嚴(yán) 偉

（中國鐵路廣州局集團有限公司廣州電務(wù)段，廣州 510610）

珠三角城際CRH6A/F 型動車組全列由8 節(jié)車廂組成，CRH6A 車型為2 門車廂（個別車除外），CRH6F 車門采用寬闊的對開塞拉門，每節(jié)車廂（車頭和車尾除外）的左右兩側(cè)都有3 個塞拉門(車頭和車尾各兩個，另一個是駕駛室門)。通過司機室內(nèi)的開關(guān)（或列車自動運行系統(tǒng)（ATO）設(shè)備）集中控制全列車車門和站臺門聯(lián)動，實現(xiàn)列車的自動駕駛，為珠三角地區(qū)居民提供便捷、高效的交通工具，方便旅客出行，提高人民的生活質(zhì)量。而車門與站臺門之間的正常聯(lián)動關(guān)乎列車的正常運行。本文從實際出發(fā)，主要針對珠三角城際鐵路動車組車門與車站站臺門聯(lián)動問題進行探討，并給出相關(guān)建議。

1 問題描述

珠三角城際鐵路是在城市軌道交通和高速鐵路基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型軌道交通，其采用CTCS2+ATO 列控系統(tǒng)，基于CTCS-2 級列控系統(tǒng)，車載增加ATO 單元，用于實現(xiàn)列車的自動駕駛；地面增加了精確定位應(yīng)答器和通信控制服務(wù)器（CCS），ATO 能根據(jù)精確定位應(yīng)答器描述的信息控制列車停準(zhǔn)、停穩(wěn)，CCS 用于與列控車載設(shè)備之間進行相互通信；站臺增加站臺門，列車車門與站臺門能通過聯(lián)動控制，實現(xiàn)自動開關(guān)門。在確保安全運行的同時能有效地降低司機、車站客運人員的勞動強度。

由于增加了列車車門和站臺門之間的聯(lián)動控制，必然也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時，系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也相應(yīng)增加，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時會導(dǎo)致聯(lián)動失敗，影響列車運行。因此，研究車門與站臺門聯(lián)動問題具有十分重要的意義。

2 車門與站臺門聯(lián)動原理

ATO 基于GSM-R 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)車-地相互通信?；究刂七^程如下。

列車進站停車后，由列車自動防護系統(tǒng)(ATP)判斷車組是否停準(zhǔn)、停穩(wěn)，若停穩(wěn)后的列車車門滿足與站臺門相對應(yīng)的條件，則允許打開車門，由車載設(shè)備或司機觸發(fā)列車開門指令，該命令一方面由車載設(shè)備通過GSM-R 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給CCS。CCS 根據(jù)收到的開門指令、列車種類，將命令發(fā)送至各車站的列控中心 (TCC)，再由TCC 將開門命令發(fā)送給站臺門系統(tǒng)，控制站臺門開啟；另一方面，該命令也會發(fā)給車輛的門控器，由門控器控制動車組車門開啟。

列車發(fā)車時，由車載設(shè)備或司機觸發(fā)關(guān)門操作指令，該指令通過GSM-R 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至CCS，CCS根據(jù)收到的關(guān)門指令、列車種類，將指令發(fā)送至車站的列控中心，由列控中心通過繼電接口電路向站臺門系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門指令，控制站臺門關(guān)閉；另一方面，該命令也會發(fā)給車輛的門控器，由門控器控制動車組車門關(guān)閉。整個過程如圖1 所示。

圖1 CCS系統(tǒng)站臺門控制原理Fig.1 Platform door control principle of CCS system

3 故障分析

整個系統(tǒng)過程復(fù)雜，涉及到的設(shè)備多、環(huán)節(jié)多，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，要定位故障點必然有一定難度，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題則影響整個系統(tǒng)的正常運行，因此對常見的故障現(xiàn)象進行分類，并提出解決思路和分析方法。

根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場運用實際，可把車門與站臺門聯(lián)動問題分為下面幾類。

現(xiàn)象一：列車在站臺對標(biāo)停穩(wěn)，車門和站臺門都未打開。

現(xiàn)象二：列車在站臺對標(biāo)停穩(wěn)，車門打開，而站臺門未打開。

現(xiàn)象三：列車在站臺辦客作業(yè)完畢，車門和站臺門都未關(guān)閉。

現(xiàn)象四：列車在站臺辦客作業(yè)完畢，車門關(guān)閉，而站臺門未關(guān)閉。

3.1 處理思路

列車車門與站臺門聯(lián)動原理如圖2 所示。可以看出，車載向站臺門發(fā)送控制命令(開或關(guān))過程概括如下。

圖2 車門與站臺門聯(lián)動原理Fig.2 Schematic diagram of linkage between train doors and platform doors

