全自動運行系統(tǒng)站臺門間隙探測與信號系統(tǒng)接口探究

董洪衛(wèi)，趙博倫

(北京全路通信信號研究設(shè)計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

目前，城市軌道交通已開通運營的線路中，站臺門防夾主要通過設(shè)置防夾板，以防止站臺門與車門之間夾人夾物后關(guān)閉引起的安全風(fēng)險的發(fā)生。隨著自動化水平的不斷提高、安全防范措施的不斷完善，間隙探測裝置應(yīng)運而生。部分開通線路中已設(shè)置了此裝置，通過探測裝置與站臺門、信號系統(tǒng)的聯(lián)動實現(xiàn)障礙物探測防護功能，有效避免了站臺門與車門之間夾人夾物引起的安全風(fēng)險的發(fā)生。根據(jù)全自動運行線路的場景分析，間隙探測系統(tǒng)與信號系統(tǒng)間采用一種行之有效的接口方式實現(xiàn)自動探測和防護尤為重要。

2 信號系統(tǒng)與間隙探測接口分析

2.1 非全自動運行系統(tǒng)線路間隙探測防護實現(xiàn)方式

經(jīng)過調(diào)研，在已開通的部分非全自動運行線路中，利用信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)既有繼電接口，間隙探測結(jié)果納入站臺門給信號系統(tǒng)發(fā)送的關(guān)閉且鎖閉信息的安全回路中，信號系統(tǒng)收到站臺門的關(guān)閉且鎖閉信息，即認(rèn)為無障礙物，列車正常離站。其控制邏輯及時序如圖1 所示。

圖1 信號系統(tǒng)與站臺門/間隙探測系統(tǒng)的控制邏輯及時序Fig.1 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and platform door/gap detection system

T1時刻：列車停穩(wěn)，信號系統(tǒng)發(fā)送開門指令并保持，當(dāng)站臺門收到信號系統(tǒng)發(fā)送的開門指令后，控制站臺門打開并保持開啟狀態(tài)。

T2時刻：信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門指令，站臺門系統(tǒng)接收到關(guān)門命令后，控制站臺門關(guān)閉。

T3時刻：探測裝置收到站臺門關(guān)閉且鎖閉信息，啟動間隙探測；延時一定時間內(nèi)持續(xù)探測到無障礙物后，停止探測，向站臺門發(fā)送無障礙物信息。

T4時刻：站臺門系統(tǒng)收到無障礙信息后，向信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)閉且鎖閉信息，列車收到關(guān)閉且鎖閉信息后可發(fā)車離站。

2.2 全自動運行系統(tǒng)線路間隙探測防護實現(xiàn)方式

間隙探測系統(tǒng)與信號系統(tǒng)設(shè)計為繼電接口，不利用信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)的既有繼電接口，通過間隙探測系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的直接接口信息交互，信號系統(tǒng)控制間隙探測裝置的啟動和停止，實現(xiàn)間隙障礙物探測及動車防護。其控制邏輯及時序如圖2所示。

圖2 信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)的控制邏輯及時序Fig.2 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and gap detection system

T1時刻：列車停穩(wěn)，正常打開站臺門及車門。

T2時刻：列車將要離站，信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門指令；站臺門系統(tǒng)接收到關(guān)門指令后，控制站臺門完全鎖閉。

T3時刻：信號系統(tǒng)收到站臺門發(fā)送的關(guān)閉且鎖閉信息，車門關(guān)閉且鎖閉后，信號系統(tǒng)控制啟動間隙探測；當(dāng)間隙探測系統(tǒng)檢測到無障礙物時，向信號系統(tǒng)發(fā)送“無障礙信息”，信號系統(tǒng)可允許發(fā)車。

列車完全出清站臺區(qū)段，即T4時刻，信號系統(tǒng)控制停止間隙探測，間隙探測裝置停止工作進(jìn)入待機狀態(tài)。

在間隙探測系統(tǒng)故障時，人工保障無障礙物后通過旁路開關(guān)切除信號系統(tǒng)和間隙探測系統(tǒng)的互鎖，列車可正常動車運行。

2.3 接口功能分析

目前國內(nèi)地鐵線路采用的間隙探測方式均可有效地降低站臺門與列車車門間隙夾人、夾物引起的安全風(fēng)險，但是探測系統(tǒng)的誤報率及延時探測時間，依然對運營效率存在一定影響。

文中2.1 節(jié)所述實現(xiàn)方式存在以下幾個問題。

啟動探測的時機為站臺門關(guān)閉且鎖閉，此刻無法確定車門的狀態(tài)，為保證探測結(jié)果的準(zhǔn)確性，可通過延遲探測時間（一般為5～10 s）的方式，但會對運營效率進(jìn)一步產(chǎn)生影響。

