地鐵車站屏蔽門與列車開門聯(lián)動(dòng)延遲的技術(shù)分析

李繼斌、謝勝茂

（浙江眾合科技股份有限公司，浙江 杭州310005）

1 問題描述

深圳三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)調(diào)試階段，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在ATO駕駛模式情況下，車站屏蔽門/安全門與列車開門時(shí)間同步。但在ATP 駕駛模式情況下，車站屏蔽門/安全門開門時(shí)間仍然延時(shí)于信號(hào)系統(tǒng)控制的列車開門時(shí)間約為2s。

2 問題分析

下文依據(jù)ATO 和ATP 兩種駕駛模式不同分別討論。

2.1 ATO 模式下分析

2.1.1 ATO 模式下屏蔽門開門邏輯

在ATO 駕駛模式下，車站屏蔽門/安全門的開門命令由信號(hào)系統(tǒng)控制。當(dāng)列車在進(jìn)入站臺(tái)正確停靠在停車窗區(qū)域，車載VATP(車載列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng))檢測(cè)到列車零速建立，牽引使能切除，停車制動(dòng)施加的信號(hào)后，發(fā)出屏蔽門和列車車門的門使能命令。屏蔽門開門使能命令經(jīng)過軌旁RATP(軌旁列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng))，EBILOCK(軌旁聯(lián)鎖控制系統(tǒng))和目標(biāo)控制器的開門條件檢查，將屏蔽門開門使能至軌旁門控柜。此外，軌旁RATP 建立站臺(tái)鎖閉命令，防護(hù)站臺(tái)區(qū)域。RATO（軌旁列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）在接收到站臺(tái)鎖閉確認(rèn)信號(hào)后，發(fā)出屏蔽門開門命令至軌旁門控柜，門控柜執(zhí)行屏蔽門開門指令。ATO 駕駛模式下屏蔽門開門命令具體的傳輸示意圖，如圖1 所示（未考慮屏蔽門側(cè)的動(dòng)作情況）。

圖1 ATO 模式下打開屏蔽門流程圖

下面詳細(xì)論述ATO 模式下各個(gè)模塊之間屏蔽門開門命令傳輸?shù)臅r(shí)間。

T1=VATP 發(fā)出門使能至軌旁RATP 的時(shí)間

T2=RATP 發(fā)出門使能至軌旁EBILOCK 的時(shí)間

T3=EBILOCK 發(fā)出門使能至目標(biāo)控制器柜的時(shí)間

T4=目標(biāo)控制器發(fā)送門使能至門控柜開門電路的時(shí)間

T5=門控柜開門電路發(fā)出開門命令至屏蔽門開門的時(shí)間

T7=RATO 發(fā)出開門命令至VATO(車載列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng))的時(shí)間

T8=RATO 發(fā)出開門命令至門控柜PLC 的時(shí)間

T9=RATP 發(fā)送站臺(tái)鎖閉信號(hào)至RATO 的時(shí)間

T9’=RATP 發(fā)送站臺(tái)鎖閉信號(hào)至VATO 的時(shí)間

在ATO 模式下，當(dāng)為自動(dòng)駕駛模式時(shí)，屏蔽門開門時(shí)間T(PA)(自動(dòng)駕駛模式下屏蔽門打開時(shí)間)為

2.1.2 ATO 模式下車門開門邏輯

在ATO 駕駛模式下，VATP 發(fā)出的車門使能命令直接傳輸至車輛開門電路。待VATO 接收到RATO發(fā)送的車門開門命令后，VATO 再發(fā)出開門命令至車門開門電路，由車門執(zhí)行開門指令。ATO 駕駛模式下具體的車門開門示意圖，如圖2 所示。

圖2 ATO 模式下打開車門流程圖

下面詳細(xì)論述ATO 模式下車門開門各個(gè)模塊之間開門命令的傳輸時(shí)間。

T7=RATO 發(fā)出開門命令至VATO 的時(shí)間

T9’=RATP 發(fā)送站臺(tái)鎖閉信號(hào)至VATO 的時(shí)間

T10=VATO 收到RATO 的開門命令后發(fā)出開門命令至開門電路的時(shí)間

T11=車輛開門電路開門的時(shí)間

T12=VATP 發(fā)出門使能命令至開門電路的時(shí)間

故在ATO 開門模式情況下車門開門時(shí)間T(VO)為

因?yàn)锳TO 模式下，屏蔽門和車門的開門命令是由RATO 發(fā)出的，信號(hào)方在RAT 有2s 發(fā)送開門命令給車輛開門電路的條件，所以就有

