適用于全自動運行信號系統的站臺功能研究

馮維佳

（通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070）

近些年來，隨著計算機技術和人工智能的不斷進步，城市軌道交通信號系統也在不斷發展，全自動無人駕駛場景越來越普及，全自動運行功能也在不斷完善。具備全自動運行功能的軌道交通信號系統，可實現以計算機技術及自動化控制技術等現代技術提升軌道交通運營服務水平，給乘客提供更安全更有效率的軌道交通服務，通過由信號設備代替司機或運營人員進行操作，實現全自動運行，進一步提升軌道交通的安全與效率。為實現列車全自動運行，全自動運行站臺功能也是信號系統的重要組成部分，因此，本論文旨在研究無人駕駛的全自動運行信號系統中的站臺全自動化功能，以便實現列車全自動運行。

1 全自動運行

隨著軌道交通全自動化運行工程技術的發展，通過結合軌道交通工程建設和運營經驗，全自動運行標準化不斷實現，逐步制定出GB/T 32590.1—2016標準，標準定義了適用于城市軌道交通的不同自動化等級。根據從列車運行過程所需完成各項功能下的人和設備職責劃分的角度，自動化等級劃分為GoA0、GoA1、GoA2、GoA3和GoA4。

全自動運行場景包括有人值守下列車自動運行和無人值守下的列車自動運行，兩者區別為運行異常時處理方式。無人值守下的列車自動運行場景中，所有的軌道交通信號系統功能均由系統負責實現；有人值守下列車自動運行場景中，則是在部分設備故障或應急情況下，由人員介入控制系統，解決問題，恢復系統正常運行。列車運行包括列車喚醒/休眠、庫內發車、場內運行、站臺停車、站臺發車、站臺清客、折返、回庫、洗車等正常運營作業，以及車輛火災、站臺火災、障礙物檢測激活等異常運營事件，全自動運行信號系統應能自動實現列車正常運營并能處理異常事件，實現列車全自動運行。

2 全自動運行站臺

2.1 場景分析

軌道交通列車運營站臺場景包括列車進入站臺停車、列車站臺發車、站臺清客。

列車進入站臺停車場景是指列車在滿足條件時進站停車，打開和關閉車門和站臺門，實現乘客上/下車。列車站臺發車場景是指列車在站臺停穩且開關門后，滿足條件時發車出站。站臺清客場景是指在折返站和終到站（含臨時清客站臺）提醒車上乘客下車，站臺乘客不能上車，乘客全部下車后發車出站。

對于全自動運行列車，為實現以上站臺功能，全自動運行信號系統需實現自動判斷列車進入站臺停車條件、站臺發車條件是否滿足，自動控制車門、站臺門開/關，并自動停車及發車。有人值守下列車自動運行時，應設置間隙探測設備，實現對停站列車車門和站臺門之間的縫隙自動進行間隙探測，以減少乘客或物品夾入站臺門與車門的間隙中造成風險，同時，應在站臺設置開門、關門及發車按鈕，并在控制中心設置按鈕旁路功能，用于站臺開門、關門作業，以及清客作業；無人值守下的列車自動運行時，應實現在控制中心遠程下發開門、關門及發車命令，并增加對于故障狀態的自動處理，遠程實現間隙探測系統旁路功能，使列車在間隙探測系統故障時仍能自動發車。

2.2 功能方案

2.2.1 列車進入站臺停車

全自動運行模式下，信號系統需自動判斷列車移動授權滿足進站停車，站臺門處于關閉狀態等條件。若條件滿足，控制列車正常進入站臺停車窗內停車，若進站欠標或過標，車載子系統自動控制列車向前或向后跳躍對標，直至停準停穩，下發車門和對應編組的站臺門開門命令，等待乘客下車后關閉車門和站臺門。

2.2.2 列車站臺發車

全自動運行列車在站臺停準停穩后，信號系統開始進行停站時間計時，停站時間到時、車門站臺門關閉且鎖緊、間隙探測檢測無障礙物及出站信號開放等出站條件都滿足時，列車自動站臺發車。間隙探測功能作為全自動運行站臺發車條件之一，具有重要作用。

車載子系統可實現自動啟動和停止間隙探測。車載子系統啟動間隙探測的條件為車載子系統判斷列車在站臺停準停穩，檢測到車門/站臺門曾處于打開狀態、當前車門/站臺門為關閉狀態，且此時未處于間隙探測狀態。車載子系統啟動間隙探測后，向聯鎖子系統發送間隙探測啟動命令，并進入間隙探測狀態。車載子系統處于間隙探測狀態時，若收到聯鎖子系統發送的已檢測且無障礙物狀態，在滿足其他發車條件后，自動發車運行；車載子系統判斷與聯鎖子系統通信故障或收到聯鎖子系統發送的未檢測狀態、已檢測且有障礙物狀態時，觸發緊急制動，等待故障處理；車載子系統判斷最小安全后端駛出聯鎖子系統通信軌道區段后向聯鎖子系統發起注銷，并退出間隙探測狀態。

