肖彥君 鄧文豪

（中國鐵道科學(xué)研究院城市軌道交通中心，100081，北京∥第一作者，研究員）

城市軌道交通車輛、信號和站臺屏蔽門聯(lián)調(diào)聯(lián)試重要性分析及實施研究

肖彥君 鄧文豪

（中國鐵道科學(xué)研究院城市軌道交通中心，100081，北京∥第一作者，研究員）

根據(jù)車輛、信號和站臺屏蔽門的設(shè)備特點和接口關(guān)系，分析了車輛、信號和站臺屏蔽門聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要性。提出車輛、信號和站臺屏蔽門聯(lián)調(diào)聯(lián)試的具體功能測試、實施細則及注意事項，并對試運營前發(fā)生的行車故障進行了總結(jié)和分析。

城市軌道交通；車輛；信號；站臺屏蔽門；聯(lián)調(diào)聯(lián)試

First-author'saddressUrban Rail Transit Center of CARS，100081，Beijing，China

在城市軌道交通線路開通試運營前，需要進行設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對城市軌道交通工程整體系統(tǒng)的工作狀態(tài)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)間匹配關(guān)系進行綜合測試、調(diào)整、優(yōu)化和驗證，使整體系統(tǒng)性能、功能達到設(shè)計要求［1］，為城市軌道交通工程安全試運營提供堅實的保障。

在設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，車輛的可靠運行是核心問題，應(yīng)著重驗證車輛運行的相關(guān)系統(tǒng)在車輛不同運行速度及不同運營工況下的協(xié)調(diào)配合情況，并有針對性地進行動態(tài)調(diào)整，以達到預(yù)期的目標。就車輛安全可靠運營而言，車輛是關(guān)鍵，信號是列車安全運營的保障，站臺屏蔽門和車輛、信號的良好配合可以有效隔離乘客的乘車區(qū)域和候車區(qū)域，減少運營安全風(fēng)險。做好車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，可以提高運營安全系數(shù)、降低運營人員的勞動強度，減少行車的安全事故。

1 車輛、信號和站臺屏蔽門設(shè)備的特點

1.1 是保證列車安全可靠運行的關(guān)鍵設(shè)備

城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)的綜合性強、技術(shù)復(fù)雜，各子系統(tǒng)既有相對的獨立性又有相互間的密切關(guān)聯(lián)性。城市軌道交通各子系統(tǒng)間相互關(guān)聯(lián)的示意圖如圖1［2］。從圖1中可知：車輛和信號子系統(tǒng)是城市軌道交通的核心設(shè)備，軌道、供電、站臺屏蔽門、通信子系統(tǒng)是關(guān)鍵設(shè)備，其它設(shè)備系統(tǒng)是提高城市軌道交通服務(wù)品質(zhì)的保障設(shè)備。

圖1 城市軌道交通各子系統(tǒng)間相互關(guān)聯(lián)示意圖

1.2 采用RAMS評定指標

城市軌道交通運營的服務(wù)質(zhì)量可以反映城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量。采用可靠性、可用性、可維修性和安全性（RAMS）對城市軌道交通服務(wù)表現(xiàn)的評定指標可分為3類。

1）列車服務(wù)相關(guān)的指標：是評估直接影響列車服務(wù)的主要子系統(tǒng)的質(zhì)量表現(xiàn)指標。例如，車輛、信號、站臺屏蔽門、軌道、供電等子系統(tǒng)故障會立即影響列車的服務(wù)。因此，車輛、信號、站臺屏蔽門的質(zhì)量好壞將包括在列車服務(wù)相關(guān)的指標評估中。列車服務(wù)相關(guān)指標的主要評定依據(jù)有：

·列車服務(wù)供應(yīng)

式中：

A——列車服務(wù)兌現(xiàn)率；

B——評估期內(nèi)實際列車旅程；

C——列車評估期內(nèi)計劃列車旅程。

·列車準點率

式中：

D——列車準點率；

E——實際列車旅程（始發(fā)站到終點站）；

F——終點站延誤大于2 min的列車旅程。

2）車站服務(wù)相關(guān)的指標：是評估直接影響車站服務(wù)的主要子系統(tǒng)的質(zhì)量表現(xiàn)指標。例如自動檢票機、自動扶梯等的故障會直接影響乘客的進出站，這些子系統(tǒng)的質(zhì)量表現(xiàn)指標包含在車站服務(wù)相關(guān)的指標中。

