)列車某個(gè)車門故障時(shí)，將其對(duì)位的那個(gè)屏蔽門隔離。

(2)在屏蔽門發(fā)生故障時(shí)，PSD系統(tǒng)經(jīng)過本站臺(tái)CI系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)，向待進(jìn)站的VOBC發(fā)送屏蔽門故障信息，VOBC根據(jù)屏蔽門故障信息確定隔離車門信息，并將隔離車門信息發(fā)送至TCMS;在列車進(jìn)站后，TCMS根據(jù)隔離車門信息控制與故障屏蔽門對(duì)應(yīng)的車門不開放，以實(shí)現(xiàn)具體某個(gè)屏蔽門故障時(shí)，將其對(duì)位的那個(gè)車門隔離。

(3)為使乘客有序上下車，當(dāng)車門故障時(shí)，TCMS點(diǎn)亮故障車門的故障指示燈，并通過車內(nèi)廣播通知乘客，PSD系統(tǒng)點(diǎn)亮與列車故障車門對(duì)應(yīng)的屏蔽門的故障指示燈，并通過站臺(tái)廣播通知乘客。

(4)VOBC在接收車門故障信息時(shí)，向調(diào)度中心行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(TIAS)發(fā)送故障報(bào)警，PSD系統(tǒng)在將屏蔽門故障信息發(fā)送至本站所屬CI時(shí)，向調(diào)度中心TIAS發(fā)送故障報(bào)警。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 VOBC對(duì)外接口實(shí)現(xiàn)

在既有車門與屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制基礎(chǔ)上，TCMS向VOBC發(fā)送信息中增加每個(gè)車門狀態(tài)信息，CI向VOBC發(fā)送信息中增加屏蔽門狀態(tài)信息，VOBC向TCMS和CI發(fā)送的信息中增加對(duì)位隔離指令，VOBC向TIAS發(fā)送的信息中增加車門故障隔離信息，CI向TIAS發(fā)送的信息中增加屏蔽門故障隔離信息。

系統(tǒng)為每個(gè)VOBC分配全局惟一的ID(標(biāo)識(shí))，為每個(gè)CI分配全局惟一的ID。每個(gè)CI根據(jù)聯(lián)鎖集中站的管轄區(qū)域規(guī)定管理幾個(gè)站臺(tái)，以側(cè)式站臺(tái)和島式站臺(tái)為例定義屏蔽門編號(hào)，如圖2和圖3所示。

圖2 側(cè)式站臺(tái)屏蔽門編號(hào)方式示意圖

圖3 島式站臺(tái)屏蔽門編號(hào)方式示意圖

列車出清上一個(gè)站臺(tái)且移動(dòng)授權(quán)滿足進(jìn)站時(shí)，VOBC與下一個(gè)聯(lián)鎖集中站建立通信，并把當(dāng)前CI注銷，將下一站車門隔離信息發(fā)送給CI，同時(shí)向CI查詢屏蔽門隔離信息。

2.2 CI系統(tǒng)與PSD接口實(shí)現(xiàn)

CI與PSD除硬線接口外，增加以太網(wǎng)通信接口。CI向PSD發(fā)送車門隔離信息，PSD向CI發(fā)送屏蔽門狀態(tài)信息。為PSD接入信號(hào)系統(tǒng)安全網(wǎng)增設(shè)網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)FEP(前端處理器)，F(xiàn)EP雙機(jī)熱備，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。FEP與PSD相互之間發(fā)送主備狀態(tài)信息，如圖4所示。

圖4 CI與PSD系統(tǒng)連接示意圖

CI系統(tǒng)周期性每隔300 ms，向PSD發(fā)送車門信息，PSD系統(tǒng)如果連續(xù)2.4 s都接收不到CI的車門信息，則認(rèn)為PSD與CI通信中斷。PSD系統(tǒng)周期性每隔500 ms向CI系統(tǒng)發(fā)送屏蔽門的狀態(tài)信息，如果CI系統(tǒng)連續(xù)4 s沒有收到PSD的屏蔽門信息，則認(rèn)為CI系統(tǒng)與PSD通信中斷。

CI系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)通信故障后，CI認(rèn)為屏蔽門全部故障，將故障狀態(tài)發(fā)送至VOBC;同理,PSD認(rèn)為車門信息全部故障。

信息傳遞異常處理：如果PSD收到硬線開門指令有效，而網(wǎng)絡(luò)通信收到對(duì)應(yīng)車門故障隔離信息，執(zhí)行開門指令；如果PSD收到硬線關(guān)門指令有效，網(wǎng)絡(luò)通信收到對(duì)應(yīng)車門故障隔離信息，不執(zhí)行關(guān)門指令。應(yīng)用層采用RSSP-1(Railway Signaling Safety Protocol-Ⅰ)安全通信協(xié)議，以確保系統(tǒng)間信息傳輸安全可靠。

此方案已成功應(yīng)用在北京市燕房線全自動(dòng)無人駕駛系統(tǒng)中，具有推廣意義。