關(guān)于地鐵信號(hào)系統(tǒng)站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離的分析

申龍龍

（天津軌道交通運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限公司，天津 300384）

1 系統(tǒng)概述

隨著城市軌道交通的發(fā)展，城市軌道交通已實(shí)現(xiàn)了CBTC（Communication Based Train Control）下車門與站臺(tái)門的聯(lián)動(dòng)技術(shù)，然而當(dāng)車門或站臺(tái)門一方出現(xiàn)故障時(shí)，另一方仍將全部打開或關(guān)閉，從而存在嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)也會(huì)影響運(yùn)營(yíng)效率。近年來國(guó)內(nèi)越來越多的城市軌道交通線路設(shè)計(jì)采用全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，F(xiàn)AO（Fully Automatic Operation）模式下站臺(tái)門與車門之間對(duì)位隔離功能的實(shí)現(xiàn)顯得越發(fā)重要。

站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離功能是在車門或站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，通過車輛信息管理系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)之間互相傳輸車門與站臺(tái)門的故障信息，實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)站后故障列車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門或故障站臺(tái)門對(duì)應(yīng)的列車門不進(jìn)行聯(lián)動(dòng)開關(guān)的功能[1]。本文將從信號(hào)角度，分析幾種站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離實(shí)現(xiàn)的方法。

2 基本功能

2.1 站臺(tái)門故障隔離車門

當(dāng)車站站臺(tái)門故障或被人工鎖閉隔離后，列車進(jìn)入站臺(tái)后，該側(cè)站臺(tái)的所有列車相對(duì)應(yīng)的車門保持關(guān)閉且鎖閉狀態(tài)，不參與停站的開門作業(yè)。整個(gè)流程如下：

（1）站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，站臺(tái)門上的故障指示燈點(diǎn)亮，提醒站臺(tái)乘客該站臺(tái)門本次停站不會(huì)打開。

（2）站臺(tái)門系統(tǒng)將被隔離的站臺(tái)門信息發(fā)送給地面信號(hào)系統(tǒng)。

（3）地面信號(hào)系統(tǒng)將本站臺(tái)的站臺(tái)門隔離狀態(tài)信息發(fā)送給即將進(jìn)站列車的車載 VOBC（Vehicle On-Board Controller）。

（4）信號(hào)車載VOBC將對(duì)應(yīng)站臺(tái)被隔離站臺(tái)門信息轉(zhuǎn)發(fā)給車輛 TCMS（Train Control and Monitor System）。

（5）車輛通過車載PA（PublicAddress）系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的隔離車門上方的LCD顯示器顯示此門不打開的信息。

（6）列車進(jìn)站停穩(wěn)后，車載VOBC自動(dòng)打開車門，隔離站臺(tái)門對(duì)應(yīng)的車門由車輛控制不打開，被隔離的站臺(tái)門由站臺(tái)門系統(tǒng)控制不打開。

（7）列車駛離站臺(tái)一定距離后，車載VOBC不再向車輛TCMS發(fā)送本站臺(tái)的站臺(tái)門隔離狀態(tài)。

（8）列車進(jìn)入下一站前，車載VOBC根據(jù)地面信號(hào)系統(tǒng)發(fā)來的下一站站臺(tái)對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門隔離狀態(tài)信息，向車輛TCMS發(fā)送新的站臺(tái)門隔離信息。

2.2 車門故障隔離站臺(tái)門

當(dāng)列車車門故障隔離后，本列車停站時(shí)對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門應(yīng)能保持關(guān)閉且鎖閉狀態(tài)，不參與停站的開門作業(yè)。整個(gè)流程如下：

（1）當(dāng)車門發(fā)生故障時(shí)，車輛通過車載PA系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的隔離車門上方的LCD顯示器顯示此門不打開的信息。

（2）車輛TCMS向車載VOBC發(fā)送車門故障和隔離信息，車載VOBC向地面信號(hào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)該故障報(bào)警。

（3）車載VOBC根據(jù)指定的車門側(cè)向地面信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送車門故障信息和對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門ID。

（4）信號(hào)系統(tǒng)將隔離的站臺(tái)門信息發(fā)送給站臺(tái)門系統(tǒng)。

（5）站臺(tái)門系統(tǒng)點(diǎn)亮故障車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門故障指示燈，提醒站臺(tái)乘客該站臺(tái)門本次停站不打開。

（6）列車進(jìn)站停穩(wěn)后，車載VOBC自動(dòng)打開車門，故障車門由車輛控制不打開，故障車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門由站臺(tái)門系統(tǒng)控制不打開。

（7）列車駛離站臺(tái)一定距離后，不再向地面信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送車門故障隔離站臺(tái)門信息，信號(hào)系統(tǒng)不再向站臺(tái)門發(fā)送該車門故障隔離站臺(tái)門信息，站臺(tái)門系統(tǒng)關(guān)閉故障車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門故障指示燈。

（8）當(dāng)下一列車進(jìn)站時(shí)，地面站臺(tái)門系統(tǒng)根據(jù)下一列車的車門故障隔離情況點(diǎn)亮需要隔離的站臺(tái)門故障指示燈。

3 技術(shù)分析

站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何傳遞車地之間對(duì)位隔離信息，目前國(guó)內(nèi)城市建設(shè)、開通的全自動(dòng)線路，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離功能有以下幾種技術(shù)方案。

3.1 通過信號(hào)聯(lián)鎖直接與站臺(tái)門接口

傳統(tǒng)城軌信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)中，聯(lián)鎖系統(tǒng)與車載系統(tǒng)直接通信，城軌信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門接口設(shè)計(jì)中，由聯(lián)鎖系統(tǒng)通過繼電接口與站臺(tái)門設(shè)備進(jìn)行接口，傳輸開關(guān)門、關(guān)門鎖緊等相關(guān)指令[2]。

