周志輝

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

隨著我國高鐵時(shí)代的到來，大量新建的客運(yùn)專線逐步延伸到人口眾多的城市區(qū)域，如在建或?qū)⒁ㄔO(shè)的廣珠、海南東環(huán)線、成灌、廣佛、滬杭、昌九等城際客運(yùn)專線，這些鐵路將承擔(dān)我國主要城區(qū)之間短途旅客的運(yùn)輸任務(wù)，在更大范圍內(nèi)擔(dān)負(fù)起城市軌道交通的任務(wù)，為這些城市及其沿線城鎮(zhèn)居民的出行帶來便利，也帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，拉動(dòng)內(nèi)需。

1 城際客運(yùn)專線的特點(diǎn)

（1）短途客流量大

城際客運(yùn)專線主要承擔(dān)城市之間和市域內(nèi)沿線城鎮(zhèn)之間的客流，以短途旅客運(yùn)輸為主，其中大量乘客是需要上下班、上學(xué)、購物、商務(wù)或旅游的市民。這些客流行程距離短、上下車頻繁，尤其在上下班高峰時(shí)段或節(jié)假日時(shí)期，乘客流量會(huì)急劇上升，導(dǎo)致在一定時(shí)間內(nèi)乘客流量驟增。

（2）行車密度高、速度高

為了滿足短時(shí)間內(nèi)大量乘客運(yùn)輸?shù)男枰请H客運(yùn)專線必須采用高行車密度、高行車速度的行車組織，才能將大量聚集的乘客運(yùn)走，因此，城際客運(yùn)專線的行車追蹤間隔必須小，根據(jù)目前技術(shù)水平已達(dá)到180 s，接近城市軌道交通的水平（城軌遠(yuǎn)期運(yùn)行間隔一般為120 s），從而使城際客運(yùn)專線已經(jīng)具有城市地鐵、輕軌的運(yùn)輸性質(zhì)。由于城際客運(yùn)專線目前主要采用速度200～250 km/h的技術(shù)建設(shè)，因此，城際客運(yùn)專線又具有比城市軌道交通速度快的特點(diǎn)（城軌行車速度一般為80～100 km/h）。

（3）乘客站臺(tái)候車

過去鐵路通常采用旅客在候車室候車的模式，已不能滿足高峰客流、高行車密度的需求，現(xiàn)在客運(yùn)專線已開始逐步取消候車室，采用站臺(tái)候車方式，以減少旅客上下車時(shí)間，提高運(yùn)輸效率，但有大量乘客在站臺(tái)聚集等候上車。

（4）采用寬門的城際客車

為了適應(yīng)高客流量的要求，提高旅客上下車的通過流通量，縮短列車的追蹤時(shí)間，城際客運(yùn)專線開始采用與城軌交通類似的動(dòng)車組，每節(jié)車廂有多扇車門，而且車門設(shè)計(jì)較寬，如新建的成都—都江堰城際客運(yùn)專線，站停列車采用CRH1改進(jìn)型城市動(dòng)車組，該類動(dòng)車組為8輛編組，車門寬度為1 200 mm。而通常動(dòng)車組每節(jié)車廂只有2扇門，每扇門約700 mm寬。

（5）與城市軌道交通銜接

城際客運(yùn)專線既然為城市區(qū)域內(nèi)的市民服務(wù)，就必須和城市軌道交通實(shí)現(xiàn)無縫連接，才能滿足人性化服務(wù)的需求。如新建的成都—都江堰城際客運(yùn)專線在犀浦站與成都地鐵線實(shí)現(xiàn)同站臺(tái)無障礙換乘，市民從市內(nèi)乘地鐵到達(dá)犀浦站后，可直接換乘成灌客運(yùn)專線到達(dá)都江堰、青城山站，或反之從青城山進(jìn)入市區(qū)。目前新建的城市地鐵系統(tǒng)都設(shè)有站臺(tái)門，并將站臺(tái)門、車門統(tǒng)一納入信號(hào)系統(tǒng)集中控制。如果城際客運(yùn)專線未設(shè)站臺(tái)門，由于站臺(tái)管理制式不同，一邊設(shè)有站臺(tái)門，另一邊未設(shè)，容易使從地鐵列車下車進(jìn)入國鐵客運(yùn)專線運(yùn)營區(qū)的乘客產(chǎn)生不適應(yīng)感，可能引發(fā)墜軌事故。