3）乘客舒適度相關(guān)的指標：是評估直接影響乘客舒適度的主要子系統(tǒng)的質(zhì)量表現(xiàn)指標。例如，列車車廂溫度是否合適等與乘客的舒適度直接相關(guān)，這些子系統(tǒng)的質(zhì)量表現(xiàn)指標包含在乘客舒適度的相關(guān)指標中。

列車服務(wù)相關(guān)的指標是城市軌道交通運營的核心服務(wù)指標，車站服務(wù)相關(guān)的指標和乘客舒適度相關(guān)的指標是城市軌道交通運營的輔助性指標。

1.3是確保列車正常運營的主要設(shè)備

根據(jù)已開通的國內(nèi)外城市軌道交通線路的運營經(jīng)驗表明，在列車服務(wù)相關(guān)的指標中，影響列車正常運營的主要設(shè)備有軌旁信號、車載信號、車輛、站臺屏蔽門、軌道和供電等。不同的設(shè)備，其故障對列車運營的影響大小也有所不同。相關(guān)數(shù)據(jù)表明：在設(shè)備故障對列車旅程延誤影響的權(quán)重中，信號占38%、車輛占12%、站臺屏蔽門占4%［3］。

1.4在試運營前的評估工作中所占的比例最大

在試運營前的試運行最后20天，應(yīng)對列車運行圖兌換率、列車正點率、列車服務(wù)可靠度、列車退出正線運營故障率、車輛故障率、信號故障率、供電故障率和站臺屏蔽門故障率等8大項目的具體參數(shù)指標進行檢查［4］。其中，跟車輛、信號和站臺屏蔽門相關(guān)的有7項。

車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試是試運行的前期工作，做好其聯(lián)調(diào)聯(lián)試，提高相關(guān)系統(tǒng)在試運行期間的可靠性、可用性，對順利通過試運行考核進入試運營將起著至關(guān)重要的作用。

2 車輛、信號和站臺屏蔽門之間的接口分析

車輛、信號和站臺屏蔽門之間的接口要求包括機械、電氣、功能需求和電磁兼容等技術(shù)要求。在項目實施中，通過相關(guān)系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計（提出接口要求）、供貨分工、安裝分工、接口測試、單體調(diào)試和聯(lián)調(diào)聯(lián)試等階段實現(xiàn)接口功能。

車輛通過與信號的接口實現(xiàn)列車在各種行駛模式下的安全運行。其行駛模式包括自動列車運行（ATO）模式、列車自動防護（ATP）監(jiān)控下的人工駕駛模式、限制人工駕駛模式和切除模式等。車載信號系統(tǒng)的設(shè)計須與車輛牽引及制動系統(tǒng)的設(shè)計互相協(xié)調(diào)，使得列車在車載信號設(shè)備的控制下，在ATO模式下，能滿足列車在所有車站的停車精度要求；車載信號系統(tǒng)與列車的牽引、惰行、制動及監(jiān)測系統(tǒng)間應(yīng)進行有機的、緊密的聯(lián)系，滿足各自的技術(shù)指標要求，實現(xiàn)對列車實時、有效、精確的控制。

車輛與站臺屏蔽門的接口功能主要是通過車載信號系統(tǒng)和地面設(shè)備與站臺屏蔽門的接口實現(xiàn)的。車載控制單元設(shè)備將車門的開、關(guān)命令傳送到軌旁，通過軌旁信號設(shè)備與站臺屏蔽門的控制接口來控制站臺屏蔽門，實現(xiàn)站臺屏蔽門與車門的同步開、關(guān)控制，并保證站臺屏蔽門開、關(guān)門的安全。為防止列車車門未經(jīng)許可而開啟，只有在車站指定停車區(qū)域且列車停穩(wěn)時才能允許開、關(guān)車門。當(dāng)ATP檢測到列車在規(guī)定區(qū)域正確?？空九_、車速為零，且切除（斷開）了牽引性能信號時才允許打開車門。當(dāng)停站時間結(jié)束、司機按壓關(guān)門按鈕或ATO輸出關(guān)門命令后，ATP將關(guān)門控制命令傳送到地面，地面信號設(shè)備關(guān)閉對應(yīng)的站臺屏蔽門。地面信號鎖閉監(jiān)督站臺屏蔽門的關(guān)閉狀態(tài)，只有檢測到站臺屏蔽門關(guān)閉并鎖閉后，才允許發(fā)送出站信號；車載控制單元檢測到車門全部關(guān)閉并鎖閉后，才允許列車發(fā)車。這樣，通過車載設(shè)備和地面設(shè)備的共同控制，實現(xiàn)站臺屏蔽門與車門的聯(lián)動控制功能和安全保護功能。

