關于FAO線路車門和站臺門間異物探測的研究

鄭志敏

（通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070)

1 概述

全自動運行系統（Fully Automatic Operation，FAO）是新一代城市軌道交通信號系統，其中無司機駕駛模式（Driverless Train Operation，DTO）和無人監督駕駛模式（Unattended Train Operation，UTO）是FAO 中自動化程度最高、日常運營最常用的兩種模式。這兩種運營模式在列車上均無司機對車門和站臺門進行監督，當乘客在上下車時不慎闖入車門和站臺門之間的間隙，而此時信號系統判斷車門和站臺門關閉同時滿足其他發車條件，列車將自動運行出站，將對乘客造成嚴重的人身傷害。為防止上述事故的發生，本文將對FAO 線路中信號系統如何進行車門和站臺門間的異物探測并采取安全防護措施作出分析和探討。

2 場景分析

車門與站臺門有重疊的場景發生在列車進站、停站作業、發車作業、列車出站，以下對此4 個場景進行分析，用于明確哪些場景下信號系統需要對車門和站臺門間的異物進行探測并自動防護。

2.1 列車進站

列車進站過程中，車門和站臺門通常均為關閉狀態，車門和站臺門之間的間隙不存在闖入的乘客。若此時車門或站臺門被異常打開，信號系統的車門或站臺門監控功能將立即實施相應的防護措施，通常為施加緊急制動。因此，列車進站的場景信號系統可不對車門和站臺門之間的異物進行探測和防護。

2.2 停站作業

列車在站臺精確停車后打開車門和站臺門，乘客進行正常的上下車作業，乘客進入車門和站臺門間的間隙屬于正常現象。因此此場景下系統不對車門和站臺門之間的異物進行探測和防護。

2.3 發車作業

停站作業結束后，列車自動防護（Automatic Train Protection，ATP）子系統聯動關閉車門和站臺門，此時可能存在乘客被夾在車門和站臺門的間隙中，因此列車啟動前車載ATP 應確保車門和站臺門間無異物，且滿足其他發車條件后才允許發車。

2.4 列車出站

列車在發車作業時，車載ATP 已判斷車門和站臺門間無異物才允許發車。列車在出站過程中通常車門和站臺門處于關閉狀態，若此時車門或站臺門被異常打開，信號系統的車門或站臺門監控功能將立即實施相應的防護措施，通常為施加緊急制動。因此，列車出站的場景信號系統可不對車門和站臺門之間的異物進行探測和防護。

綜上所述，乘客夾在車門和站臺門之間的間隙主要發生在列車發車作業場景下，本文所描述的方案也是針對此場景進行分析。

3 方案介紹

3.1 方案簡介

該方案由異物探測系統對車門和站臺門間是否有異物進行探測并反饋探測結果至信號系統，信號系統對探測結果進行相應防護。異物探測系統通常采用紅外線或激光進行探測，目前該探測系統不能長時間處于工作狀態，因此其開始啟動探測和終止探測均需要由信號系統發送相應命令。該方案的流程如下：車載ATP 子系統判斷滿足條件后，向計算機聯鎖（Computer-Based Interlocking，CI）子系統發送啟動異物探測命令，異物探測系統收到CI 轉發的啟動命令后，開始啟動和探測，并將探測結果發送至CI，CI 轉發此探測結果給車載ATP，車載ATP 收到無異物且其他條件滿足后自動發車，當列車啟動后車載ATP 通過CI 向異物探測系統發送終止探測命令；若車載ATP 收到的探測結果為有異物則不允許發車，繼續等待直到收到無異物反饋。

3.2 方案詳述

3.2.1 接口介紹

車載ATP 與CI 為網絡接口，ATP 在進站前一定距離（該距離可配置）與CI 建立通信，列車最大安全前端離開站臺后斷開通信。CI 與異物探測系統為繼電接口，每個站臺的異物探測系統均設置以下4 個繼電器：2 個動作繼電器分別為啟動探測繼電器和終止探測繼電器，常態為落下，由CI 進行驅動吸起；1 個表示繼電器即異物檢測繼電器，吸起表示無異物，落下表示有異物，常態為落下，由CI 進行采集；1 個異物旁路繼電器，常態為落下，CI 采集異物旁路繼電器狀態，當異物探測系統故障后（異物探測系統故障或異物檢測繼電器故障），由運營人員人工確認無異物時，將旁路開關置為旁路位此時異物旁路繼電器受電吸起，當被置為旁路位時異物探測系統將被切除不再工作。

