陳 寧

(上海富欣智能交通控制有限公司，201203，上?！喂こ處?

太原軌道交通2號(hào)線信號(hào)項(xiàng)目采用上海富欣智能交通控制有限公司自主研發(fā)的JeRail CBTC(基于通信的列車控制)全自動(dòng)運(yùn)行(FAO)信號(hào)系統(tǒng)，于2020年12月正式開通運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了GoA4(自動(dòng)控制等級(jí)4)的列車控制。與以往GoA2、GoA3的列車控制相比，JeRail CBTC FAO系統(tǒng)具備了列車自動(dòng)喚醒檢測(cè)、自動(dòng)出庫(kù)、FAM(全自動(dòng)運(yùn)行模式)自動(dòng)運(yùn)行、全自動(dòng)折返、自動(dòng)化洗車、車輛自動(dòng)回庫(kù)休眠等一系列全自動(dòng)運(yùn)行功能。系統(tǒng)還提供了一整套遠(yuǎn)程控制命令，實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備的遠(yuǎn)程重啟，車輛關(guān)鍵故障的報(bào)警、復(fù)位及旁路設(shè)置，全面提高了系統(tǒng)的故障處理和應(yīng)急響應(yīng)能力。太原軌道交通2號(hào)線信號(hào)項(xiàng)目首次應(yīng)用了基于云平臺(tái)的ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)與綜合監(jiān)控深度集成方案，實(shí)現(xiàn)了分散系統(tǒng)資源的集中控制，運(yùn)營(yíng)人員可在統(tǒng)一界面獲取所有專業(yè)信息，以滿足全方位的自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)管理及維護(hù)需求。

FAO模式的高度自動(dòng)化和運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的復(fù)雜化，給ATP(列車自動(dòng)防護(hù))系統(tǒng)、ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)系統(tǒng)、車載設(shè)備與中央控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)配合，以及車載與車輛的集成控制提出了更多挑戰(zhàn)。本文基于太原軌道交通2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，著重對(duì)列車在FAO模式下和車載控制器(OBCU)在正常情況下，以及車門、站臺(tái)門故障失效情況下的門控技術(shù)做完整介紹。

1 常用的列車車門控制策略

太原軌道交通2號(hào)線項(xiàng)目支持從受限制的人工駕駛模式(RM)到點(diǎn)式列車控制(ITC)、FAO的全等級(jí)列車運(yùn)行模式。其主要分為4類(見表1)，根據(jù)不同的列車駕駛模式，開、關(guān)門控制方式有不同的設(shè)置。

表1 不同駕駛模式下的開、關(guān)門控制方式Tab.1 Door opening/closing control under different driving modes

在人工開、關(guān)門控制方式下，司機(jī)通過有效按壓激活側(cè)駕駛室的開、關(guān)門按鈕來控制車門。而在自動(dòng)開、關(guān)門控制方式下，OBCU通過車門控制相關(guān)的列車線向車輛發(fā)送門控命令，同時(shí)車輛通過車門狀態(tài)列車線向OBCU實(shí)時(shí)上報(bào)車門關(guān)閉鎖閉狀態(tài)。由于OBCU采用2乘2取2的雙端冗余配置，A端車載設(shè)備作為主用時(shí)發(fā)出的左、右側(cè)門控制命令與B端車載設(shè)備的左、右側(cè)控制命令相反;車輛向OBCU傳輸?shù)能囬T狀態(tài)對(duì)于A、B端車載設(shè)備的左、右側(cè)也是相反的。如圖1所示，MC1(A端)輸出的左門控制命令(DOLC(打開左側(cè)車門命令)、DCLC(關(guān)閉左側(cè)車門命令))與MC2(B端)輸出的右門控制命令(DORC(打開右側(cè)車門命令)、DCRC(關(guān)閉右側(cè)車門命令))的列車線交叉連接，MC1(A端)輸出的右門控制命令(DORC、DCRC)與MC2(B端)輸出的左門控制命令(DOLC、DCLC)的列車線交叉連接，實(shí)現(xiàn)了雙端車載設(shè)備的冗余控制。

圖1 車門控制電路原理圖Fig.1 Train door control circuit schematic diagram

2 FAO場(chǎng)景中的車門控制流程

2.1 上電時(shí)的門控電路檢查

在FAO模式下，無論車門模式選擇開關(guān)處于什么位置，系統(tǒng)默認(rèn)列車車門始終為“全自動(dòng)開、關(guān)門”控制模式，車門的開、關(guān)完全由OBCU觸發(fā)。因此，在列車收到喚醒命令后，OBCU與車輛執(zhí)行聯(lián)合自檢的過程中，需要進(jìn)行列車關(guān)鍵功能的測(cè)試，通常包括:激活駕駛室測(cè)試，緊急制動(dòng)測(cè)試，車門控制測(cè)試，機(jī)械自檢，牽引制動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試等。在車門控制測(cè)試中，OBCU依次發(fā)出左門使能、開和關(guān)左側(cè)車門和右門使能、開和關(guān)右側(cè)車門的命令，并校驗(yàn)車門狀態(tài)是否依據(jù)發(fā)出的車門控制命令正確變化，以確保車輛投入運(yùn)營(yíng)前的良好狀態(tài)。