信號對站臺屏蔽門的安全監(jiān)督和控制分別由ATP和ATO來實現(xiàn)。ATP負責(zé)監(jiān)督站臺屏蔽門的安全開、關(guān)，ATO負責(zé)站臺屏蔽門與列車車門開（關(guān)）的同步。ATP確認列車停在規(guī)定的停車窗內(nèi)才允許ATO向站臺屏蔽門系統(tǒng)和列車發(fā)出開門指令；ATO在向站臺屏蔽門和列車發(fā)出關(guān)門指令后，ATP在收到站臺屏蔽門及列車門關(guān)閉確認信號后才允許列車離站。信號供貨商應(yīng)負責(zé)與車輛供貨商及站臺屏蔽門供貨商協(xié)商，共同保證列車車門與站臺屏蔽門開、關(guān)的匹配。

車輛、信號和站臺屏蔽門之間的接口數(shù)量與接口實現(xiàn)功能多，接口形式多樣，而且對接口功能的穩(wěn)定性和可靠性的要求高。另外，車輛、信號和站臺屏蔽門又是行車相關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備，這就決定了車輛、信號和站臺屏蔽門是聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重點和難點。

3 車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試

3.1 車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施細則

城市軌道交通系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試是在各系統(tǒng)完成安裝、單個系統(tǒng)調(diào)試完成后，對所有設(shè)備進行的系統(tǒng)之間的聯(lián)合調(diào)試。車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試是聯(lián)調(diào)聯(lián)試中與列車安全運營相關(guān)的重要部分，其效果是直接影響到城市軌道交通試運營前可靠性綜合測試是否通過的關(guān)鍵因素。

按照車輛、信號和站臺屏蔽門的功能特點，功能調(diào)試主要包括：車輛與自動監(jiān)控系統(tǒng)、車輛自動防護系統(tǒng)、車輛自動駕駛系統(tǒng)的調(diào)試；車輛牽引、輔助系統(tǒng)對信號系統(tǒng)的干擾調(diào)試；車載設(shè)備與車下設(shè)備的信息傳輸調(diào)試；車輛的停車精度調(diào)試；信號對車輛的行車控制、對站臺屏蔽門的開關(guān)門控制等調(diào)試。按其功能接口的內(nèi)容，車輛、信號和站臺屏蔽門的聯(lián)調(diào)聯(lián)試組成項目如下：①列車自動操作聯(lián)試；②列車ATP監(jiān)控人手操作聯(lián)試；③列車限速操作聯(lián)試；④列車緊急制動聯(lián)試；⑤由車站控制列車運行聯(lián)試；⑥列車與站臺屏蔽門聯(lián)試；⑦ATO停車精度聯(lián)試。對上述每個聯(lián)調(diào)聯(lián)試的組成項目編寫操作細則。每個測試操作細則包含聯(lián)調(diào)測試的目的、聯(lián)調(diào)的前提條件、測試的主要內(nèi)容和參與聯(lián)調(diào)人員的主要分工、相關(guān)記錄表格文件和聯(lián)調(diào)評估報告等。

現(xiàn)以列車與站臺屏蔽門聯(lián)試為例，編寫聯(lián)調(diào)聯(lián)試操作細則的主要控制項如下：

1）聯(lián)試內(nèi)容：如，列車到站停車后，在正常模式和非正常模式下進行開/關(guān)站臺屏蔽門操作功能聯(lián)試。

2）聯(lián)試目的：如，確認試驗列車信號系統(tǒng)與每個車站站臺屏蔽門系統(tǒng)的接口功能是否正確，是否滿足運營需要等。

3）參考文件：相關(guān)合同和設(shè)計文件（用來提高功能測試細則的針對性）。

4）聯(lián)試前提條件：提出功能聯(lián)試前應(yīng)具備的前置條件。如，信號系統(tǒng)已通過系統(tǒng)動態(tài)測試，ATO站臺停車精度滿足設(shè)計要求等。