針對(duì)城際客運(yùn)專線的上述特點(diǎn)，結(jié)合城市軌道交通及國鐵近年來發(fā)生多起乘客意外墜軌、自殺等突發(fā)事件導(dǎo)致的停車事故，一些新建的城際客運(yùn)專線開始考慮在站臺(tái)設(shè)置安全門或屏蔽門，將軌道行車區(qū)與站臺(tái)乘客候車區(qū)隔離開，為站臺(tái)候車旅客提供一個(gè)安全舒適的環(huán)境。

盡管站臺(tái)安全門和屏蔽門在城市地鐵或輕軌已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但在國鐵系統(tǒng)尚無應(yīng)用先例。因此，對(duì)于城際客運(yùn)專線的站臺(tái)門控制技術(shù)尚屬空白，由于國鐵客運(yùn)專線的列車控制系統(tǒng)、行車組織與城市地鐵、輕軌均有所不同，對(duì)于城際客運(yùn)專線站臺(tái)門的控制應(yīng)根據(jù)其需求專門研究。

2 站臺(tái)門設(shè)置聯(lián)動(dòng)的必要性

鑒于城際客運(yùn)專線的高客流量、高行車密度、高速度等特點(diǎn)，必須建立有序的管理秩序，一旦發(fā)生旅客落軌，被車門、站臺(tái)門擠壓事件，將會(huì)引起旅客很大的混亂，給運(yùn)輸帶來嚴(yán)重影響。

站臺(tái)安全門/屏蔽門如果沒有配置相應(yīng)的車地聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，列車門、站臺(tái)門的開閉就必須由司乘人員人工確認(rèn)控制。一旦操控人員操作失誤，在列車沒有停到規(guī)定的位置時(shí)，錯(cuò)誤打開車門或站臺(tái)門，就有可能造成站臺(tái)候車旅客或車上旅客發(fā)生落軌或擠壓事件。另外，當(dāng)站臺(tái)門發(fā)生故障不能關(guān)閉，如果沒有設(shè)置聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，列車車門有可能被關(guān)閉，而乘客還擁擠在站臺(tái)門和列車之間的區(qū)域內(nèi)，這時(shí)列車發(fā)車，也有可能導(dǎo)致站臺(tái)旅客被擠墜軌事件發(fā)生。

城市軌道交通的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)證明，站臺(tái)安全門/屏蔽門必須配置相應(yīng)的車地聯(lián)控系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮其保證安全、提高效率的作用，確保列車在“停穩(wěn)”、“停準(zhǔn)”狀態(tài)下，聯(lián)控系統(tǒng)向司乘人員提供明確信號(hào)和開門授權(quán)，保證安全門和車門的同步開閉。沒有配置聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的站臺(tái)門存在一定的安全隱患。同時(shí)，站臺(tái)門實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制后，還能在一定程度上減少站臺(tái)車務(wù)人員的數(shù)量，達(dá)到減員增效的目的。

3 聯(lián)動(dòng)功能需求

城際客運(yùn)專線站臺(tái)門車地聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是基于列車司機(jī)在ATP系統(tǒng)防護(hù)下，駕駛列車人工停位的操作方式，聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)“核實(shí)”列車是否“停準(zhǔn)”、“停穩(wěn)”，一旦列車沒有停在規(guī)定的地點(diǎn)或未停穩(wěn)，即使司乘人員按壓列車開門按鈕，也不允許車門和站臺(tái)門被打開。因此，站臺(tái)安全門/屏蔽門與列車車門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)滿足以下主要功能。

（1）列車未停在規(guī)定位置，不允許打開車門和站臺(tái)安全門/屏蔽門。

（2）列車未停穩(wěn)，不允許打開列車車門和站臺(tái)安全門/屏蔽門。

（3）站臺(tái)安全門/屏蔽門與列車車門按一定時(shí)序同步開關(guān)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

