曹啟濱

曹啟濱:北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司通信信號(hào)公司 助理工程師100088 北京

城市軌道交通普遍采用站臺(tái)屏蔽門(mén)設(shè)備，信號(hào)系統(tǒng)需要采集屏蔽門(mén)的狀態(tài)作為列車(chē)允許進(jìn)出站的必要條件，因此，就存在列車(chē)車(chē)載信號(hào)設(shè)備與屏蔽門(mén)的接口，而此接口也恰是當(dāng)前軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中常見(jiàn)的典型故障點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)該接口的常見(jiàn)問(wèn)題、分析方法和處置措施進(jìn)行闡述。

1 軌道交通信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)

當(dāng)前城市軌道交通普遍采用了基于無(wú)線(xiàn)通信的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)——CBTC。該系統(tǒng)通常分為列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng) (車(chē)載ATC)和地面 (軌旁)信號(hào)設(shè)備二大部分。車(chē)載信號(hào)設(shè)備通過(guò)定位信標(biāo)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)列車(chē)與地面信號(hào)系統(tǒng)的信息交換，實(shí)現(xiàn)控制中心、車(chē)站對(duì)列車(chē)的實(shí)時(shí)掌控。

軌道交通運(yùn)輸安全至關(guān)重要，而軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩雷o(hù)大部分功能是靠信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。因此屏蔽門(mén)設(shè)備對(duì)運(yùn)營(yíng)的安全影響以及防護(hù)措施，也需要融入在信號(hào)系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。

隨著軌道交通客流量提升，運(yùn)營(yíng)列車(chē)密度不斷增加。為了有效防止乘客及物品墜落軌道區(qū)域影響列車(chē)運(yùn)行安全，當(dāng)前眾多新建地鐵、城鐵車(chē)站都安裝了屏蔽門(mén)或站臺(tái)安全門(mén)，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)區(qū)域和軌道區(qū)域的物理隔離。

在地下車(chē)站，常見(jiàn)的是與站臺(tái)同高度的屏蔽門(mén)，增加了站臺(tái)與列車(chē)的環(huán)境隔離，減少列車(chē)行進(jìn)中粉塵、列車(chē)空調(diào)排氣對(duì)站臺(tái)環(huán)境的影響。

2 信號(hào)系統(tǒng)對(duì)屏蔽門(mén)的控制及防護(hù)

列車(chē)在ATC控制模式下進(jìn)入車(chē)站減速停車(chē)，車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)需要采集列車(chē)零速停穩(wěn)條件，用于判斷列車(chē)是否安全停車(chē);還需要采集列車(chē)停準(zhǔn)位置信息，用于確認(rèn)列車(chē)是否在與屏蔽門(mén)的對(duì)應(yīng)位置內(nèi)安全?？?，確認(rèn)列車(chē)牽引被切除、保持制動(dòng)施加、在屏蔽門(mén)區(qū)域?qū)?zhǔn)以后，車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)車(chē)-地?zé)o線(xiàn)通信單元與地面信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備通信，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)的聯(lián)動(dòng)控制。此時(shí)列車(chē)乘務(wù)員按壓列車(chē)控制臺(tái)上的開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，便可以實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)的同時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。在具備ATO自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)還具備自動(dòng)開(kāi)關(guān)功能。

信號(hào)系統(tǒng)對(duì)屏蔽門(mén)狀態(tài)具備防護(hù)功能。當(dāng)站臺(tái)無(wú)車(chē)，如果屏蔽門(mén)意外打開(kāi)或屏蔽門(mén)的鎖閉狀態(tài)丟失，將通過(guò)聯(lián)鎖將屏蔽門(mén)信息送給進(jìn)站前的有源信標(biāo)，并通過(guò)車(chē)-地?zé)o線(xiàn)通信送給正在接近的列車(chē)，使接近該站列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)縮短至站臺(tái)外部，列車(chē)進(jìn)站前停車(chē)。對(duì)于已經(jīng)接近的列車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)站外停車(chē)的，將立即施加緊急制動(dòng)。對(duì)于要出發(fā)的列車(chē)，如果屏蔽門(mén)狀態(tài)丟失，將禁止列車(chē)啟動(dòng)，已經(jīng)啟動(dòng)的列車(chē)會(huì)緊急制動(dòng)，通過(guò)列車(chē)ATC控制系統(tǒng)將列車(chē)扣停，最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門(mén)狀態(tài)的安全防護(hù)。