探測無法實現(xiàn)對整個離站過程的監(jiān)督，待間隙探測裝置延時探測結(jié)束后，若列車未離站車門再次打開，乘客被擠入間隙是不能被探測到的。

文中2.2 節(jié)所述實現(xiàn)方式可以有效地改善以上幾個問題。

啟動探測的時刻由信號系統(tǒng)控制，信號系統(tǒng)可以實現(xiàn)在確認(rèn)車門及站臺門均關(guān)閉且鎖閉的狀態(tài)下，啟動探測，當(dāng)收到無障礙物信息時，可立即發(fā)車，減少對運營效率產(chǎn)生影響。

列車在整個離站的過程中，間隙探測一直處于探測狀態(tài)，列車完全離站后，才停止間隙探測，可以保證整個離站過程中的有效探測及防護。若列車未離站車門再次打開，即刻停止間隙探測，待車門關(guān)好后可重新啟動間隙探測。

2.4 接口方式探究

通過分析，信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)直接接口方式更加完善，進(jìn)一步提高了間隙探測防護的有效性及運營效率。但此方式需增加大量的接口設(shè)備，增加了整個系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，例如：增加接口繼電器、增加接口電源、增加聯(lián)鎖系統(tǒng)驅(qū)采板卡及相應(yīng)的軟件修改等。

通常系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)采取滿足功能的前提下盡量簡化接口的原則。基于此考慮對間隙探測防護的實現(xiàn)方式做進(jìn)一步探究，利用信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)既有繼電接口，仍將間隙探測的無障礙信息納入站臺門系統(tǒng)輸出的關(guān)閉且鎖閉信息中，并增加車門狀態(tài)接口信息，以改善既有接口方式的局限性，其控制邏輯及時序如圖3 所示。

圖3 信號系統(tǒng)與站臺門/間隙探測系統(tǒng)的控制邏輯及時序（新增車門狀態(tài)接口信息）Fig.3 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and platform door/gap detection system(new train door state interface information)

T1時刻，列車停穩(wěn)，信號系統(tǒng)發(fā)送開門指令并保持，當(dāng)站臺門收到信號系統(tǒng)發(fā)送的開門指令后，控制站臺門打開并保持開啟狀態(tài)，當(dāng)門解鎖或打開時站臺門系統(tǒng)停止發(fā)送“站臺門關(guān)閉且鎖閉信息”。

當(dāng)列車將要離站時，T2時刻，信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門指令，站臺門系統(tǒng)接收到關(guān)門命令后，控制站臺門關(guān)閉且鎖閉。

當(dāng)站臺門關(guān)閉且收到信號系統(tǒng)發(fā)送的車門關(guān)閉信息時，即T3時刻，站臺門系統(tǒng)發(fā)送啟動探測指令給間隙探測裝置；當(dāng)探測到無障礙物時，站臺門系統(tǒng)即刻向信號系統(tǒng)發(fā)送“站臺門關(guān)閉且鎖閉”信息，信號系統(tǒng)可允許列車發(fā)車。

從啟動探測器時刻起延時一定時間后，即T4時刻，站臺門系統(tǒng)停止間隙探測。列車出站過程中再探測到有障礙物，“站臺門關(guān)閉且鎖閉”信息丟失，信號系統(tǒng)控制列車緊急制動。

站臺門系統(tǒng)發(fā)送的“站臺門關(guān)閉且鎖閉”狀態(tài)應(yīng)同時包含間隙探測系統(tǒng)檢測到無障礙物的狀態(tài)。

在站臺門或間隙探測設(shè)備故障的情況下，站臺門應(yīng)能向信號系統(tǒng)發(fā)送站臺門互鎖解除信息，以便列車能正常進(jìn)出站。

從控制邏輯及時序圖可見，此方式系統(tǒng)設(shè)計相對簡潔同時實現(xiàn)了車門及站臺門均關(guān)閉且鎖閉后至列車出站過程中的間隙探測防護功能。

3 結(jié)束語

目前，全國城市軌道交通建設(shè)日益加快，城市軌道交通客流量也不斷增加。隨著全自動運行線路的開通，在無人值守的情況下，站臺門與車門間隙夾人致傷的風(fēng)險越來越大，研究站臺門間隙探測功能來保證乘客乘降安全更加重要。所以，對于全自動無人駕駛線路，增加站臺門間隙探測系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口關(guān)系尤為重要。考慮既能實現(xiàn)更加完善的間隙探測功能，又能精簡接口系統(tǒng)設(shè)計。在既有信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)的接口基礎(chǔ)上，信號系統(tǒng)增加車門狀態(tài)信息輸出給站臺門系統(tǒng)的方案可考慮推廣及應(yīng)用，既不會對既有的系統(tǒng)接口做較大的改動，又可以有效提高運營效率及運營安全，保證乘客的安全。