2.2 停站期間的開、關(guān)門控制

如圖2所示，在FAO系統(tǒng)中，OBCU除了具備通用的門使能及開、關(guān)門命令，還增加了門抑制安全列車線(LDHC(左側(cè)車門抑制命令)、RDHC(右側(cè)車門抑制命令))，對(duì)車門抑制狀態(tài)進(jìn)行控制。當(dāng)列車處于非FAO模式時(shí)，OBCU始終輸出門抑制釋放;當(dāng)列車處于FAO模式時(shí)，門抑制默認(rèn)施加。FAO模式下列車在站臺(tái)對(duì)準(zhǔn)且滿足停站開門條件時(shí)，OBCU將需要開門側(cè)的“門使能”信號(hào)與“門抑制釋放”信號(hào)同時(shí)給出并發(fā)送開門命令(開門命令通常持續(xù)輸出1 s)，車輛門控器響應(yīng)開門命令打開車門并聯(lián)動(dòng)站臺(tái)門打開。停站倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，OBCU自動(dòng)發(fā)出關(guān)門命令(關(guān)門命令通常持續(xù)輸出1 s)，車輛門控器響應(yīng)關(guān)門命令關(guān)閉車門并聯(lián)動(dòng)站臺(tái)門關(guān)閉。OBCU在獲得所有車門關(guān)閉并處于鎖閉狀態(tài)的信息后，檢查其他發(fā)車條件均滿足時(shí)，撤銷“門使能”的同時(shí)輸出“門抑制施加”信號(hào)。車輛具備發(fā)車條件后車門抑制始終處于施加狀態(tài)。

圖2 車門抑制狀態(tài)控制電路原理圖Fig.2 Train door inhibit status control circuit schematic diagram

3 故障場(chǎng)景下的門控操作

3.1 車門緊急解鎖邏輯

列車每扇車門上方設(shè)有1個(gè)緊急手柄，在系統(tǒng)故障、車輛火災(zāi)等緊急情況下，乘客能夠通過旋轉(zhuǎn)緊急手柄將車門打開，進(jìn)行疏散逃生。

1)區(qū)間非零速解鎖。當(dāng)列車處于FAO、AM、CM狀態(tài)時(shí)，在區(qū)間運(yùn)行且處于非零速時(shí)，若車門緊急手柄被旋轉(zhuǎn)至“解鎖位”，車輛斷開車門鎖閉回路，但車門關(guān)閉回路仍然保持;車輛門控器發(fā)送“緊急解鎖請(qǐng)求信號(hào)”給TCMS(列車監(jiān)控管理系統(tǒng))，TCMS轉(zhuǎn)發(fā)給OBCU(同時(shí)TCMS觸發(fā)附近的車載CCTV(閉路電視)，激活車門附近的乘客緊急對(duì)講，方便OCC(運(yùn)營(yíng)控制中心)了解列車上的情況)，OBCU檢測(cè)到車門鎖閉狀態(tài)丟失的情況下，列車將繼續(xù)運(yùn)行至下一站，打開車門不關(guān)閉，等待人員上車處理。

2)站臺(tái)區(qū)域非零速解鎖。當(dāng)列車處于FAO、AM、CM狀態(tài)時(shí)，在站臺(tái)區(qū)低速運(yùn)行時(shí)，當(dāng)車門緊急手柄被旋轉(zhuǎn)至“解鎖位”，車輛斷開車門鎖閉回路，但車門關(guān)閉回路仍然保持;車輛門控器發(fā)送“緊急解鎖請(qǐng)求信號(hào)”給TCMS，TCMS轉(zhuǎn)發(fā)給OBCU，OBCU檢測(cè)到車門鎖閉狀態(tài)丟失的情況下，通過計(jì)算施加緊急制動(dòng)后確保1個(gè)車門仍處在站臺(tái)區(qū)域，則進(jìn)行緊急制動(dòng)，等待人員上車處理，否則將繼續(xù)運(yùn)行至下一站，打開車門不關(guān)閉，等待人員上車處理。