5）聯(lián)試準備及必需的設(shè)備儀表：進行調(diào)試前人員的安排，分工和需要準備的設(shè)備儀表等。

6）聯(lián)試程序：制定從聯(lián)試開始到聯(lián)試完成的一整套流程圖。

7）聯(lián)試內(nèi)容及參加人員的具體任務(wù)：根據(jù)線路實際情況劃分具體聯(lián)試內(nèi)容，各相關(guān)人員的分工配合，編寫聯(lián)試記錄表格等。其聯(lián)試內(nèi)容如，停站時間到—司機在司機室關(guān)門—站臺屏蔽門關(guān)閉—向ATC系統(tǒng)發(fā)送“站臺屏蔽門鎖閉好”的安全信息—列車正常啟動。

8）聯(lián)調(diào)總結(jié)評估：根據(jù)現(xiàn)場的實際聯(lián)試情況做好記錄，對聯(lián)試結(jié)果進行評估，完成聯(lián)調(diào)的評估報告。

9）聯(lián)調(diào)聯(lián)試資料的提交和保存：將聯(lián)調(diào)聯(lián)試記錄及對聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)果進行分析評估，提交給相關(guān)人員，并保存。

所有以上聯(lián)調(diào)聯(lián)試實施細則的主要控制項需有安全措施和故障、事故的處理程序，以確保聯(lián)調(diào)聯(lián)試的順利實施。

3.2 車輛、信號和站臺屏蔽門聯(lián)調(diào)聯(lián)試的問題分析

根據(jù)城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試的實踐經(jīng)驗，對以下問題需要重點關(guān)注。

1）車輛的停車精度：這一直是乘客上下車較為敏感的因素，成為乘客衡量城市軌道交通技術(shù)發(fā)展水平的指標之一。車輛停車需要進行的調(diào)試內(nèi)容包括信號與車輛制動停車精度的配合調(diào)試，ATO模式站臺停車精度調(diào)試，信號與車輛的電磁兼容性能指標調(diào)試。

2）協(xié)調(diào)試驗：包括車輛與信號控制的協(xié)調(diào)試

驗，列車的運行時分間隔考核試驗（滿足最短列車間隔時間）。進行此項協(xié)調(diào)試驗可進一步考核信號、站臺屏蔽門和車輛的運行特性是否能滿足列車控制和運行時間間隔的要求，并給以調(diào)整。

3）反復(fù)調(diào)試：通過反復(fù)調(diào)試，驗證車輛、信號、站臺屏蔽門是否已達到地鐵列車正常運營的各項要求，是否達到乘客乘坐地鐵列車的安全性、舒適性和平穩(wěn)性的基本要求。城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)多，部分系統(tǒng)之間存在干擾現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)首先考核車輛、信號和站臺屏蔽門工作穩(wěn)定性和可靠性。這必須經(jīng)過多次重復(fù)調(diào)試和反復(fù)驗證，才能達到目的。

4）信號不穩(wěn)定：各種信號在調(diào)試初期都不穩(wěn)定。這包括列車自動控制（ATC）系統(tǒng)、ATP系統(tǒng)、連鎖系統(tǒng)等，都會在不同的情況下發(fā)生運行不正常問題。這將干擾試運行的實施，對最后的可靠性測試產(chǎn)生不好的影響，所以，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段需充分考慮信號的不穩(wěn)定性。

4 開通試運營前的行車故障分析

城市軌道交通線路在聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)束后進行試運行，即通過不載客列車運行，對運營組織管理和設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)的可用性、安全性和可靠性進行檢驗。試運營是對城市軌道交通整體系統(tǒng)可用性、安全性和可靠性經(jīng)過試運行檢驗合格后，在正式運營前所從事的載客運營活動［4］，一般需要根據(jù)試運行的數(shù)據(jù)進行開通試運營前的評估，以確定是否能進行試運營。