2.2 ATP 模式下分析

2.2.1 ATP 模式下屏蔽門開門邏輯

ATP 模式下，屏蔽門的開門命令來源與ATO 模式下的開門命令來源不同。ATP 模式下，屏蔽門的開門命令來源是車載VATO，車載VATO 依據(jù)采集司機(jī)按壓車門開門按鈕的動(dòng)作，發(fā)出屏蔽門開門命令。

ATP 模式和ATO 模式下，屏蔽門的開門使能命令傳輸路徑完全一致。

ATP 模式下的屏蔽門開門命令傳輸?shù)木唧w示意圖，如圖3 所示（未考慮屏蔽門側(cè)的動(dòng)作情況）。

圖3 ATP 模式下打開屏蔽門流程圖

下面詳細(xì)論述在ATP 模式下的各個(gè)模塊之間傳輸屏蔽門開門命令的時(shí)間。

T1=VATP 發(fā)出門使能至軌旁RATP 的時(shí)間

T2=RATP 發(fā)出門使能至軌旁EBILOCK 的時(shí)間

T3=EBILOCK 發(fā)出門使能至目標(biāo)控制器柜的時(shí)間

T4=目標(biāo)控制器發(fā)送門使能至門控柜開門電路的時(shí)間

T5=門控柜開門電路發(fā)出開門命令至屏蔽門開門的時(shí)間

T6=VATO 采集到開門按鈕動(dòng)作的時(shí)間

T7=VATO 發(fā)出開門命令至RATO 的時(shí)間

T8=RATO 發(fā)出開門命令至門控柜PLC 的時(shí)間

T9=RATP 發(fā)送站臺(tái)鎖閉信號(hào)至RATO 的時(shí)間

T9’=RATP 發(fā)送站臺(tái)鎖閉信號(hào)至VATO 的時(shí)間

由于是人工開門，司機(jī)判斷車停穩(wěn)后才會(huì)手動(dòng)操作按鈕，故在ATP 開門模式下屏蔽門開門時(shí)間T(PM)(人工駕駛模式下屏蔽門打開時(shí)間)為

2.2.2 ATP 模式下車門開門邏輯

在ATP 駕駛模式下，VATP 發(fā)出的車門使能命令直接傳輸至車輛開門電路，車門開門命令由司機(jī)操作開門按鈕來實(shí)現(xiàn)。在司機(jī)按壓下開門按鈕之后，開門命令直接傳輸至車輛開門電路，車門執(zhí)行開門指令。ATP 駕駛模式下具體的車門開門示意圖，如圖4 所示。

圖4 ATP 模式下打開車門流程圖

下面詳細(xì)論述在ATP 模式下各個(gè)模塊之間傳輸車門開門命令的時(shí)間。

T11=車輛開門電路開門的時(shí)間

T12=VATP 發(fā)出門使能命令至開門電路的時(shí)間

T13=開門電路采集到開門按鈕動(dòng)作時(shí)間

由于是人工開門，司機(jī)判斷車停穩(wěn)后才會(huì)手動(dòng)操作按鈕，故在ATP 開門模式情況下車門開門時(shí)間T(VM)(人工駕駛模式下車門打開時(shí)間)為

由上所述，在ATP 模式下，屏蔽門與車門的開門時(shí)間差為

根據(jù)ATO 模式下屏蔽門和車門同步的條件，已推導(dǎo)出：

故屏蔽門與車門的開門時(shí)間差為

由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程師實(shí)際測(cè)試獲得的信息得知：AT時(shí)間約為2s。

3 建議解決該問題的辦法

由上面的問題分析得出，在ATO 和ATP 兩種不同駕駛模式下，屏蔽門/車門開門命令信號(hào)的發(fā)送源不同。ATO 駕駛模式下，屏蔽門和車門的開門命令信號(hào)由軌旁RATO 根據(jù)開門條件判斷發(fā)出；ATP 駕駛模式下，車門的開門命令信號(hào)由司機(jī)按壓開門按鈕產(chǎn)生，屏蔽門的開門命令信號(hào)由車載VATO 系統(tǒng)將采集到的司機(jī)按壓開門按鈕的動(dòng)作信息傳輸給軌旁RATO 系統(tǒng)，軌旁RATO 系統(tǒng)再依據(jù)條件判斷發(fā)出屏蔽門的開門命令給門控器。

