站臺門間隙探測系統(tǒng)與信號系統(tǒng)接口方式探究

李 勇

（比亞迪通信信號有限公司，廣東深圳 518118）

國內(nèi)早期修建的城市軌道交通線路未配置站臺門系統(tǒng)，乘客乘降作業(yè)存在很大安全風(fēng)險，容易出現(xiàn)乘客在站臺候車期間，墜落軌道而引發(fā)傷亡的事故。后來，為了確保乘客乘車安全，車站站臺開始安裝站臺門系統(tǒng)，部分當(dāng)初運營前未曾安裝站臺門的線路也開始增設(shè)站臺門。

為確保列車運行安全，站臺門安裝時，需滿足線路設(shè)備安裝限界要求，所以站臺門與列車間存在120 mm 左右的間隙（由于施工條件影響，部分站臺間隙可能更大）。在列車停站作業(yè)過程中，曾發(fā)生乘客被困其中引發(fā)傷亡事故，影響運營效率。目前已采用多種間隙探測方式，選擇合適的間隙探測系統(tǒng)及其與站臺門、信號系統(tǒng)的接口方式非常必要。

1 間隙探測裝置

城市軌道交通車站主要采用物理防護裝置和電氣探測裝置兩類間隙探測方式。物理防護裝置主要包括車尾瞭望燈帶、防護擋板、防站人斜板等。這些物理防護裝置雖然成本較低，但都存在較多不足，比如瞭望燈帶完全依賴于司機的判斷，存在司機誤判的風(fēng)險，特別是在曲線站臺。

電氣探測裝置主要包括激光對射、紅外探測、激光雷達和圖像識別裝置。不同的電氣探測裝置的探測區(qū)域、安裝精度要求、抗干擾性、探測距離、探測密度、曲線站臺適用性、故障定位和處理效率等方面存在差異，可單獨使用，也可多種方式融合以提高探測可靠性。但間隙探測功能的最終實現(xiàn)，都需要通過系統(tǒng)間接口將探測結(jié)果發(fā)給信號系統(tǒng)，由信號系統(tǒng)控制列車運行，保證運營及乘客的安全。這就需要討論采用何種接口方式能安全有效地實現(xiàn)間隙探測功能，以下將對此展開論述。

2 系統(tǒng)間接口方式

2.1 間隙探測系統(tǒng)經(jīng)站臺門與信號系統(tǒng)接口方式（方式一）

目前部分線路采用以下方式：站臺門關(guān)閉后，間隙探測系統(tǒng)接收站臺門系統(tǒng)發(fā)來的關(guān)閉且鎖緊信息并啟動探測，探測持續(xù)一定時間（探測時間可設(shè)置，不宜過長）后，將探測結(jié)果反饋給站臺門系統(tǒng)，如果反饋信息為有障礙物，則站臺門系統(tǒng)不會向信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)閉且鎖緊信息，信號系統(tǒng)判斷不滿足站臺發(fā)車條件，阻止列車發(fā)車；若反饋無障礙物，滿足其他發(fā)車條件后，信號系統(tǒng)控制列車正常發(fā)車。

列車車站作業(yè)期間，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)、間隙探測系統(tǒng)的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)控制邏輯及時序（方式一）Fig.1 Control logic and sequence diagram of signaling system,platform door and gap detection system (mode 1)

這種接口方式，信號系統(tǒng)只與站臺門接口，由站臺門系統(tǒng)獲取間隙探測結(jié)果，若無障礙物，則給信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門且鎖緊信息（MZTJ）。若站臺門或間隙探測系統(tǒng)故障，人工確認安全后，可操作站臺門互鎖解除，給信號系統(tǒng)發(fā)送門旁路信息（MPLJ），減少站臺門或間隙探測系統(tǒng)故障對運營效率的影響。信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)間采用物理接口，信號系統(tǒng)輸入電路如圖2 所示。

圖2 信號系統(tǒng)與站臺門接口（信號輸入）電路Fig.2 Interface (signal input) circuit diagram of signaling system and platform door

由以上探測及接口過程可以看出，間隙探測啟動時間為接收到站臺門關(guān)閉且鎖緊信息的時刻，停止探測時間為啟動探測且延續(xù)較短時間后的時刻，有以下4 個方面的不足。

1）部分車站站臺門較車門先關(guān)閉，在站臺門關(guān)閉后、車門關(guān)閉前的這段時間內(nèi)可能有異物進入探測區(qū)域，從而引起誤報，影響運營效率；