3 涉及屏蔽門(mén)的運(yùn)營(yíng)故障分析

3.1 進(jìn)站過(guò)程中無(wú)移動(dòng)授權(quán)使列車(chē)緊急制動(dòng)

CBTC移動(dòng)閉塞運(yùn)營(yíng)的列車(chē)沒(méi)有固定閉塞的軌道區(qū)段分割，而是通過(guò)判斷前后車(chē)追蹤距離、聯(lián)鎖、車(chē)站位置等信息點(diǎn)作為獲得移動(dòng)授權(quán)的依據(jù)。有的資料上將這些影響列車(chē)移動(dòng)授權(quán)的因素稱(chēng)為沖突點(diǎn) (perturbation point)，將距離列車(chē)最近的一個(gè)沖突點(diǎn)的狀態(tài)直接作用在列車(chē)上。在列車(chē)接近站臺(tái)時(shí)，需要檢測(cè)站臺(tái)區(qū)段是否出清、有岔區(qū)段道岔是否正常鎖閉、接車(chē)進(jìn)路是否觸發(fā)，同時(shí)還需要檢測(cè)站臺(tái)屏蔽門(mén)是否鎖閉正常、站臺(tái)緊急關(guān)閉按鈕是否被觸動(dòng)等條件。

在列車(chē)進(jìn)站過(guò)程中，由于進(jìn)站瞬間列車(chē)速度還比較高 (通常CBTC-ATO自動(dòng)運(yùn)行的進(jìn)站速度為48 km/h)，會(huì)引起較大的震動(dòng)，在地下車(chē)站還伴有明顯的活塞風(fēng)，震動(dòng)和活塞風(fēng)可能影響到站臺(tái)屏蔽門(mén)的鎖閉狀態(tài)，造成屏蔽門(mén)機(jī)械機(jī)構(gòu)行程開(kāi)關(guān)觸動(dòng)，從而丟失鎖閉狀態(tài)信號(hào)。信號(hào)系統(tǒng)需要采集站臺(tái)24扇屏蔽門(mén) (以6節(jié)車(chē)編組為例)的狀態(tài)，只要有1扇屏蔽門(mén)狀態(tài)丟失就會(huì)使聯(lián)鎖喪失屏蔽門(mén)鎖閉狀態(tài)信息，從而使列控系統(tǒng)收到屏蔽門(mén)意外打開(kāi)的信息而觸及緊急制動(dòng)停車(chē)。

3.2 ATO停車(chē)后車(chē)門(mén)與屏蔽門(mén)位置偏差過(guò)大

ATO自動(dòng)運(yùn)行停車(chē)有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)停車(chē)位置與屏蔽門(mén)存在偏差，常稱(chēng)為“不對(duì)標(biāo)”。按照不對(duì)標(biāo)的程度分為2種:①停車(chē)不準(zhǔn)但可以開(kāi)門(mén);②不對(duì)標(biāo)偏差較大，需要人工再牽引實(shí)現(xiàn)人工對(duì)標(biāo)。此外，按照不對(duì)標(biāo)的方向，可分為停車(chē)不到位的“欠標(biāo)”和停車(chē)過(guò)位的“過(guò)標(biāo)”2種。

停車(chē)不對(duì)標(biāo)的原因既包括ATC自動(dòng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不合適，需要結(jié)合車(chē)輛特性做試驗(yàn)來(lái)采集并修正，還包括供電專(zhuān)業(yè)吸收列車(chē)回饋制動(dòng)電能能力的靈活程度不合適、列車(chē)滿(mǎn)載率變化(車(chē)重變化)、列車(chē)定位精度不高等多種因素，涉及車(chē)輛、信號(hào)、供電等多個(gè)領(lǐng)域，需要在開(kāi)通后不斷結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際進(jìn)行參數(shù)廣泛、精密的采集，并對(duì)ATO制動(dòng)參數(shù)不斷改進(jìn)完善。一般新線(xiàn)磨合成熟后，各參數(shù)采集準(zhǔn)確、算法合理，就能夠逐步解決不對(duì)標(biāo)問(wèn)題。