（4）車門和安全門未關(guān)閉，不允許發(fā)車。

（5）列車在進(jìn)站時(shí)，如安全門/屏蔽門被錯(cuò)誤打開，則信號(hào)系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)站信號(hào)，阻止列車進(jìn)入站臺(tái)；當(dāng)列車在站臺(tái)區(qū)域內(nèi)運(yùn)行且列車還沒離開站臺(tái)區(qū)域時(shí)，如安全門/屏蔽門被錯(cuò)誤打開，則信號(hào)系統(tǒng)關(guān)閉相應(yīng)出站信號(hào)，列車立即停車。

（6）在司機(jī)室和機(jī)械師室給出列車停穩(wěn)和允許開門的表示信息，在車站管理室給出有關(guān)的顯示及操作界面。

（7）系統(tǒng)能根據(jù)不同車型，向站臺(tái)安全門/屏蔽門機(jī)電控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的控制信息。

（8）在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，列車司機(jī)或機(jī)械師可解除系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制；也可以通過地面設(shè)備解除聯(lián)動(dòng)控制，并給司機(jī)提供顯示信息。

（9）系統(tǒng)不應(yīng)改變站臺(tái)安全門/屏蔽門和列車門控系統(tǒng)自有的應(yīng)急控制方式。

4 實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)

我國新建城軌交通項(xiàng)目都將站臺(tái)門、車門納入了信號(hào)系統(tǒng)ATO控制，ATO能控制列車自動(dòng)精確停車對(duì)位，其誤差范圍一般在±500 mm范圍內(nèi)。同時(shí)，ATO系統(tǒng)具有車地通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車地信息交換，滿足列車門、站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)控制的要求。

我國速度200 km/h客運(yùn)專線的列控系統(tǒng)CTCS-2采用目標(biāo)—距離控車模式，只具備超速防護(hù)ATP功能，沒有自動(dòng)控制列車精準(zhǔn)定位停車的功能，也不具備車地信息交換的能力，無法滿足車門與站臺(tái)門的安全聯(lián)動(dòng)要求。如果修改CTCS列控系統(tǒng)以滿足精確定位停車的需求，涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修改，特別是停車控制方式的修改，存在與現(xiàn)有CTCS列控區(qū)段不兼容的問題，并且工程投資較高。因此，CTCS客運(yùn)專線列車要實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門和車門車地聯(lián)動(dòng)，必須解決以下技術(shù)問題。

（1）列車“停準(zhǔn)”的判定

城際客運(yùn)專線動(dòng)車組列控系統(tǒng)（CTCS-2）ATP模式下，由司機(jī)人工操作列車停到指定的位置,因此，檢測(cè)并判定列車是否停準(zhǔn)是列車車門和站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。

根據(jù)目前國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，列車停車位置判定可以采用如下方案。

方案1：信標(biāo)定位方案

在列車底部適當(dāng)位置安裝列車位置判定信標(biāo)，定位信標(biāo)中預(yù)先存儲(chǔ)列車類型等信息，在列車正確停車點(diǎn)，車體信標(biāo)相應(yīng)的股道中央安裝信標(biāo)查詢器和通信設(shè)備，信標(biāo)查詢器作用范圍即為列車停車位置檢測(cè)窗口。列車在窗口內(nèi)停穩(wěn)時(shí)，信標(biāo)查詢器能傳輸信息，即接收車載定位信標(biāo)的信息，超出停車范圍時(shí)接收不到信息，從而得到停車對(duì)位條件。在列車站停期間，地面信標(biāo)查詢器與車載信標(biāo)之間的通信保持不間斷。其信標(biāo)定位原理，如圖1所示。

經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，信標(biāo)查詢器的作用范圍可調(diào)整到900 mm左右的范圍之內(nèi)。

理論上每股道只需設(shè)1處信標(biāo)查詢器和通信設(shè)備，通過調(diào)整車載信標(biāo)安裝位置即可滿足不同類型動(dòng)車組的停準(zhǔn)判定要求，并可根據(jù)信標(biāo)提供的列車類型給出不同站臺(tái)門的開啟信號(hào)?？紤]到系統(tǒng)的冗余，可在站臺(tái)每股道對(duì)稱位置設(shè)置2套定位信標(biāo)，提高系統(tǒng)可靠性。