司機按壓開/關(guān)門按鈕（手動模式下）→ATO發(fā)送開/關(guān)門命令→TCC 驅(qū)動開/關(guān)門繼電器（信號側(cè)）→開/關(guān)門繼電器接點動作（信號側(cè)）→開/關(guān)門繼電器動作（站臺側(cè)）→站臺門打開/關(guān)閉。

同時，站臺門需向車載反饋站臺門狀態(tài)信息，其過程如下。

門鎖閉/門報警/門旁路繼電器接點動作（站臺門側(cè)）→門鎖閉/門報警/門旁路繼電器動作（信號側(cè)）→TCC 采集門鎖閉/門報警/門旁路繼電器接點→TCC 發(fā)送車門和站臺門狀態(tài)信息→ATO。

3.2 故障案例分析

以故障現(xiàn)象一為例分析，故障查找過程如下。1）檢查車載是否發(fā)出開門命令，若未發(fā)出，則故障點在車載側(cè)，需排查開門按鈕、車載軟件。

2）檢查TCC 是否收到開門命令，若未收到，則故障點在車-地通信環(huán)節(jié)，需排查車載電臺、車載天線、CCS 系統(tǒng)、GSM-R 網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備情況。

3）檢查TCC 是否發(fā)出驅(qū)動信號，若未發(fā)出，則問題在TCC 側(cè)；若驅(qū)動信號已發(fā)出，則檢查開門繼電器是否動作，若未動作，則故障點在信號側(cè)繼電器相關(guān)電路，需排查信號側(cè)繼電器相關(guān)接點和線路。

4）檢查站臺門側(cè)的開門繼電器是否動作，若未動作，則故障點在站臺門側(cè)繼電器相關(guān)電路，需排查站臺側(cè)繼電器相關(guān)接點和線路。

其他故障現(xiàn)象的分析方法與此類似，在此不詳述。

3.3 故障原因分類

結(jié)合實際運用中發(fā)生的案例，可以將聯(lián)動失敗原因分為如下幾類。

1）車-地通信超時或中斷；

2）進站停車時未停準(zhǔn)，超過精準(zhǔn)停車窗口；

3）車載側(cè)通信單元故障；

4）車載設(shè)備未收到有效的關(guān)門命令；

5）車輛給ATO 的門狀態(tài)信號異常；

6）站臺門報警；

7）站臺門夾異物。

4 相關(guān)建議

為充分發(fā)揮珠三角城際CTCS2+ATO 系統(tǒng)的自動駕駛功能，降低系統(tǒng)故障率，提高設(shè)備運用質(zhì)量，針對以上故障原因，分別從通信側(cè)、車載側(cè)、車輛側(cè)和站臺門側(cè)提出相關(guān)建議。

4.1 通信側(cè)

通信質(zhì)量下降或與CCS 連接中斷，導(dǎo)致車-地通信延時或中斷。針對這種情況，采取以下措施：一是可參考CTCS-3 線路，考慮GSM-R 網(wǎng)絡(luò)按交織冗余標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，提高無線覆蓋的強度。二是對車-地通信機制進行優(yōu)化，由于ATO 信息數(shù)據(jù)量大，在區(qū)間運行不調(diào)整運行計劃時，乘客信息系統(tǒng)（PIS）信息也不會發(fā)生變化，現(xiàn)有通信方式是CCS 在發(fā)送這些信息時要求車載設(shè)備進行回復(fù)，建議采取如下優(yōu)化措施： 1）當(dāng)CCS 發(fā)送信息后，車載設(shè)備收到信息后給車載設(shè)備發(fā)送確認消息，CCS 也收到確認信息，則相同的信息不再重復(fù)發(fā)送；2）當(dāng)CCS 發(fā)送信息后，在一定時間內(nèi)未收到車載設(shè)備的確認消息，則斷開與車載設(shè)備之間的連接，這樣可以減少通信的數(shù)據(jù)量而又不影響信息安全；3）對經(jīng)常因干擾影響正常通信的地方加裝GSM-R 無線干擾監(jiān)測系統(tǒng)，查找干擾源，從而采取有針對性的措施。

4.2 車載側(cè)