3.3 列車(chē)在規(guī)定位置停車(chē)后無(wú)法實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)的聯(lián)動(dòng)

列車(chē)在屏蔽門(mén)區(qū)域停車(chē)后，不能實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)的聯(lián)動(dòng)控制。針對(duì)這類(lèi)現(xiàn)象常從2方面考慮，有可能是車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)均不開(kāi)，也可能屏蔽門(mén)和車(chē)門(mén)單方面不聯(lián)動(dòng)。

如果車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)都無(wú)法開(kāi)啟，應(yīng)判斷是否停車(chē)到位、牽引切除和制動(dòng)施加是否到位、開(kāi)門(mén)按鈕是否正常得電。上述幾點(diǎn)中除停車(chē)是否對(duì)位以外，其余情況乘務(wù)員在駕駛現(xiàn)場(chǎng)均無(wú)法識(shí)別，僅能夠通過(guò)ATC降級(jí) (RM人工受控或EUM非限制人工駕駛)開(kāi)車(chē)門(mén)，并通過(guò)站臺(tái)端門(mén)內(nèi)的按鈕開(kāi)關(guān)屏蔽門(mén)。故障點(diǎn)的判別需要待列車(chē)回庫(kù)后，由ATC車(chē)載維修人員通過(guò)調(diào)閱故障時(shí)段的車(chē)載記錄日志來(lái)解讀原因，并與車(chē)輛檢修單位共同查修。

如果是車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)單方故障，一般較易明確問(wèn)題所在。如果部分門(mén)故障不聯(lián)動(dòng)，應(yīng)由車(chē)門(mén)或屏蔽門(mén)的維修單位去查找原因;如果是全列車(chē)門(mén)不動(dòng)而屏蔽門(mén)正常，應(yīng)由車(chē)輛部門(mén)檢查開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕與車(chē)門(mén)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的連線(xiàn);屏蔽門(mén)全列不聯(lián)動(dòng)，則是最為復(fù)雜的現(xiàn)象。若是單列車(chē)逐站均不正常，應(yīng)屬于車(chē)載信號(hào)無(wú)線(xiàn)單元接收不良，此時(shí)不僅屏蔽門(mén)不聯(lián)動(dòng)，區(qū)間CBTC也會(huì)有掉碼引起緊急制動(dòng)發(fā)生;如果是在同一車(chē)站各次列車(chē)均發(fā)生屏蔽門(mén)不聯(lián)動(dòng)，則需要檢查該站信號(hào)無(wú)線(xiàn)覆蓋、屏蔽門(mén)與聯(lián)鎖接口配線(xiàn)和繼電器等，來(lái)查清故障點(diǎn)并精確維修到位。

3.4 車(chē)門(mén)關(guān)閉后無(wú)發(fā)車(chē)移動(dòng)授權(quán)或發(fā)車(chē)中產(chǎn)生緊急制動(dòng)

列車(chē)正常關(guān)閉車(chē)門(mén)和屏蔽門(mén)，發(fā)現(xiàn)車(chē)載信號(hào)顯示單元上速度授權(quán)依然為0，ATP不能發(fā)車(chē)或在發(fā)車(chē)時(shí)掉碼，該現(xiàn)象與列車(chē)進(jìn)站時(shí)屏蔽門(mén)狀態(tài)丟失相同。如果是屏蔽門(mén)未鎖閉到位，則在車(chē)載顯示單元、車(chē)輛顯示單元上均會(huì)有提示，要求司機(jī)再確認(rèn)，確認(rèn)正常仍無(wú)碼的，需要互鎖解除發(fā)車(chē);發(fā)車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生緊急制動(dòng)的，也可能是屏蔽門(mén)鎖閉丟失造成。類(lèi)似問(wèn)題需要通過(guò)車(chē)載日志調(diào)閱分析。

［1］ 李秀艷．西安地鐵2號(hào)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)接口分析［J］．現(xiàn)代城市軌道交通，2010(05).

［2］ 付文剛．信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)的邏輯與控制［J］．城市軌道交通研究，2009(04).

［3］ 徐新玉．屏蔽門(mén)系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用［J］．現(xiàn)代交通技術(shù)，2011(03).