方案2：環(huán)線方案

如果列車停位精度需要放寬，也可以采用環(huán)線方式，即在地面設(shè)置環(huán)線，在列車底部安裝環(huán)線接收天線。環(huán)線長度根據(jù)停車精度進(jìn)行調(diào)整，環(huán)線方式既能實(shí)現(xiàn)定位，又能實(shí)現(xiàn)車地信息交換，但其定位精度比較寬，據(jù)初步試驗(yàn)測(cè)試，其精度為±1 000 mm，按照目前城際客運(yùn)專線站臺(tái)門的設(shè)置情況（站臺(tái)門設(shè)在距站臺(tái)邊緣約1 000 mm的位置），能夠滿足要求。

（2）列車“停穩(wěn)”信息的采集

列車車門、站臺(tái)門是否允許打開，列車必須停穩(wěn)也是一個(gè)必備的前提條件。列車停穩(wěn)信息包含列車速度為零+列車施加制動(dòng)。

我國CTCS列控系統(tǒng)具有測(cè)速和制動(dòng)輸出監(jiān)測(cè)功能，理論上能夠提供列車停穩(wěn)信息。但是，CTCS列控系統(tǒng)沒有與列車車門控制系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的接口，無法提供車輛門控狀態(tài)信息。

目前我國CRH型動(dòng)車組，車門控制系統(tǒng)為了保證安全，要求列車車速低于5 km/h以下時(shí)才能打開車門。因此，列車車門機(jī)電控制系統(tǒng)也設(shè)有測(cè)速設(shè)備，同時(shí)，為了防止列車溜逸，列車在車站股道上停車后，需要對(duì)列車施加一定的制動(dòng)。通過與動(dòng)車組供貨商的交流，動(dòng)車組供貨商能夠很方便地以繼電器接點(diǎn)方式提供車速為零、防止列車溜逸的列車停穩(wěn)條件和車門“開”、“閉”的狀態(tài)信息。同時(shí)，我國動(dòng)車組都具有列車啟動(dòng)與車門狀態(tài)聯(lián)動(dòng)的功能，當(dāng)車門處于開啟狀態(tài)，列車不能啟動(dòng)發(fā)車，因此，只要保證車門和站臺(tái)安全門實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)旅客安全防護(hù)功能。

由于聯(lián)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)車門和站臺(tái)門的聯(lián)動(dòng)控制，需要采集車門狀態(tài)信息，并向車門控制電路內(nèi)插入控制條件，因此，聯(lián)控系統(tǒng)必須和列車車門機(jī)電控制系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。為了減少系統(tǒng)接口，便于工程實(shí)施，聯(lián)控系統(tǒng)的列車停穩(wěn)和車門狀態(tài)信息可以由列車車門機(jī)電控制系統(tǒng)提供，而不必和ATP系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系。

（3）車地設(shè)備信息交換

要實(shí)現(xiàn)站臺(tái)安全門和列車車門的聯(lián)動(dòng)，必須有車載設(shè)備和地面設(shè)備之間的信息交換，需要無線信息傳輸設(shè)備的技術(shù)支持。

目前能夠?qū)崿F(xiàn)車地信息傳輸?shù)闹饕袑Ｓ?.4 GHz擴(kuò)頻數(shù)傳電臺(tái)＋專用安全通信協(xié)議、GSM-R兩個(gè)技術(shù)方案。

方案1：2.4 GHz擴(kuò)頻數(shù)傳電臺(tái)+專用安全通信協(xié)議

國內(nèi)無線電管理委員會(huì)已將2.4～2.483 5 GHz頻段開放為自由使用的擴(kuò)頻通信ISM頻段，基于2.4 GHz ISM開放頻段擴(kuò)頻通信技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到日益廣泛使用，例如，城市軌道交通領(lǐng)域的旅客信息系統(tǒng)（PIS）、基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）等都已采用該技術(shù)，最近剛開通的廣州地鐵一號(hào)線安全門聯(lián)控系統(tǒng)車地通信也是該系統(tǒng)方案的成功運(yùn)用。