以某市近期開通的軌道交通線路1、線路2和線路3試運行期間的數(shù)據(jù)為例，對按圖試運行的列車運行圖兌換率、列車正點率、列車掉線率、列車服務(wù)可靠度和設(shè)備故障率進行數(shù)據(jù)分析，以統(tǒng)計按圖試運行期間發(fā)生直接影響開通試運營行車故障事件的數(shù)據(jù)（見表1～3）。其中，階段I，階段II和階段III分別為線路試運行期的初始階段、中間階段和最終階段。

表1 線路1在試運行期間直接影響開通試運營的行車故障次數(shù)統(tǒng)計

表2 線路2在試運行期間直接影響開通試運營的行車故障次數(shù)統(tǒng)計

表3 線路3在試運行期間直接影響開通試運營的行車故障次數(shù)統(tǒng)計

線路1、2、3的故障是各自發(fā)生的，沒有相關(guān)性。在進行3條線路的統(tǒng)計分析中認為，線路1、線路2和線路3發(fā)生故障的權(quán)重各占1/3，則表1、表2、表3可得車輛故障占比為（11/88+15/66+3/9）×1/3 ×100%=22.9%，統(tǒng)計各行車故障類型所占的比例見圖2。

圖2 影響行車的故障類型所占比例

分析直接影響開通試運營的行車故障事件是試運營前的重要工作，也是試運行報告的主要內(nèi)容。在影響開通試運營的行車故障事件中，車輛、信號和站臺屏蔽門的故障比例達93.5%。

5 結(jié)語

設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試是城市軌道交通工程建設(shè)階段向運營階段安全、有序過渡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好該項工作，有利于今后城市軌道交通運營的維護和提高設(shè)備系統(tǒng)間的功能匹配性，并能積累運營期應(yīng)急處理的經(jīng)驗。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制訂的相關(guān)標準，與列車安全運行相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)的可靠性指標成為城市軌道交通線路是否能試運營的關(guān)鍵指標。在我國城市軌道交通全面發(fā)展之際，做好設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，特別是車輛、信號和站臺屏蔽門間的聯(lián)調(diào)聯(lián)試對保障運營安全、減少運營風(fēng)險和使城市軌道交通保質(zhì)按時地開通試運營具有重要作用。

［1］ 王瀾.城市軌道交通聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)與工程應(yīng)用［M］.北京：中國鐵道科學(xué)出版社，2013.

［2］ 孫寧.城市軌道交通系統(tǒng)總聯(lián)調(diào)［M］.北京：中國鐵道科學(xué)出版社，2011.

［3］ 夏利華.行車準點率與RAMS可靠性的相關(guān)性［J］.都市快軌交通，2010（1）：68.

［4］ GB/T 30013—2013城市軌道交通試運營基本條件［S］.

［5］ 李素瑩.首條城市軌道交通線路開通試運營籌備規(guī)劃研究［J］.城市軌道交通研究，2012（8）：29.

國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于支持鐵路建設(shè)實施土地綜合開發(fā)的意見》

新華社北京8月11日電國務(wù)院辦公廳近日印發(fā)《關(guān)于支持鐵路建設(shè)實施土地綜合開發(fā)的意見》（以下簡稱《意見》），要求按照改革鐵路投融資體制、加快推進鐵路建設(shè)的要求，實施鐵路用地及站場毗鄰區(qū)域土地綜合開發(fā)利用政策，支持鐵路建設(shè)，促進新型城鎮(zhèn)化發(fā)展。

《意見》要求，在支持鐵路建設(shè)實施土地綜合開發(fā)的過程中，必須堅持支持鐵路建設(shè)與新型城鎮(zhèn)化相結(jié)合、政府引導(dǎo)與市場自主開發(fā)相結(jié)合、盤活存量鐵路用地與綜合開發(fā)新老站場用地相結(jié)合的原則。

Analysis and Implementation of the Testing and Commissioning System for Metro Vehicle，Signal and PSD

XiaoYanjun，Deng Wenhao

According to the features of metro devices and the interface relationship，the importance of the testing and commissioning system for vehicle，signal and PSD are analyzed，specific functional testing，the implementation details and some precautions to the testing and commissioning system for vehicle，signal and PSD are put forward.Finally，the driving fault events before trial service are summarized and analyzed.

urban rail transit；vehicle；signal；platform screen door（PSD）；testing and commissioning system

U 29-39

2014-03-27）