在車載側(cè)，MT 電臺通過天饋線與GSM-R 天線連接，無論是哪種型號的ATO 設(shè)備，均只有1根天饋線，200C+ATO 和200K+ATO 型設(shè)備采用功分器與雙套MT 電臺連接，功分器在運行過程中會出現(xiàn)不穩(wěn)定性，而且電臺SIM 卡會出現(xiàn)接觸不良的情況。而300T+ATO 和300S+ATO 設(shè)備無功分器，天饋線且只與一個MT 連接，當(dāng)MT 故障時無法切換。

針對這些情況，建議一是按雙天線與雙MT 電臺連接的方式組成雙套冗余；二是對SIM 卡接觸情況進行檢查，接觸不牢固的地方要進行加厚處理，對SIM 卡變形或金屬片變色的情況要進行更換；三是針對功分器造成的衰耗過大問題，對功分器前后節(jié)點駐波比進行測試，確定問題點，然后進行相應(yīng)的處理，需更換的地方要進行更換；四是增加監(jiān)測設(shè)備，對數(shù)據(jù)傳輸進行監(jiān)測。

另外，在車載側(cè)，還可以考慮如下兩方面的問題。

1）ATO 配置的車輛制動參數(shù)問題

ATO 配置的車輛制動參數(shù)發(fā)生變化，會導(dǎo)致停車精度下降，超過停車窗，ATO 不發(fā)送開門指令。

因不同動車組制動參數(shù)不同，在列車運行過程中車輛制動參數(shù)也會發(fā)生變化，這樣ATO 配置的制動參數(shù)就與實際參數(shù)不一致，勢必會影響停車精度。針對該問題，一是建立車輛與ATO 設(shè)備同步參數(shù)調(diào)整的項目和范圍，規(guī)定工作流程并同步進行精調(diào)的長效工作機制；二是定期復(fù)核輪徑；三是優(yōu)化ATO 分析軟件，使車輛制動參數(shù)能在軟件中顯示，當(dāng)車輛制動參數(shù)發(fā)生變化后成紅色顯示，這樣便能提醒維護人員對ATO 制動參數(shù)進行復(fù)核、修正。

2）站臺門反饋狀態(tài)超時

車-地通信延時較大、站臺門操作超時及序列號檢查不一致（地面反饋的站臺門狀態(tài)信息中的包（CTCS-2/3）序列號必須與車載發(fā)送給地面的開/關(guān)門命令包(CTCS-2/4)中的序列號一致）會導(dǎo)致站臺門反饋狀態(tài)超時。針對站臺門反饋狀態(tài)超時問題，通過對車載軟件進行優(yōu)化，可以考慮適當(dāng)延長車載判斷站臺門超時時間，能夠減少此種現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 車輛側(cè)

在實際運用過程中，列控車載設(shè)備有時會提示“站臺門聯(lián)動失敗”，一旦聯(lián)動失敗，ATO 便無法自動開/關(guān)門，需司機人工操作開/關(guān)門按鈕，完成開/關(guān)門動作。而在實際運用中，當(dāng)司機按壓開/關(guān)門按鈕時，開/關(guān)門指令存在不同步問題，會導(dǎo)致動車組塞拉門和站臺門動作不一致，造成開/關(guān)門失敗。

CTCS2+ATO 控車CRH6A/F 動車組開/關(guān)門指令原理如下：當(dāng)司機按下開/關(guān)門按鈕時，開/關(guān)門按鈕指令會同時發(fā)送給車輛門控器和ATO 信號系統(tǒng)，其中門控器接收到開/關(guān)門指令后會控制車輛塞拉門開啟和關(guān)閉，ATO 信號系統(tǒng)接收到開/關(guān)門指令后，會通過車-地通信控制地面站臺門的打開和關(guān)閉?？刂圃砣鐖D3 所示。

圖3 CTCS2+ATO控車城際動車組開/關(guān)門指令原理Fig.3 Schematic diagram of opening and closing commands of CTCS2+ATO controlling an intercity EMU

正常工況下當(dāng)按下開（DVS11）或關(guān)門按鈕（DVS12）后，開/關(guān)門指令信號同時發(fā)送給門控器和ATO 信號系統(tǒng)回路。根據(jù)故障時刻ATO 采集的數(shù)據(jù)分析，故障時刻只有門控器采集到開或關(guān)門按鈕指令，ATO 信號系統(tǒng)未采集到車輛發(fā)出的開或關(guān)門按鈕指令，從而導(dǎo)致該故障的發(fā)生。