在ATP 駕駛模式下，導(dǎo)致存在屏蔽門滯后于車門打開的問題。該問題的關(guān)鍵點(diǎn)在于：屏蔽門需要RATO 得到VATO 發(fā)送的開門命令，而VATO 在給RATO 發(fā)送開門命令之前，需要采集到的司機(jī)按壓開門按鈕的動(dòng)作。車門的開門命令直接由開門按鈕信號(hào)提供，車門開門電路得到司機(jī)按壓開門按鈕信息后，直接控制車門門控器打開車門。

車門電路和門控器是車門開門鏈路的一部分，這一部分的工作狀態(tài)與車門開門時(shí)間緊密相連。為此專門聯(lián)系車輛方的設(shè)計(jì)人員，了解車門電路和車門門控器的工作特性：車輛門控器的動(dòng)作時(shí)間可以調(diào)整，具體的調(diào)整時(shí)間范圍是0～3s.

鑒于上述的分析以及從車輛方獲得的信息，為了解決在ATP 駕駛模式下，存在屏蔽門滯后于車門打開的問題，提出以下兩種更改方案。

方案1：綜合以上問題的分析，由信號(hào)方和車輛方一起更改開門電路的設(shè)計(jì)方式，以實(shí)現(xiàn)屏蔽門和車門同步。

首先，信號(hào)方需要將設(shè)置的車載VATO 系統(tǒng)延時(shí)發(fā)送開門命令給車輛開門電路的時(shí)間取消（這個(gè)時(shí)間約為2s），這個(gè)工作需要信號(hào)方更改VATO 系統(tǒng)的開門軟件。

其次，需要車輛方增加門控器開門延時(shí)時(shí)間，把車門門控器的開門的動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為在接到VATO/開門按鈕傳輸?shù)拈_門指令后，延時(shí)△T 后執(zhí)行打開車門的指令。這個(gè)工作需要車輛方負(fù)責(zé)實(shí)施，由車輛方將車門門控器的開門的動(dòng)作延時(shí)△T 時(shí)間后執(zhí)行打開車門的指令。

這個(gè)方案具體的更改需求為：

車輛方改動(dòng)門控器的電路設(shè)計(jì)及軟件設(shè)置。

信號(hào)方取消加在VATO 上的延時(shí)開門設(shè)置。

這樣，無論是在ATO 駕駛模式下還是在ATP 駕駛模式下，屏蔽門滯后于車門打開的情況都能完全解決。

方案2：綜合以上問題的分析，可以采用單獨(dú)由車輛方增加門控器開門延時(shí)時(shí)間，把車門門控器的開門的動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為在接到開門指令后，延時(shí)2s 后執(zhí)行打開車門的指令。這需要車輛方做技術(shù)上的改動(dòng)工作，即由車輛方將車門門控器的開門動(dòng)作延時(shí)2s 后執(zhí)行打開車門的指令。信號(hào)方對(duì)開門指令的傳輸路徑不做任何更改。這樣，在ATP 駕駛模式下，屏蔽門滯后于車門打開的情況將完全能解決。但會(huì)出現(xiàn)新的問題：ATO 模式下，車門在自動(dòng)開門狀態(tài)時(shí)，車門會(huì)滯后于屏蔽門約2s 后開門。因此不建議采用該方案。

4 結(jié)語

本文是從開關(guān)門指令在信息傳輸過程中的時(shí)間及可調(diào)整的位置做了分析，指明最合理可行的解決方案為：由信號(hào)方和車輛方一起更改開門電路的設(shè)計(jì)方式，以實(shí)現(xiàn)屏蔽門和車門同步。

鑒于當(dāng)前各城市逐步推行中國城市軌道交通協(xié)會(huì)對(duì)于車門屏蔽門同步開關(guān)的規(guī)范需求，上述方案可以作為一種解決方案，供后續(xù)項(xiàng)目?jī)?yōu)化使用。