3.2.2 啟動探測

車載ATP 判斷至少同時滿足以下條件后向CI發送啟動探測命令，并進入異物探測狀態：

1) 處于全自動運行模式（FAM）/蠕動模式（CAM）；

2) 列車停穩停準；

3) 車門/站臺門曾處于打開狀態；

4) 當前車門/站臺門為關閉狀態；

5) 收到CI 發送的異物探測默認狀態；

6) 未處于異物探測狀態。

當列車在站臺停準停穩后，若車載ATP 檢測到車門/站臺門被打開過，則認為車門/站臺門曾處于打開狀態。若列車在站臺未進行過開門作業，且車門和站臺門未被異常打開過，乘客通常無法進入車門和站臺門之間的間隙，則此時不進行異物探測。

CI 收到車載ATP 的啟動探測命令后，才能向該車載ATP 回復異物探測系統發送的探測結果；對于未發送啟動探測命令的車載ATP，CI 應向該車載ATP 回復異物探測結果為默認狀態。

CI 未處于異物探測狀態時，收到車載ATP 發送的啟動探測命令，判斷距上一次驅動終止探測繼電器吸起的時間間隔大于一定值時（該值應不小于最不利情況下CI 采集到異物探測系統因該終止探測繼電器吸起而響應的異物檢測繼電器落下），才可采信該啟動探測命令并進入異物探測狀態（CI 以站臺為單位啟動異物探測狀態），驅動啟動探測繼電器吸起。

車載ATP 向CI 發送啟動探測命令時，應保證發送時間足以滿足CI 能收到該命令；CI 驅動啟動探測繼電器吸起時，應保證驅動時間足以滿足間隙探測系統采集到該繼電器吸起狀態。

3.2.3 終止探測

車載A T P 進入異物探測狀態后，當滿足如下一項條件即向C I 發送終止探測命令，并退出異物探測狀態：

1) 輸出車門/站臺門開門命令；

2) 檢測到車門/站臺門打開；

3) 退出FAM/CAM 模式；

4) 滿足發車條件，列車啟動。

CI 若判斷與當前狀態發起車載ATP 通信中斷或收到其發送的終止探測命令時，退出異物探測狀態（CI 以站臺為單位退出異物探測狀態），驅動終止探測繼電器吸起。

車載ATP 向CI 發送終止探測命令時，應保證發送時間足以滿足CI 能收到該命令；CI 驅動終止探測繼電器吸起時，應保證驅動時間足以滿足間隙探測系統采集到該繼電器吸起狀態。

3.2.4 探測結果及防護

異物探測系統進行以下條件的判斷：

1) 收到CI 發送的啟動探測命令并開始探測；

2) 探測系統無故障（異物探測系統未故障且異物檢測繼電器未故障）；

3) 未檢測到異物。

當同時滿足以上條件時，異物探測系統判斷為無異物，驅動異物檢測繼電器吸起；或異物探測系統被人工旁路后驅動異物旁路繼電器吸起。CI 采集到異物檢測繼電器吸起或異物旁路繼電器吸起判斷該站臺無異物，否則判斷該站臺有異物。

對于同一站臺（區分上下行）只有一個車載ATP 與CI 建立通信時：若CI 處于異物探測狀態，向該站臺的車載ATP 發送異物探測真實狀態（有異物或無異物）；若CI 未處于異物探測狀態，向該站臺的車載ATP 發送異物探測默認狀態。對于同一站臺（區分上下行）有多個車載ATP 與CI 建立通信時，對于該站臺的車載ATP：若CI 處于異物探測狀態，向當前狀態發起的車載ATP 發送異物探測真實狀態，向非當前狀態發起的車載ATP 發送異物探測默認狀態；若CI 未處于異物探測狀態，向該站臺所有車載ATP 發送異物探測默認狀態；CI 收到某車載ATP 發送的啟動探測命令后，僅當因該車載ATP 發送終止探測命令或與其斷開通信CI 退出異物探測狀態后才能響應其他車載ATP 發送的啟動探測命令。

車載ATP 對探測結果的處理如下。

1) 收到CI 發送的異物探測結果為無異物：車載ATP 判斷滿足其他發車條件后自動發車。

2) 收到CI 發送的異物探測結果為有異物：車載ATP 施加緊急制動，禁止列車啟動。

3) 收到CI 發送的異物探測結果為默認狀態：默認狀態車載ATP 視為有異物并施加緊急制動，禁止列車啟動。

4) 車載ATP 未啟動過探測或者探測過程中，車載ATP 判斷與CI 通信中斷：此時車載ATP 無法獲得異物探測結果，車載ATP 施加緊急制動，禁止列車啟動，需人工上車上鑰匙緩解緊急制動，并以非FAM/CAM 運行出站。

5) 列車啟動前，車載ATP 將持續檢測CI 發送的異物探測結果，并按1)至4)進行處理，列車啟動后車載ATP 不再對該站臺的異物探測結果進行處理。

4 結束語

本文介紹的方案在列車發車作業時能有效的對夾在車門和站臺門之間的乘客進行檢測并作出安全防護，提高了FAO 系統的安全性和自動化水平。對FAO 系統的功能開發和設計具有一定的參考意義。