葉建斌

（中國鐵路廣州局集團有限公司電務(wù)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(biāo)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(tǒng)兼容互聯(lián)互通，并適應(yīng)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(tǒng)創(chuàng)造性地采用了在CTCS-2 技術(shù)的基礎(chǔ)上疊加ATO 功能的新系統(tǒng)，簡稱為CTCS2+ATO 系統(tǒng)。該系統(tǒng)首次實現(xiàn)了列車按運行圖自動駕駛、站內(nèi)自動對標(biāo)精確停車、列控系統(tǒng)綜合管控站臺門、節(jié)能環(huán)保等功能，開通運營3 年來運行平穩(wěn)。

新增的車門與站臺門的聯(lián)動功能，極大程度減輕了站務(wù)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(lián)動控制失敗故障也時有發(fā)生，影響運輸秩序也帶來一定的安全風(fēng)險。本文在分析CTCS2+ATO 系統(tǒng)雙門聯(lián)動控制的基礎(chǔ)上，研究了車門及站臺門聯(lián)動控制失敗故障成因和優(yōu)化措施。

2 列車門與站臺門接口原理

CTCS2+ATO 系統(tǒng)設(shè)置站臺門控制系統(tǒng)和站臺控制盤，使站臺門既可以獨立于列控系統(tǒng)進行人工控制，也可以通過站臺門與CTCS2+ATO 系統(tǒng)接口，實現(xiàn)站臺門與列車門的自動化聯(lián)動控制。

每側(cè)站臺門通過設(shè)置開門繼電器（KMJ）、關(guān)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(tǒng)信息交互。站臺門通過MPJ 狀態(tài)確定站臺門是否與CTCS2+ATO 系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，若聯(lián)動控制時MPJ 落下，也可人工設(shè)置為旁路狀態(tài)MPJ 吸起，則站臺門不接受CTCS2+ATO 的控制指令。開關(guān)門時，驅(qū)動KMJ（或GMJ）及CX1J（或CX2J）吸起，操作站臺門動作。站臺門根據(jù)自身狀態(tài)控制MSJ、MBJ 的吸起和落下，MSJ、MBJ 常態(tài)吸起，表示站臺門處于鎖閉狀態(tài)、且無異常報警。當(dāng)站臺門接受開門指令打開時，MSJ 落下；當(dāng)站臺門被人為或其他因素打開時，MBJ 落下。聯(lián)鎖、列控設(shè)備采集MSJ、MBJ 接點狀態(tài)信息，當(dāng)任一落下時，聯(lián)鎖不能開放對應(yīng)股道的接發(fā)車進路信號，若信號已開放則立即恢復(fù)，將站臺門納入信號系統(tǒng)控制，確保站臺旅客安全。列控中心同時采集MPJ 接點狀態(tài)信息，為行車人員提供站臺門聯(lián)動控制狀態(tài)信息。

接口原理如圖1 所示。

3 列車門與站臺門聯(lián)動原理

CTCS2+ATO 系統(tǒng)在車地?zé)o線通信正常時，可提供車門與站臺門聯(lián)動控制功能。具備開（關(guān)）門條件后，司機開（關(guān)）門操作或ATO 設(shè)備下達開（關(guān)）門指令，ATP 向地面設(shè)備發(fā)送開（關(guān)）門命令。通信控制服務(wù)器（CCS）根據(jù)車型信息和地面站臺門設(shè)置情況，確認(rèn)對應(yīng)股道列車停準(zhǔn)且停穩(wěn)后，通過TCC 向站臺門系統(tǒng)發(fā)送開（關(guān)）門動作，由站臺門系統(tǒng)開（關(guān)）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(tǒng)站臺門控制原理Fig.2 Platform screen door control principle of CCS system

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

圖3 車門與站臺門聯(lián)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(lián)動故障分析及優(yōu)化方案

從列車門與站臺門接口關(guān)系、聯(lián)動原理可以看出，涉及列控車載設(shè)備、無線通信設(shè)備、列控地面設(shè)備、站臺門控制設(shè)備、站臺門，整個過程環(huán)節(jié)多、設(shè)備多，因此故障的因素多和原因分析判定相對比較復(fù)雜。在實際應(yīng)用過程中，控制失效主要的故障現(xiàn)象體現(xiàn)為列控車載設(shè)備提示“站臺門聯(lián)動失敗”。

4.1 列車門與站臺門聯(lián)動流程

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

同時，根據(jù)車地?zé)o線報文定義CTCS-23 包定義，地面反饋的站臺門狀態(tài)中的包序列號必須與車載發(fā)送地面的開關(guān)門命令包(CTCS-24 包)中的序列號一致時，才認(rèn)為站臺門狀態(tài)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(lián)動失敗原因分析

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

車載設(shè)備判斷“站臺門聯(lián)動失敗”時主要包括站臺門反饋狀態(tài)與預(yù)期的開門指令不一致以及站臺門反饋的狀態(tài)超時兩類。

站臺門反饋狀態(tài)與預(yù)期的開門指令不一致的故障從現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)分析，基本為站臺門系統(tǒng)未能正確操作站臺門系統(tǒng)(未動作或者存在1 扇門未關(guān)閉)?，F(xiàn)場故障數(shù)據(jù)分析如圖4 所示，車載設(shè)備發(fā)送開門指令后，站臺門系統(tǒng)始終反饋為關(guān)閉，從而車載設(shè)備判斷聯(lián)動失敗。

圖4 站臺門聯(lián)動日志Fig.4 Linkage log of platform screen door

4.3 列車門與站臺門聯(lián)動優(yōu)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(tài)超時故障原因包括站臺門操作超時、車地?zé)o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(shè)備未采集到開、關(guān)門動作信息。如果僅某個車多次出現(xiàn)聯(lián)動失敗，即本車列控車載設(shè)備對開、關(guān)門操作信息采集或處理存在問題的可能性大。車地?zé)o線通信延時較大需要通信專業(yè)優(yōu)化通信信道質(zhì)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(yōu)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(xiàn)。

4.4 站臺門故障分析

站臺門故障，導(dǎo)致聯(lián)動失敗，加強維護提高站臺門控制系統(tǒng)的可用性。因鐵路信號系統(tǒng)，首次將站臺門納入控制系統(tǒng)進行聯(lián)動，站臺門設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)達不到信號設(shè)備的等級標(biāo)準(zhǔn)，容易發(fā)生故障導(dǎo)致聯(lián)動失敗。經(jīng)過現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)站臺門存在主要問題是機械結(jié)構(gòu)磨損帶來站臺門控制系統(tǒng)的延時變大，且容易發(fā)生站臺門操作錯誤，反饋錯誤的站臺門狀態(tài)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(xiàn)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(dǎo)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(tǒng)，其研發(fā)及應(yīng)用在國際上創(chuàng)造了列車自動駕駛功能在動車組上運用的先河，創(chuàng)新和豐富了我國列車運行控制系統(tǒng)技術(shù)體系。隨著珠三角城際鐵路運營探索，克服系統(tǒng)缺點，進一步完善ATO 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范和規(guī)章制度。未來， ATO系統(tǒng)必將在我國各區(qū)域軌道交通建設(shè)過程中得到全面推廣使用，為我國列控系統(tǒng)走向智能化、管控一體化方向奠定技術(shù)基礎(chǔ)。