西安地鐵2號線站臺屏蔽門故障并導致列車晚點事件的調查分析

屈 靜 楊 洪

（西安地下鐵道有限責任公司，710018，西安∥第一作者，高級工程師）

西安地鐵2號線站臺屏蔽門故障并導致列車晚點事件的調查分析

屈 靜 楊 洪

（西安地下鐵道有限責任公司，710018，西安∥第一作者，高級工程師）

結合屏蔽門系統控制原理，對西安地鐵2號線屏蔽門故障并造成列車晚點事件進行了調查分析。該故障雖是由工作人員的操作不當引起的，但也由此發現了屏蔽門系統設計中的不足。因此，除加強對客運人員的培訓和管理之外，還要改進屏蔽門的設計和生產工藝，加強設備的維護管理。

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號線1期工程設車站17座，全部為地下車站，共34側車站站臺上設置了屏蔽門。單側站臺屏蔽門縱向組合總長113.34 m，為全封閉式結構。西安地鐵2號線車輛采用B型車，6節編組，3動3拖。對應的屏蔽門的設計為：站臺一側的屏蔽門由24道滑動門、36扇固定門、12扇應急門、2套端門組成。

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

由于試運營期間信號系統CBTC（基于通信的列車控制）尚未調試完畢，屏蔽門的開關采用人工手動操作PSL完成。

1 故障現象與調查分析

1.1 故障經過

2012年6月28日7：58，10304次列車由市圖書館站上行發車，司機關屏蔽門時發現站臺屏蔽門無法關閉，車站站務人員使用互鎖解除發車；列車出站20 m左右時，產生FSB（全常用制動）、EB（緊急制動），停車后無法緩解，在區間停車20 s，后采用RM模式（限制人工模式）以18~20 km/h限速動車。大明宮站上行恢復IATP（間歇列車自動保護）模式，列車到達終點站時，比照時刻表延誤了5 min 55 s。

1.2 屏蔽門的控制方式

正常情況下，屏蔽門滑動門的開啟、關閉是由信號系統給屏蔽門PEDC相應的控制信號實現的。屏蔽門系統與信號系統為可靠的硬線連接，其接口類型均為無源節點形式。接口位置在PSC內的2個PEDC端子排上。車控室緊急后備盤實現對屏蔽門的手動開關控制；PSL設置在列車出站端的站臺上，用于司機操作和監視列車車門、屏蔽門開/關情況。以上系統構成了屏蔽門系統的控制部分。

當屏蔽門全部關閉，但因鎖閉信號丟失或信號系統無法確認門是否鎖閉而不能發車時，由站務人員用專用鑰匙開關打開PSL上的操作允許開關，此時PSC面板上的“PSL操作指示燈”點亮；站務人員再用鑰匙將PSL上“互鎖解除”開關打至旁路位并保持至列車尾部出清站臺聯動區域；然后站務人員再用鑰匙開關關閉PSL上的“ASD/EED（滑動門/應急門）互鎖解除”開關和操作允許開關，此時PSC面板上的PSL操作指示燈熄滅?！盎ユi解除”開關為自復位式，“互鎖解除”信號的保持由PSC實現，并配合信號系統完成此功能。

1.3 故障原因分析

通過對比屏蔽門操作記錄、信號ATS（列車自動監控）系統記錄，結合視頻回放，發現此次故障暴露出以下3方面問題：整列屏蔽門無法打開，列車產生FSB和EB，屏蔽門與時鐘系統誤差。

1.3.1 整列屏蔽門無法打開原因

在未實現CBTC前，屏蔽門的開關由司機手動操作PSL完成。正常的關門順序為：開門位→關門位（稍作停留待“關閉且鎖緊”指示燈亮）→禁止位，全程操作應在5 s左右。本次PSL操作記錄顯示：7：59：27（屏蔽門顯示時間為8：10：25，與時鐘系統有約12 min誤差）“PSL開門命令清除標記”。即此時開始關門。但由開始關門至7：59：29（屏蔽門顯示時間為8：10：27）產生PSL使能邏輯故障僅2 s，且無PSL關門命令就直接產生“開門命令清除標記”。由此可以認定，司機操作關門過程較快且未在關門位停留就直接打至禁止位，從而排除設備因素，判定為人為誤操作導致PSL使能邏輯故障，使屏蔽門無法正常關閉。該次列車在市圖書館站發車時，比照時刻表延誤了1 min 48 s。屏蔽門記錄數據見圖1。

圖1 屏蔽門事件記錄

1.3.2 列車產生FSB和EB的原因

10304（207）次列車出站20 m左右產生EB。EB產生的原因是：由于列車起動后市圖書館站打“互鎖解除”操作失效，導致市圖書館站上行出站信號機開放后再次關閉（此時列車尾部未完全出清），車載信號產生EB防護，同時列車移動授權丟失，IATP駕駛模式無法建立，但列車駕駛模式開關保持在IATP模式位置，此時列車又一次執行了正常的FSB防護，此FSB在IATP駕駛模式下無法緩解，最終司機在RM模式下進行緩解動車。

