CTCS2+ATO系統列車門與站臺門聯動原理和優化方案

葉建斌

（中國鐵路廣州局集團有限公司電務部，廣州 510088)

1 概述

珠三角城際鐵路是綜合了城市軌道交通與高速鐵路特點的新式軌道交通。為了解決城市軌道交通站間距短、對標停車頻繁，司機疲憊容易出錯，同時與既有CTCS-2、CTCS-3（以下簡稱C2、C3）級列控系統兼容互聯互通，并適應客流量大需防控站臺旅客安全等問題。綜合研究，其列車運行控制系統創造性地采用了在CTCS-2 技術的基礎上疊加ATO 功能的新系統，簡稱為CTCS2+ATO 系統。該系統首次實現了列車按運行圖自動駕駛、站內自動對標精確停車、列控系統綜合管控站臺門、節能環保等功能，開通運營3 年來運行平穩。

新增的車門與站臺門的聯動功能，極大程度減輕了站務工作人員的勞動強度，提升了站臺運營的防護能力。但是，在城際鐵路實際運營中，由于各方面原因，造成列車門及站臺門聯動控制失敗故障也時有發生，影響運輸秩序也帶來一定的安全風險。本文在分析CTCS2+ATO 系統雙門聯動控制的基礎上，研究了車門及站臺門聯動控制失敗故障成因和優化措施。

2 列車門與站臺門接口原理

CTCS2+ATO 系統設置站臺門控制系統和站臺控制盤，使站臺門既可以獨立于列控系統進行人工控制，也可以通過站臺門與CTCS2+ATO 系統接口，實現站臺門與列車門的自動化聯動控制。

每側站臺門通過設置開門繼電器（KMJ）、關門繼電器（GMJ）、車型繼電器1（CX1J）、車型繼電器2（CX2J）、門鎖閉繼電器（MSJ）、門旁路繼電器（MPJ）、門報警繼電器（MBJ）等7 個繼電器，完成站臺門與CTCS2+ATO 系統信息交互。站臺門通過MPJ 狀態確定站臺門是否與CTCS2+ATO 系統進行聯動控制，若聯動控制時MPJ 落下，也可人工設置為旁路狀態MPJ 吸起，則站臺門不接受CTCS2+ATO 的控制指令。開關門時，驅動KMJ（或GMJ）及CX1J（或CX2J）吸起，操作站臺門動作。站臺門根據自身狀態控制MSJ、MBJ 的吸起和落下，MSJ、MBJ 常態吸起，表示站臺門處于鎖閉狀態、且無異常報警。當站臺門接受開門指令打開時，MSJ 落下；當站臺門被人為或其他因素打開時，MBJ 落下。聯鎖、列控設備采集MSJ、MBJ 接點狀態信息，當任一落下時，聯鎖不能開放對應股道的接發車進路信號，若信號已開放則立即恢復，將站臺門納入信號系統控制，確保站臺旅客安全。列控中心同時采集MPJ 接點狀態信息，為行車人員提供站臺門聯動控制狀態信息。

接口原理如圖1 所示。

3 列車門與站臺門聯動原理

CTCS2+ATO 系統在車地無線通信正常時，可提供車門與站臺門聯動控制功能。具備開（關）門條件后，司機開（關）門操作或ATO 設備下達開（關）門指令，ATP 向地面設備發送開（關）門命令。通信控制服務器（CCS）根據車型信息和地面站臺門設置情況，確認對應股道列車停準且停穩后，通過TCC 向站臺門系統發送開（關）門動作，由站臺門系統開（關）站臺門,整個過程如圖2 所示。

圖1 站臺門控制接口原理Fig.1 Principle of platform screen door control interface

圖2 CCS系統站臺門控制原理Fig.2 Platform screen door control principle of CCS system

車門與站臺門聯動控制示意如圖3 所示，車門及站臺門聯動控制功能主要由車載設備、CCS/TCC 控制設備、站臺門系統以及GSM-R 無線通信系統共同實現。

圖3 車門與站臺門聯動控制示意圖Fig.3 Schematic diagram of linkage control of train door and platform screen door