客運(yùn)專線站臺(tái)安全門/屏蔽門車地聯(lián)控系統(tǒng)采用2.4 GHz專用擴(kuò)頻電臺(tái)+專用安全通信協(xié)議的方式構(gòu)建車地雙向數(shù)據(jù)傳輸通道：在上、下行站臺(tái)終端和機(jī)車上分別設(shè)置2.4 GHz專用擴(kuò)頻車地通信單元，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)區(qū)域范圍內(nèi)的短距微功率數(shù)據(jù)傳輸。軟件采用專用安全協(xié)議，軟、硬件雙重CRC校驗(yàn)，再結(jié)合擴(kuò)頻通信不同信道、不同PN碼調(diào)制（用于上、下行區(qū)分）雙重防護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車地信息的實(shí)時(shí)、可靠雙向傳輸。

方案2：GSM-R系統(tǒng)

GSM-R系統(tǒng)是UIC選擇的鐵路專用無線通信技術(shù)，也是鐵道部選擇的鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)。GSM-R系統(tǒng)是在GSM基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，是在GSM技術(shù)基礎(chǔ)上增加了鐵路特殊業(yè)務(wù)的專用通信技術(shù)，具有技術(shù)成熟可靠、適合大規(guī)模組網(wǎng)、適用于高速鐵路等優(yōu)勢(shì)。

5 系統(tǒng)構(gòu)架

客運(yùn)專線站臺(tái)安全門/屏蔽門車地聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可分為車載子系統(tǒng)與軌旁子系統(tǒng)兩大部分。其車載設(shè)備接口、地面設(shè)備接口，如圖2、3所示。

6 展望及應(yīng)注意的問題

城際客運(yùn)專線設(shè)置的站臺(tái)安全門/屏蔽門及其與列車車室門聯(lián)控系統(tǒng)是防止乘客候車時(shí)發(fā)生墜軌事件的有效手段，對(duì)于提高旅客候車的安全性，改善旅客候車條件，提高車站管理效率，降低車務(wù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度具有積極作用。其中屏蔽門還對(duì)車站環(huán)境控制系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保的作用，通過對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外軌道交通和客運(yùn)專線控制技術(shù)的分析研究，已具備研發(fā)適合我國客運(yùn)專線特點(diǎn)的站臺(tái)安全門/屏蔽門與列車車門聯(lián)動(dòng)控制集成系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)；聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)列車車門和站臺(tái)安全門/屏蔽門的同時(shí)開閉，滿足列車車門、站臺(tái)安全門/屏蔽門、信號(hào)系統(tǒng)的安全聯(lián)動(dòng)控制功能，將旅客乘車的不安全因素“拒之門外”。該系統(tǒng)的運(yùn)用能大大提升客運(yùn)專線的安全水平，符合當(dāng)前以人為本、重視生命價(jià)值的設(shè)計(jì)理念，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

站臺(tái)門車地聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，其技術(shù)涉及信號(hào)、通信、車輛、站場(chǎng)、機(jī)械建筑等諸多專業(yè)，為了方便將來設(shè)置站臺(tái)門的需要，在建設(shè)初期務(wù)必在土建工程中預(yù)留站臺(tái)門的設(shè)置空間。以避免出現(xiàn)如建于上世紀(jì)60、70年代的北京地鐵1、2號(hào)線的狀況，近年來該線已發(fā)生多起乘客墜軌事件，盡管運(yùn)營單位也想增設(shè)站臺(tái)門，但由于當(dāng)時(shí)該線以戰(zhàn)備人防為主，兼顧城市交通，車站站臺(tái)建筑設(shè)施狹小，沒有足夠空間加裝站臺(tái)門，且站內(nèi)柱子距站臺(tái)邊緣過近，如果安裝站臺(tái)門后乘客無法上下車。同時(shí)，站臺(tái)長度不足也無法安裝站臺(tái)門的端門。不具備安裝站臺(tái)門的客觀條件，成為安全隱患。因此，建議當(dāng)前新建的城際客運(yùn)專線的站臺(tái)設(shè)計(jì)務(wù)必預(yù)留站臺(tái)門的設(shè)置條件。