根據ATS的記錄，7：59：25屏蔽門旁路，出站信號機開放，信號機為綠燈。而在7：59：50，由圖2中可以看到，屏蔽門打開，出站信號機顯示為綠閃，信號機關閉。

圖2 信號ATS事件記錄

為進一步查找互鎖解除失效的原因，筆者調取了屏蔽門操作記錄及信號ATS記錄，通過數據的對比發現，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ATS有11次互鎖解除記錄。由于屏蔽門PSL操作記錄時間與標準時鐘時間時差較大，通過信號ATS、視頻監控錄像和PSL記錄的數據，對互鎖解除時間、次數進行了對比分析，見表1。

表1 車輛ATI、信號ATS和PSL記錄的數據記錄表

根據客運人員描述和表1記錄顯示，10304次和10404次列車采用了互鎖解除方式接發車，共用時10 min 28 s。屏蔽門記錄顯示互鎖解除次數為5次，而信號ATS顯示互鎖解除記錄為11次，兩者之間存在較大差異。通過對客運現場人員的了解，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10304次，此時間與信號ATS一致，即7：59：27；第3次打互鎖解除時間為8：04：04，目的是接上一站鳳城五路站發出的10404次，鳳城五路站發車時間為8：04：37，前后時間相符；第5次打互鎖解除時間為8：08：55，10404次從市圖書館站發車為8：09：30，時間相符。對其中的第2、4次互鎖解除原因，客運人員反映為信號燈未開放，故多次執行該操作。

互鎖解除開關為自復位開關，當列車完全出清前需手動保持該開關在“互鎖解除”位置，且需要在較長時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手部稍有松動造成。為了進一步驗證，在市圖書館站進行了現場測試，并對手動操作松動進行了模擬。測試結果見表2。其中屏蔽門第5次為模擬手動操作有松動，在屏蔽門的記錄中只有1次互鎖解除，而在信號ATS的記錄中有2次互鎖解除。

根據相關技術資料，互鎖解除開關為自復位開關，“互鎖解除”位置對應1組2個觸點，觸點由2個凸輪帶動。互鎖解除操作時，“互鎖解除”位2個觸點閉合，1個觸點信號由屏蔽門系統采集，并顯示“互鎖解除設定標記”；另1個觸點由信號系統采集，一旦采集到該觸點閉合，信號SJFJ（上行緊急發車繼電器）吸合，出站信號開放。理論上，2個觸點應同時閉合，同時斷開。但在試驗中發現，2個凸輪的運動時序存在不一致性，導致對應的觸點閉合時間也有一定差異，造成對應屏蔽門的觸點吸合時間要早于信號系統的觸點。也就是說，互鎖解除開關一旦稍有松開，發送給信號的“互鎖解除”觸點斷開，SJFJ落下，信號系統即判定為互鎖解除取消；但因互鎖解除開關只是輕微松動，對應屏蔽門的觸點并未斷開，因此屏蔽門仍認定互鎖解除有效。屏蔽門系統與信號系統采集互鎖解除信號的標準存在不一致性，導致信號系統認為在10304次列車發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。這也是該次列車產生EB和FSB的原因。

表2 屏蔽門PSL、信號ATS測試記錄表

1.3.3 屏蔽門與時鐘系統誤差原因

屏蔽門控制系統的PSC接入綜合監控系統（ISCS）車站局域網，由ISCS實現對屏蔽門系統運行狀態的監視、故障報警及查詢運營記錄等功能，由ISCS將數據傳輸到OCC（運營控制中心）。ISCS向屏蔽門系統提供GPS時鐘信息，屏蔽門系統根據此信息進行時鐘的更新。圖3為屏蔽門系統與ISCS接口界面圖。

圖3 PSD-ISCS接口界面圖

由表1、表2可以看到，屏蔽門事件記錄時間與時鐘系統存在約12 min的誤差，此誤差給故障分析帶來了較大的困擾。結合圖3可知，屏蔽門系統與ISCS系統有光纜和硬線2個接口，其中對時信息通過光纜進行傳輸。原接口文件中只規定了ISCS向屏蔽門系統提供網絡時間同步信息，但該信息同步至屏蔽門的哪些設備并未做明確規定。針對此問題進行了進一步測試，差異原因為ISCS僅為PEDC提供了對時功能，而屏蔽門的事件記錄時間來源于PSA工控機，若工控機的時間存在誤差，事件記錄也隨之存在誤差。

2 改進建議

經過以上調查分析，找到了此次屏蔽門故障并導致10304次列車晚點的原因。故障的起因是工作人員操作不當，但由此也暴露出屏蔽門與其相關接口中存在的設計不足。筆者根據現行的人員操作管理及屏蔽門控制原理，提出3條改進意見。

（1）需加強對客運人員的培訓和管理，尤其是設備的實操培訓，避免誤操作導致設備故障和列車延誤。

（2）PSL互鎖解除命令時序不一致問題需要相關設計人員和廠家在以后的設計中予以注意，改進凸輪的生產工藝或增加相應的裝置，確保時序的一致性。運營維護人員要加強設備管理，掌握設備的使用壽命周期，變故障修為預防修。

（3）屏蔽門PSA的事件記錄時間與實際時鐘時間有差異，根據設備現狀，建議目前由設備維護部門將工控機的對時納入每日巡檢作業中，確保時間的一致性。在以后的技術接口文件中，關于對時問題要予以細化，避免類似問題再次發生。

［1］ GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.

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

［3］ 趙掌建.在地鐵建設運營中屏蔽門系統與相關專業的接口分析［J］.現代城市軌道交通，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）