2）停止探測后，若車門再次打開，并有異物進入探測區(qū)域，將無法被探測到，引起漏報，存在安全隱患，即無法實現(xiàn)對列車發(fā)車及出站整個過程的完全探測；

3）探測持續(xù)一定時間停止探測后，若無障礙物，信號系統(tǒng)才能接收到關(guān)閉且鎖緊信息，控制列車發(fā)車，影響運營效率；

4）間隙探測信息串入到站臺門關(guān)閉且鎖緊信息發(fā)送給信號系統(tǒng)，操作站臺門旁路功能也直接將間隙探測進行旁路，易發(fā)生由于操作站臺門旁路同時旁路間隙探測功能而引發(fā)安全事故。

2.2 間隙探測系統(tǒng)經(jīng)站臺門與信號系統(tǒng)接口方式（增加車門狀態(tài)）（方式二）

在方式一的基礎(chǔ)上，間隙探測啟動時機增加車門狀態(tài)條件，并且反饋探測結(jié)果給站臺門和信號系統(tǒng)后持續(xù)探測。方式一共列有4 點不足，采用方式二能規(guī)避方式一的前3 點不足，但第4 點無法規(guī)避。

金石學(xué)可以說是朱熹的家學(xué)。朱熹之父朱松喜歡收藏石刻拓本，這對朱熹產(chǎn)生了直接的影響，使他從少年時代開始就養(yǎng)成了對“古金石文字”的愛好。

1）列車停站作業(yè)完成，信號系統(tǒng)發(fā)送站臺門、列車關(guān)門命令；

2）站臺門和列車執(zhí)行關(guān)門命令，關(guān)門完成后，信號系統(tǒng)向站臺門系統(tǒng)發(fā)送車門關(guān)閉信息；

3）站臺門系統(tǒng)向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送啟動探測命令，間隙探測系統(tǒng)開始探測；

4）若探測到無障礙物，站臺門即向信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門且鎖緊信息，信號系統(tǒng)控制列車發(fā)車；

5）間隙探測系統(tǒng)持續(xù)探測，直至列車完全出站，信號系統(tǒng)停止向站臺門系統(tǒng)發(fā)送車門關(guān)閉信息，站臺門系統(tǒng)向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送停止探測命令。

列車車站作業(yè)期間，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)、間隙探測系統(tǒng)的控制邏輯及時序圖如圖3 所示。

圖3 信號系統(tǒng)與站臺門、間隙探測系統(tǒng)控制邏輯及時序（方式二）Fig.3 Control logic and sequence diagram of signaling system,platform door and gap detection system (mode 2)

信號系統(tǒng)僅與站臺門接口，同樣由站臺門系統(tǒng)獲取間隙探測信息后，若無障礙，則給信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門且鎖緊信息（MZTJ），但這種方式站臺門系統(tǒng)需要從信號系統(tǒng)獲取列車車門關(guān)閉狀態(tài)信息（LCGMJ）。同樣，若站臺門或間隙探測系統(tǒng)故障，人工確認安全后，可操作站臺門互鎖解除，減少對運營效率的影響。信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)間采用物理接口，信號系統(tǒng)輸入和輸出電路如圖4 所示。

圖4 信號系統(tǒng)與站臺門接口（信號輸入及輸出）電路Fig.4 Interface (signal input and output) circuit diagram of signaling system and platform door

2.3 間隙探測系統(tǒng)直接與信號系統(tǒng)接口方式（方式三）

1）列車停站作業(yè)完成，信號系統(tǒng)向列車及站臺門發(fā)送關(guān)門命令。

2）站臺門和列車執(zhí)行關(guān)門命令，關(guān)門完成后，列車向信號系統(tǒng)發(fā)送車門關(guān)閉信息，站臺門系統(tǒng)向信號系統(tǒng)發(fā)送站臺門關(guān)閉信息。

3）信號系統(tǒng)向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送啟動探測命令，間隙探測系統(tǒng)開始探測。

4）探測到無障礙物，間隙探測系統(tǒng)即可向信號系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門且鎖緊信息，信號系統(tǒng)控制列車發(fā)車。

5）間隙探測系統(tǒng)持續(xù)探測，直至列車完全出站，信號系統(tǒng)向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送停止探測命令，間隙探測系統(tǒng)停止探測。

