城市軌道交通列車控制系統與屏蔽門接口常見問題

曹啟濱

曹啟濱:北京市地鐵運營有限公司通信信號公司 助理工程師100088 北京

城市軌道交通普遍采用站臺屏蔽門設備，信號系統需要采集屏蔽門的狀態作為列車允許進出站的必要條件，因此，就存在列車車載信號設備與屏蔽門的接口，而此接口也恰是當前軌道交通信號系統中常見的典型故障點。現對該接口的常見問題、分析方法和處置措施進行闡述。

1 軌道交通信號系統與屏蔽門

當前城市軌道交通普遍采用了基于無線通信的移動閉塞信號系統——CBTC。該系統通常分為列車自動控制系統 (車載ATC)和地面 (軌旁)信號設備二大部分。車載信號設備通過定位信標、無線通信網絡實現列車與地面信號系統的信息交換，實現控制中心、車站對列車的實時掌控。

軌道交通運輸安全至關重要，而軌道交通運輸的安全防護大部分功能是靠信號系統實現的。因此屏蔽門設備對運營的安全影響以及防護措施，也需要融入在信號系統中得以體現。

隨著軌道交通客流量提升，運營列車密度不斷增加。為了有效防止乘客及物品墜落軌道區域影響列車運行安全，當前眾多新建地鐵、城鐵車站都安裝了屏蔽門或站臺安全門，實現站臺區域和軌道區域的物理隔離。

在地下車站，常見的是與站臺同高度的屏蔽門，增加了站臺與列車的環境隔離，減少列車行進中粉塵、列車空調排氣對站臺環境的影響。

2 信號系統對屏蔽門的控制及防護

列車在ATC控制模式下進入車站減速停車，車載信號系統需要采集列車零速停穩條件，用于判斷列車是否安全停車;還需要采集列車停準位置信息，用于確認列車是否在與屏蔽門的對應位置內安全停靠，確認列車牽引被切除、保持制動施加、在屏蔽門區域對準以后，車載信號系統通過車-地無線通信單元與地面信號聯鎖設備通信，實現車門和屏蔽門的聯動控制。此時列車乘務員按壓列車控制臺上的開關門按鈕，便可以實現車門和屏蔽門的同時開啟和關閉。在具備ATO自動運行時，車門和屏蔽門還具備自動開關功能。

信號系統對屏蔽門狀態具備防護功能。當站臺無車，如果屏蔽門意外打開或屏蔽門的鎖閉狀態丟失，將通過聯鎖將屏蔽門信息送給進站前的有源信標，并通過車-地無線通信送給正在接近的列車，使接近該站列車的移動授權縮短至站臺外部，列車進站前停車。對于已經接近的列車無法實現站外停車的，將立即施加緊急制動。對于要出發的列車，如果屏蔽門狀態丟失，將禁止列車啟動，已經啟動的列車會緊急制動，通過列車ATC控制系統將列車扣停，最大限度地實現對屏蔽門狀態的安全防護。

3 涉及屏蔽門的運營故障分析

3.1 進站過程中無移動授權使列車緊急制動

CBTC移動閉塞運營的列車沒有固定閉塞的軌道區段分割，而是通過判斷前后車追蹤距離、聯鎖、車站位置等信息點作為獲得移動授權的依據。有的資料上將這些影響列車移動授權的因素稱為沖突點 (perturbation point)，將距離列車最近的一個沖突點的狀態直接作用在列車上。在列車接近站臺時，需要檢測站臺區段是否出清、有岔區段道岔是否正常鎖閉、接車進路是否觸發，同時還需要檢測站臺屏蔽門是否鎖閉正常、站臺緊急關閉按鈕是否被觸動等條件。