聯鎖子系統未處于間隙探測狀態時，若判斷站臺門關閉，收到車載子系統發送的間隙探測啟動命令，且距上一次收到間隙探測停止命令的時間間隔大于一定值時，方可采集該間隙探測啟動命令并進入間隙探測狀態，控制間隙探測系統啟動間隙探測。聯鎖子系統處于間隙探測狀態時，若判斷與發起當前間隙探測的車載子系統通信中斷，或收到其發送的間隙探測終止命令時，退出間隙探測狀態，并控制間隙探測系統停止間隙探測。

聯鎖子系統未處于間隙探測狀態時，不可向車載子系統發送障礙物真實狀態，需發送未檢測狀態；聯鎖子系統處于間隙探測狀態時，若收到間隙探測系統發送的已檢測且無障礙物信息，則向車載子系統轉發已檢測且無障礙物狀態；聯鎖子系統處于間隙探測狀態時，若收到間隙探測系統發送的已檢測且有障礙物信息，則向車載子系統轉發已檢測且有障礙物狀態，并向中心子系統提示報警車門與站臺門之間存在障礙物。

2.2.3 站臺清客

全自動運行信號系統判斷列車運行至本次運行終點站、盡頭站等需清客的站臺時，可實現自動觸發清客，提醒車上乘客下車，站臺乘客不能上車。站臺值班員人工進行清客確認后，可通過按壓站臺關門按鈕關門，按壓發車按鈕發車或由控制中心遠程下發站臺關門和發車命令。

開始站臺清客作業后，若站臺值班員按下開門/關門按鈕，聯鎖子系統采集到開門/關門按鈕按下信息后，或聯鎖子系統收到中心子系統直接下發的站臺開門/關門命令，則將該命令發送給車載子系統；車載子系統收到開門/關門命令后，若門允許條件滿足，則執行車門/站臺門聯動，將開門/關門命令通過硬線信號發送給車輛打開/關閉車門，同時向聯鎖子系統發送打開/關閉站臺門命令。若站臺值班員按下發車按鈕，聯鎖子系統采集到發車按鈕按下信息后，或聯鎖子系統收到中心子系統直接下發的站臺發車命令，將該命令發送給車載子系統；車載子系統收到發車命令后，若車門關閉且鎖閉、站臺門關閉且鎖閉，且其他發車條件均滿足，則結束站臺清客作業，按運行計劃啟動列車進入折返軌，進行折返作業或駛回場/段。

2.3 故障監測與處理

若聯鎖子系統判斷啟動間隙探測一定時間（該時間應大于間隙探測系統對于聯鎖子系統下發的啟動間隙探測命令響應時間）后，仍未收到間隙探測系統的已檢測且無障礙物狀態，則向中心子系統提示報警間隙探測系統故障。待確認間隙探測故障狀態后，可通過按壓間隙探測系統旁路按鈕向聯鎖子系統發送間隙探測旁路狀態或由中心子系統向聯鎖子系統下發間隙探測系統旁路命令。聯鎖子系統若收到旁路狀態或命令，則將間隙探測系統狀態旁路，并向車載子系統發送已檢測且無障礙物狀態，列車自動發車。

聯鎖子系統可對站臺開門、關門、發車按鈕狀態信息進行監測，若持續一定時間收到按鈕按下狀態，則向中心子系統提示報警按鈕故障。待確認按鈕故障狀態后，通過中心子系統向聯鎖子系統下發按鈕旁路命令，對該按鈕進行旁路，避免影響正常站臺作業。當需要進行站臺開門、關門，以及清客作業時，站臺值班員可通過同側站臺其他門控箱進行控制或通過控制中心遠程控制。

2.4 接口設計

2.4.1 硬線接口

每側站臺設置自動間隙探測設備，與聯鎖子系統采用繼電接口方式，分別設置間隙探測狀態繼電器、間隙探測狀態旁路繼電器、間隙探測啟動繼電器、間隙探測終止繼電器。

每側站臺分別設置開門、關門、發車按鈕，與聯鎖子系統采用繼電接口方式，開門、關門、發車按鈕整合為一個門控箱（帶門鎖），在交路折返站、回場/段車站按每側站臺3個（頭/中/尾）進行設置，在其他車站按每側站臺2個（頭/尾）進行設置；發車按鈕主要用于清客確認及發車功能，只在有清客作業的車站進行設置。

聯鎖子系統采集間隙探測狀態繼電器、間隙探測狀態旁路繼電器、開門、關門、發車按鈕繼電器；聯鎖子系統驅動間隙探測啟動繼電器、間隙探測終止繼電器。

2.4.2 通信接口

全自動運行站臺功能涉及全自動運行信號系統中的聯鎖子系統、車載子系統、中心子系統。各子系統間通過以太網通信交互信息，如圖1所示。

圖1 通信接口示意Fig.1 Schematic diagram of communication interface

3 結語

本文對適用于全自動運行信號系統的站臺功能進行研究，分析站臺功能場景，設計站臺功能方案，設計站臺功能接口，對具體的工程應用場景提供了一定的參考價值。后續在功能開發和工程應用階段還可進一步拓展、進一步完善這些功能，使其更加適用于全自動運行信號系統，以提高城市軌道交通運行安全及運營效率。