列車車站作業(yè)期間，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)、間隙探測系統(tǒng)正常控制邏輯及時序如圖5 所示。

圖5 信號系統(tǒng)與站臺門、間隙探測系統(tǒng)控制邏輯及時序（方式三）Fig.5 Control logic and sequence diagram of signaling system,platform door and gap detection system (mode 3)

信號系統(tǒng)直接與間隙探測系統(tǒng)接口，滿足間隙探測啟動條件（車門、站臺門關(guān)閉）后，信號系統(tǒng)向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送啟動探測命令（JXQDJ）。當(dāng)檢測到列車完全出站后，停止發(fā)送啟動探測命令，而發(fā)送停止探測命令（JXTZJ），間隙探測系統(tǒng)停止探測。間隙探測系統(tǒng)直接將探測結(jié)果（JXBJ）發(fā)送給信號系統(tǒng)，若信號系統(tǒng)獲取到無障礙信息，滿足其他發(fā)車條件即可控制列車出站。若間隙探測系統(tǒng)故障，在人工確保安全的前提下，可操作間隙探測旁路，信號系統(tǒng)接收間隙探測旁路信息（JXPL），并在滿足其他發(fā)車條件下控制列車發(fā)車，減少因間隙探測系統(tǒng)故障影響運營效率。信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)間采用物理接口，信號系統(tǒng)輸入和輸出電路如圖6 所示。

圖6 信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)接口（信號輸入及輸出）電路Fig.6 Interface (signal input and output) circuit diagram of signaling system and gap detection system

3 接口方式的比較及選用

前兩種方式，將間隙探測結(jié)果匯集到站臺門關(guān)閉且鎖緊信息輸出給信號系統(tǒng)，站臺門系統(tǒng)處于中間環(huán)節(jié)，對接口功能和實現(xiàn)效率有一定影響，且方式一存在明顯不足。雖然方式二能解決方式一中存在的部分不足，但仍無法避免因站臺門旁路同時將間隙探測旁路而帶來的安全風(fēng)險，且需增加輸出車門狀態(tài)給站臺門系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備。

信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)直接接口，需增加接口電源、繼電器、聯(lián)鎖輸和輸出板卡，聯(lián)鎖軟件增加間隙探測接口功能，實現(xiàn)信號系統(tǒng)直接獲取間隙探測結(jié)果作為發(fā)車條件控制列車運行，能有效解決方式一中所提到的不足，具體如下。

1）信號系統(tǒng)獲取到列車車門關(guān)閉和站臺門關(guān)閉且鎖緊信息后，才啟動間隙探測，有效減少誤報。

2）間隙探測系統(tǒng)經(jīng)探測無障礙后，立刻發(fā)送無障礙信息給信號系統(tǒng)，用于控制列車發(fā)車，減少對運營效率的影響。

3）間隙探測發(fā)送探測結(jié)果后，不會立即停止探測，會持續(xù)探測，直至列車完全出站，收到信號系統(tǒng)停止探測命令后方停止探測，確保列車整個出站過程安全。

4）信號系統(tǒng)直接與間隙探測系統(tǒng)接口，減少中間環(huán)節(jié)，提高間隙探測及采用探測結(jié)果控制列車運行的效率。

5）站臺門旁路和間隙探測旁路功能完全分開，消除因站臺門旁路同時將間隙探測系統(tǒng)旁路而帶來的安全風(fēng)險。

綜上分析，建議采用方式三，即信號系統(tǒng)直接與間隙探測系統(tǒng)接口。能有效減少間隙探測裝置誤報和漏報，能安全、可靠地實現(xiàn)間隙探測功能，保障列車運營安全，并且在間隙探測系統(tǒng)故障時，也能采用間隙探測旁路功能，減少設(shè)備故障對運營的影響，提高運營效率。

4 小結(jié)

隨著社會的發(fā)展，人們對軌道交通出行需求越來越大，對運營安全提出了更高的要求，給車站乘降作業(yè)帶來很大考驗。采用高可靠性的間隙探測裝置及選擇信號系統(tǒng)與間隙探測系統(tǒng)直接接口的方式非常重要，信號系統(tǒng)直接向間隙探測系統(tǒng)發(fā)送啟動或停止探測命令，直接接收間隙探測信息控制列車運行，間隙探測旁路開關(guān)單獨設(shè)置，更安全有效地實現(xiàn)間隙探測功能，保障乘客乘車及列車運營安全，提高運營效率。