3)區(qū)間零速解鎖。區(qū)間零速解鎖時(shí)的車門緊急解鎖流程見圖3。當(dāng)列車處于FAO模式，并在區(qū)間停車處于零速時(shí)，車門緊急手柄旋轉(zhuǎn)至“解鎖位”，車輛斷開車門鎖閉回路，但車門關(guān)閉回路仍然保持;車輛門控器發(fā)送“緊急解鎖請(qǐng)求信號(hào)”給TCMS，TCMS轉(zhuǎn)發(fā)給OBCU(同時(shí)TCMS觸發(fā)附近的車載CCTV，激活車門附近的乘客緊急對(duì)講，方便OCC了解列車上的情況)，OBCU將“緊急解鎖請(qǐng)求信號(hào)”發(fā)送給中央ATS，OCC調(diào)度員判斷是否可以取消門抑制信號(hào)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(目前設(shè)置為30 s)發(fā)送允許取消門抑制信號(hào)命令，緊急解鎖允許指示燈點(diǎn)亮，乘客再次將車門緊急手柄旋轉(zhuǎn)至“解鎖位”，此時(shí)車輛將同時(shí)斷開車門鎖閉回路和車門關(guān)閉回路，乘客可以從車廂內(nèi)扒開車門，進(jìn)行疏散;若OCC調(diào)度員沒有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)給出取消門抑制信號(hào)，OBCU默認(rèn)給出門抑制釋放信號(hào)，乘客可以采用上述操作流程從車廂內(nèi)扒開車門，進(jìn)行疏散。

圖3 區(qū)間零速解鎖時(shí)車門緊急解鎖流程Fig.3 Train door emergency release process in zero speed unlocking section

4)特定站臺(tái)自動(dòng)解鎖。根據(jù)運(yùn)營(yíng)上的特殊需求，在太原軌道交通2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)中，還對(duì)于停車列檢庫(kù)、牽出線及正線存車線的虛擬站臺(tái)做了特殊處理。FAO模式列車在此類站臺(tái)停車對(duì)準(zhǔn)的情況下，OBCU將自動(dòng)釋放雙側(cè)車門的門抑制信號(hào)，以方便司機(jī)登乘。

3.2 車門與站臺(tái)門故障對(duì)位隔離

1)車門故障隔離。當(dāng)列車上的1扇或多扇車門出現(xiàn)故障告警時(shí)，行車調(diào)度人員將派遣多職能隊(duì)員登車進(jìn)行車門故障隔離操作。車門的故障隔離狀態(tài)將從車輛依次傳輸?shù)絆BCU、綜合監(jiān)控系統(tǒng)及即將停站站臺(tái)的站臺(tái)門控制系統(tǒng);列車到站停準(zhǔn)后，故障車門及對(duì)應(yīng)位置的站臺(tái)門不進(jìn)行開啟。設(shè)置了故障隔離車門上的隔離指示燈會(huì)自動(dòng)亮起，以提醒乘客車門處于故障狀態(tài)。

2)站臺(tái)門故障隔離。當(dāng)某個(gè)車站的站臺(tái)門出現(xiàn)故障無法正常關(guān)閉或開啟時(shí)，站務(wù)人員將故障站臺(tái)門設(shè)置為隔離狀態(tài)，站臺(tái)門故障信息(站臺(tái)編號(hào)及故障站臺(tái)門編號(hào))通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送到車載設(shè)備及車輛，在列車停站后，故障站臺(tái)門及對(duì)應(yīng)的車門不進(jìn)行開啟;如果故障站臺(tái)門的隔離狀態(tài)一直保持，后續(xù)停站列車對(duì)應(yīng)位置的車門都不會(huì)進(jìn)行自動(dòng)開啟。設(shè)置了車門或站臺(tái)門故障對(duì)位隔離后，行調(diào)界面上將出現(xiàn)報(bào)警并顯示車門、站臺(tái)門故障隔離狀態(tài)。

3.3 控制中心遠(yuǎn)程開、關(guān)門命令及站臺(tái)開、關(guān)門按鈕

1)新增的開、關(guān)門控制方式。在FAO系統(tǒng)中，除了設(shè)置于司機(jī)室的人工開、關(guān)門控制按鈕及OBCU自動(dòng)發(fā)出的開、關(guān)門控制命令，系統(tǒng)還增加了兩種開、關(guān)門控制方式:①ATS遠(yuǎn)程開、關(guān)門命令;②站臺(tái)開、關(guān)門按鈕。這兩種開、關(guān)門控制方式僅在列車處于FAO級(jí)別下有效，通常應(yīng)用于正常開、關(guān)門控制失效的情況。當(dāng)列車停站期間車門關(guān)閉后遇到緊急情況需要再次打開，或車門、站臺(tái)門遇到障礙物無法正常關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)支持調(diào)度員通過ATS界面發(fā)送遠(yuǎn)程開關(guān)門命令，或通知站務(wù)人員通過按壓站臺(tái)開、關(guān)門按鈕實(shí)現(xiàn)再次開、關(guān)門的操作。