通過信號(hào)聯(lián)鎖直接與站臺(tái)門接口這種方案采用聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行車地之間車輛設(shè)備與站臺(tái)門設(shè)備的隔離信息中轉(zhuǎn)，車輛的TCMS系統(tǒng)將車門故障信息發(fā)送給信號(hào)系統(tǒng)的車載VOBC，車載VOBC通過車地?zé)o線通信系統(tǒng)將信息發(fā)送給地面聯(lián)鎖系統(tǒng)，聯(lián)鎖系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)發(fā)給站臺(tái)門系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門系統(tǒng)控制與故障車門對(duì)位的站臺(tái)門不開放。

VOBC與TCMS接口方式采用網(wǎng)口、串口等多種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)位隔離功能需在互傳的接口信息中增加本車故障車門的ID信息以及?？寇囌镜墓收险九_(tái)門的ID信息等。

聯(lián)鎖與站臺(tái)門接口傳統(tǒng)多采用繼電接口，主要傳遞開關(guān)門命令和門狀態(tài)信息。為保證接口的安全可靠，雙方既有的繼電接口保持不變，額外增加聯(lián)鎖與站臺(tái)門的接口，傳遞?？苛熊嚨墓收宪囬T的ID信息等，采用FEP設(shè)備網(wǎng)絡(luò)信息格林，保證接口信息安全。

信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部VOBC與所停靠車站所屬聯(lián)鎖控制區(qū)的聯(lián)鎖設(shè)備通過軌旁無線系統(tǒng)進(jìn)行車地通信，需要將?？苛熊嚨墓收宪囬T的ID信息添加到車地通信信息中。

3.2 通過信號(hào)ATS與站臺(tái)門接口

本方案中地面采用信號(hào)ATS系統(tǒng)與站臺(tái)門進(jìn)行接口，聯(lián)鎖與站臺(tái)門的既有接口保持不變，其他設(shè)備的接口與3.1方案相同。

此方案ATS來實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門與車門的故障隔離信息的傳遞，ATS增加與站臺(tái)門的接口，傳遞車門的故障隔離ID等，ATS與站臺(tái)門接口與3.1方案類似采用FEP設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息隔離。

信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部VOBC與所停靠車站所屬ATS控制區(qū)的ATS設(shè)備通過軌旁無線系統(tǒng)進(jìn)行車地通信，需要在既有通信協(xié)議中增加停靠列車的故障車門的ID信息等。

3.3 通過信號(hào)ATS與綜合監(jiān)控接口

本方案與3.2方案類似，區(qū)別是利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)的接口，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)與信號(hào)ATS系統(tǒng)的接口傳遞把站臺(tái)門對(duì)位隔離信息，信號(hào)系統(tǒng)不需要增加額外的接口。

此方案中ATS與ISCS既有接口信息中增加站臺(tái)門對(duì)位隔離的信息位，其他接口方式保持不變與3.2方案相同。

3.4 站臺(tái)門控制邏輯整合到信號(hào)聯(lián)鎖

隨著城軌系統(tǒng)的發(fā)展，特別是信號(hào)系統(tǒng)FAO技術(shù)的推廣，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)的關(guān)系越來越密切，采用傳統(tǒng)的繼電器接口目前已經(jīng)不能滿足兩套獨(dú)立系統(tǒng)的信息交流，并且由于雙方的界面問題經(jīng)常造成工程建設(shè)的困擾，系統(tǒng)之間信息傳遞的延遲等情況又會(huì)造成車門和站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)的不一致等情況的發(fā)生。本方案將考慮信號(hào)系統(tǒng)集成整合站臺(tái)門系統(tǒng)，來消除雙方的分界，避免不必要的接口延時(shí)，保證系統(tǒng)的一致性，同時(shí)在不需要聯(lián)鎖增加接口的情況下實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門對(duì)位隔離。

城軌信號(hào)系統(tǒng)和站臺(tái)門系統(tǒng)整合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由控制盤PSL、信號(hào)聯(lián)鎖子系統(tǒng)、聯(lián)鎖目標(biāo)控制單元、安全DCS和電機(jī)幾部分組成。方案中主要是把原站臺(tái)門系統(tǒng)的核心控制單元PSDC與信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)鎖子系統(tǒng)進(jìn)行整合，通過聯(lián)鎖設(shè)備的目標(biāo)控制單元來實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)門的控制。聯(lián)鎖目標(biāo)控制單元可配置不同的控制板卡，根據(jù)不同的設(shè)備需要進(jìn)行配置，目前聯(lián)鎖的電子聯(lián)鎖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過電子模塊的配置來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，因此僅需針對(duì)站臺(tái)門的特性進(jìn)行站臺(tái)門控制板卡的研制，通過站臺(tái)門控制板開與站臺(tái)門進(jìn)行控制和表示的接口，核心邏輯的處理統(tǒng)一由聯(lián)鎖邏輯統(tǒng)一進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語

上文根據(jù)已建和在建的項(xiàng)目分析了四種站臺(tái)對(duì)位隔離方案，各個(gè)方案的均具有一定優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)，以下從幾個(gè)方面對(duì)上述四個(gè)方案進(jìn)行比較，具體見表1。

表1 四種技術(shù)方案的對(duì)比

根據(jù)表1四個(gè)方案的各方面綜合比較，在地鐵建設(shè)中，需考慮多方面因素綜合比選，根據(jù)實(shí)際情況，有所側(cè)重的選擇最終的實(shí)施方案。