4 列車門與站臺門聯動故障分析及優化方案

從列車門與站臺門接口關系、聯動原理可以看出，涉及列控車載設備、無線通信設備、列控地面設備、站臺門控制設備、站臺門，整個過程環節多、設備多，因此故障的因素多和原因分析判定相對比較復雜。在實際應用過程中，控制失效主要的故障現象體現為列控車載設備提示“站臺門聯動失敗”。

4.1 列車門與站臺門聯動流程

車載設備向地面發送站臺門控制命令(開或關)時，會周期檢查站臺門的狀態反饋。若站臺門狀態反饋與站臺門控制命令不一致時，車載設備將間隔發送站臺門命令3 次，間隔時間6 s，若在該持續時間內未能收到對應的站臺門狀態時，則對外報告聯動失敗。

同時，根據車地無線報文定義CTCS-23 包定義，地面反饋的站臺門狀態中的包序列號必須與車載發送地面的開關門命令包(CTCS-24 包)中的序列號一致時，才認為站臺門狀態與站臺門操作命令一致且有效如表1 所示。

表1 CTCS-23包定義Tab.1 CTCS-23 package defi nition

4.2 列車門與站臺門聯動失敗原因分析

車門及站臺門聯動主要表現為車門及站臺門未能同步聯動動作，通過DMI 顯示“站臺門聯動失敗”信息，提示司機進行介入操作。

車載設備判斷“站臺門聯動失敗”時主要包括站臺門反饋狀態與預期的開門指令不一致以及站臺門反饋的狀態超時兩類。

站臺門反饋狀態與預期的開門指令不一致的故障從現場故障數據分析，基本為站臺門系統未能正確操作站臺門系統(未動作或者存在1 扇門未關閉)。現場故障數據分析如圖4 所示，車載設備發送開門指令后，站臺門系統始終反饋為關閉，從而車載設備判斷聯動失敗。

圖4 站臺門聯動日志Fig.4 Linkage log of platform screen door

4.3 列車門與站臺門聯動優化措施

從珠三角城際鐵路實際運營情況來看，站臺門反饋的狀態超時故障原因包括站臺門操作超時、車地無線通信延時較大以及序列號檢查不一致3 個類型。其中站臺門操作超時，可能為列控車載設備未采集到開、關門動作信息。如果僅某個車多次出現聯動失敗，即本車列控車載設備對開、關門操作信息采集或處理存在問題的可能性大。車地無線通信延時較大需要通信專業優化通信信道質量解決，提高無線覆蓋的強度，減少外部干擾。上述分析的序列號不一致，通過優化軟件，或者延長車載判斷站臺門超時時間能夠有效避免此種場景出現。

4.4 站臺門故障分析

站臺門故障，導致聯動失敗，加強維護提高站臺門控制系統的可用性。因鐵路信號系統，首次將站臺門納入控制系統進行聯動，站臺門設備標準達不到信號設備的等級標準，容易發生故障導致聯動失敗。經過現場實踐發現站臺門存在主要問題是機械結構磨損帶來站臺門控制系統的延時變大，且容易發生站臺門操作錯誤，反饋錯誤的站臺門狀態信息。進一步分析站臺門機械部分主要為電磁鎖方面故障，主要表現為電磁鎖與鎖鉤卡死、電磁鎖進入灰塵異物卡阻、電磁鎖芯銹蝕、傳動皮帶脫落導致卡頓或者皮帶動滑輪變形等方面的故障。

5 展望

C2+ATO 列控系統，其研發及應用在國際上創造了列車自動駕駛功能在動車組上運用的先河，創新和豐富了我國列車運行控制系統技術體系。隨著珠三角城際鐵路運營探索，克服系統缺點，進一步完善ATO 系統技術規范和規章制度。未來， ATO系統必將在我國各區域軌道交通建設過程中得到全面推廣使用，為我國列控系統走向智能化、管控一體化方向奠定技術基礎。