對現(xiàn)車使用的按鈕進行導(dǎo)通試驗，發(fā)現(xiàn)在按鈕按到某一個位置時存在只導(dǎo)通一路的情況，繼續(xù)按則兩路同時導(dǎo)通。根據(jù)對觸點按鈕機械結(jié)構(gòu)的分析：動觸點橋接片在動作時依賴于彈簧的拉力，彈簧與橋接片、觸點、按鍵、壓簧和殼體之間有配合公差，彈簧彈力與配合公差的綜合影響，在沒有按壓到底的情況下，會導(dǎo)致同一個開/關(guān)按鈕下不同的橋接片動作不一致的情況，以上現(xiàn)象當(dāng)按鈕停止在特定位置時會出現(xiàn)，這是由產(chǎn)品本身的機械結(jié)構(gòu)決定的。由以上試驗分析可知，按下關(guān)/門按鈕后，站臺門未及時關(guān)閉的原因是按鈕未徹底按到底。

通過以上分析，提出一種采用繼電器過渡的方案，通過開關(guān)/門按鈕控制一個繼電器導(dǎo)通，并通過繼電器的雙常開觸點控制開/關(guān)門指令發(fā)送給門控器和ATO。相比于機械式開關(guān)，繼電器的常開觸點具有更好的同步性。改造后控制原理如圖4 所示。

圖4 改造后CTCS2+ATO控車CRH6A/F型城際動車組開/關(guān)門指令原理Fig.4 Schematic diagram of opening and closing commands of CTCS2+ATO controlling a CRH6A/F intercity EMU after transformation

通過試驗驗證，以上優(yōu)化方案能有效解決目前存在的因開/關(guān)門按鈕不到位而導(dǎo)致的塞拉門和站臺門開關(guān)不同步問題，且司機操作不受影響，提高了設(shè)備可用性。

4.4 站臺門側(cè)

站臺門側(cè)的故障原因主要有兩種情況：站臺門報警和夾異物。

針對站臺門報警問題，一是適當(dāng)延長CTC 進路自動觸發(fā)的時間，這樣可以增加站臺門聯(lián)動異常時的應(yīng)急處置時間，減少信號恢復(fù)問題；二是考慮將站臺門旁路開關(guān)改為非自復(fù)式，便于客運員在站臺門故障時應(yīng)急操作；三是在信號側(cè)將與站臺門狀態(tài)接口的繼電器改為緩放型，減少站臺門電氣接點瞬間接觸不良造成的信號恢復(fù)故障；四是加強站臺門的精調(diào)和整治，使站臺門運用狀態(tài)良好。

針對站臺門夾異物問題，日常需加強對站臺門的巡視檢查工作，保證站臺門附件無異物，確保站臺門動作過程中不被卡住。

5 后續(xù)措施

結(jié)合前期建設(shè)以及運用中總結(jié)出的經(jīng)驗，在后續(xù)建設(shè)新線和驗收新造車組時，運營方可考慮采用以下幾點措施，最大限度地降低車門與站臺門聯(lián)動問題對運營造成的影響。

1）施工建設(shè)時提前介入，涉及到信號與站臺門等接口設(shè)備的安裝，調(diào)試時要及時跟進，特別是涉及到信號電纜和電力電纜、信號系統(tǒng)的信號線和電源線交叉的隱蔽處要格外重視，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進行安裝、調(diào)試和驗收。

2）聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段做好問題庫記錄，對聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段發(fā)生的信號與站臺門聯(lián)動問題，逐一分析原因并做好跟蹤整改。

3）新線開通初期，應(yīng)對設(shè)備開展全面的專項排查工作，對排查發(fā)現(xiàn)的問題制定措施并進行整改。

4）建立完善的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)生故障后，維護人員利用監(jiān)測系統(tǒng)，查看動作開關(guān)量歷史記錄、回放運行記錄、TCC 驅(qū)動采集記錄、設(shè)備故障告警等記錄信息，從而快速查明故障原因，節(jié)約故障處理時間。

5）上述4.3 中提到的繼電器過渡方案已在實踐中得到運用，效果顯著，后續(xù)對運用所配屬相關(guān)ATO 車組按同樣的方案進行改造，同時，高級修修竣、新造動車組進行驗收時，也要將此方案納入驗收項點。

6）發(fā)現(xiàn)故障或隱患后，要能做到舉一反三，排查其他車組是否存在同類故障或隱患。

7）對全線站臺門控制和采集線路進行定期檢查，防止因線路斷線和端子虛接、虛焊造成的故障。

8）定期開展故障應(yīng)急演練，縮短故障處理時間。

6 結(jié)語

本文從CTCS2+ATO 系統(tǒng)運行原理出發(fā)，針對目前珠三角城際CRH6A/F 型動車組出現(xiàn)的車門與站臺門聯(lián)動問題，提出故障處理思路和建議，提高設(shè)備的質(zhì)量，確保列車運行安全。