2)應(yīng)用場(chǎng)景。列車停站后當(dāng)車門或站臺(tái)門未正常打開，列車發(fā)送報(bào)警信息到控制中心，由調(diào)度員確認(rèn)車門狀態(tài);若車門處于“使能”狀態(tài)時(shí)，調(diào)度員向該列車發(fā)送遠(yuǎn)程開門命令，或安排車站人員按壓站臺(tái)開門按鈕，使車門、站臺(tái)門同步打開。當(dāng)車門或站臺(tái)門未正常關(guān)閉，列車發(fā)送報(bào)警信息到控制中心，調(diào)度員確認(rèn)車門狀態(tài);若車門處于“使能”狀態(tài)時(shí)，調(diào)度員向該列車發(fā)送遠(yuǎn)程關(guān)門命令，或安排車站人員按壓站臺(tái)關(guān)門按鈕，使車門、站臺(tái)門同步關(guān)閉;如果開、關(guān)車門失效時(shí)車門處于“未使能”狀態(tài)，則需派遣司機(jī)登乘列車后，切除ATC控制并激活“門使能旁路”開關(guān)，人工恢復(fù)車門故障。另外，在門控方式中，手動(dòng)打開的車門，系統(tǒng)不支持自動(dòng)關(guān)門控制。因此，當(dāng)門模式開關(guān)設(shè)置為手動(dòng)開、關(guān)門的AM列車停站后升級(jí)為FAM時(shí)，車門也不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，需要通過遠(yuǎn)程關(guān)門命令或站臺(tái)關(guān)門按鈕控制關(guān)門。

3.4 特殊情況下的打開車門不關(guān)閉故障

故障情況下，當(dāng)需要人工干預(yù)時(shí)，系統(tǒng)能夠依據(jù)特殊場(chǎng)景條件，控制列車進(jìn)站停準(zhǔn)后打開車門不關(guān)閉，以方便站務(wù)人員上車處理故障或切換到降級(jí)模式運(yùn)行。此種情況通常包括以下場(chǎng)景:

1)FAM模式下，發(fā)生以下情況，停站后打開車門不關(guān)閉:①站間運(yùn)行過程中門鎖閉丟失;②FAM授權(quán)丟失;③收到車輛發(fā)來保持車門打開的命令;④制動(dòng)重故障激活。

2)CAM模式下，列車到達(dá)實(shí)體站臺(tái)后，打開車門不關(guān)閉，等待站務(wù)人員上車處理故障。

3)其他模式下，當(dāng)收到ATS的清客指令和扣車指令時(shí)，列車到站后均打開車門不關(guān)閉。

4)當(dāng)列車發(fā)生某些需要人工干預(yù)的故障時(shí)，列車到站停準(zhǔn)后打開車門不關(guān)閉。例如:①車輛輔助逆變器故障;②車輛蓄電池充電機(jī)故障;③車輛TCMS完全故障;④車輛空壓機(jī)故障;⑤車輛空氣制動(dòng)無法緩解;⑥車輛停放制動(dòng)無法緩解;⑦1扇或多扇門故障;⑧列車運(yùn)行過程中車門鎖閉狀態(tài)丟失;⑨軸箱軸承故障;⑩車輛發(fā)生火災(zāi)報(bào)警。

對(duì)于打開車門不關(guān)閉的故障情況，必須在相關(guān)故障恢復(fù)后，系統(tǒng)才能恢復(fù)響應(yīng)關(guān)門命令。

4 結(jié)語

列車車門控制是信號(hào)車載系統(tǒng)安全防護(hù)和自動(dòng)控制中的重要功能。太原軌道交通2號(hào)線FAO系統(tǒng)中門控功能的實(shí)現(xiàn)，是基于對(duì)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景需求的充分分析和討論。本文全面總結(jié)了常規(guī)運(yùn)營(yíng)和故障情況下的各種車門控制流程，需注意，在FAO系統(tǒng)中，由于運(yùn)行控制場(chǎng)景的復(fù)雜化，除了從系統(tǒng)層面對(duì)運(yùn)營(yíng)需求、行車效率和安全性的充分保障，對(duì)參與運(yùn)營(yíng)人員的培訓(xùn)必須全面，調(diào)度、維保人員需明確各種場(chǎng)景下的運(yùn)營(yíng)操作限制，嚴(yán)格遵守系統(tǒng)操作規(guī)范來執(zhí)行操作控制。