在列車進站過程中，由于進站瞬間列車速度還比較高 (通常CBTC-ATO自動運行的進站速度為48 km/h)，會引起較大的震動，在地下車站還伴有明顯的活塞風，震動和活塞風可能影響到站臺屏蔽門的鎖閉狀態，造成屏蔽門機械機構行程開關觸動，從而丟失鎖閉狀態信號。信號系統需要采集站臺24扇屏蔽門 (以6節車編組為例)的狀態，只要有1扇屏蔽門狀態丟失就會使聯鎖喪失屏蔽門鎖閉狀態信息，從而使列控系統收到屏蔽門意外打開的信息而觸及緊急制動停車。

3.2 ATO停車后車門與屏蔽門位置偏差過大

ATO自動運行停車有時候會出現停車位置與屏蔽門存在偏差，常稱為“不對標”。按照不對標的程度分為2種:①停車不準但可以開門;②不對標偏差較大，需要人工再牽引實現人工對標。此外，按照不對標的方向，可分為停車不到位的“欠標”和停車過位的“過標”2種。

停車不對標的原因既包括ATC自動運行參數設置不合適，需要結合車輛特性做試驗來采集并修正，還包括供電專業吸收列車回饋制動電能能力的靈活程度不合適、列車滿載率變化(車重變化)、列車定位精度不高等多種因素，涉及車輛、信號、供電等多個領域，需要在開通后不斷結合運營實際進行參數廣泛、精密的采集，并對ATO制動參數不斷改進完善。一般新線磨合成熟后，各參數采集準確、算法合理，就能夠逐步解決不對標問題。

3.3 列車在規定位置停車后無法實現車門和屏蔽門的聯動

列車在屏蔽門區域停車后，不能實現車門和屏蔽門的聯動控制。針對這類現象常從2方面考慮，有可能是車門和屏蔽門均不開，也可能屏蔽門和車門單方面不聯動。

如果車門和屏蔽門都無法開啟，應判斷是否停車到位、牽引切除和制動施加是否到位、開門按鈕是否正常得電。上述幾點中除停車是否對位以外，其余情況乘務員在駕駛現場均無法識別，僅能夠通過ATC降級 (RM人工受控或EUM非限制人工駕駛)開車門，并通過站臺端門內的按鈕開關屏蔽門。故障點的判別需要待列車回庫后，由ATC車載維修人員通過調閱故障時段的車載記錄日志來解讀原因，并與車輛檢修單位共同查修。

如果是車門和屏蔽門單方故障，一般較易明確問題所在。如果部分門故障不聯動，應由車門或屏蔽門的維修單位去查找原因;如果是全列車門不動而屏蔽門正常，應由車輛部門檢查開關門按鈕與車門動作機構的連線;屏蔽門全列不聯動，則是最為復雜的現象。若是單列車逐站均不正常，應屬于車載信號無線單元接收不良，此時不僅屏蔽門不聯動，區間CBTC也會有掉碼引起緊急制動發生;如果是在同一車站各次列車均發生屏蔽門不聯動，則需要檢查該站信號無線覆蓋、屏蔽門與聯鎖接口配線和繼電器等，來查清故障點并精確維修到位。

3.4 車門關閉后無發車移動授權或發車中產生緊急制動

列車正常關閉車門和屏蔽門，發現車載信號顯示單元上速度授權依然為0，ATP不能發車或在發車時掉碼，該現象與列車進站時屏蔽門狀態丟失相同。如果是屏蔽門未鎖閉到位，則在車載顯示單元、車輛顯示單元上均會有提示，要求司機再確認，確認正常仍無碼的，需要互鎖解除發車;發車過程中產生緊急制動的，也可能是屏蔽門鎖閉丟失造成。類似問題需要通過車載日志調閱分析。

［1］ 李秀艷．西安地鐵2號線信號系統與屏蔽門系統接口分析［J］．現代城市軌道交通，2010(05).

［2］ 付文剛．信號系統與屏蔽門系統的邏輯與控制［J］．城市軌道交通研究，2009(04).

［3］ 徐新玉．屏蔽門系統在城市軌道交通中的應用［J］．現代交通技術，2011(03).