李西娜 張正

摘? 要：對(duì)于全自動(dòng)無(wú)人駕駛地鐵信號(hào)系統(tǒng)，列車到站停車后，信號(hào)系統(tǒng)可以控制站臺(tái)門和車門同時(shí)打開和關(guān)閉；當(dāng)站臺(tái)門或車門出現(xiàn)故障時(shí)，需要對(duì)站臺(tái)門或車門進(jìn)行對(duì)位隔離操作，鎖閉故障站臺(tái)門或車門，并及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行處理，保障地鐵信號(hào)系統(tǒng)及旅客乘降安全。該文介紹站臺(tái)門和車門對(duì)位隔離的基本流程，并根據(jù)其接口特點(diǎn)，對(duì)室內(nèi)測(cè)試對(duì)位隔離功能的方案進(jìn)行探討與分析。

關(guān)鍵詞：地鐵信號(hào)系統(tǒng)；全自動(dòng)無(wú)人駕駛；站臺(tái)門；車門；測(cè)試方案

中圖分類號(hào)：U231? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）08-0001-04

Abstract： For the fully automatic driverless subway signal system， after the train arrives at the station， the signal system can control the platform door and the train door to open and close at the same time; when the platform door or train door fails， it is necessary to isolate the platform door or train door， lock the platform door or train door of the fault station， and deal with the fault in time to ensure the safety of subway signal system and passenger boarding and landing. This paper introduces the basic flow of platform door and train door alignment isolation， and according to its interface characteristics， discusses and analyzes the scheme of indoor test alignment isolation function.

Keywords： subway signal system; fully automatic driverless system; platform door; train door; test scheme

站臺(tái)門與車門對(duì)位隔離功能是指當(dāng)車門或站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，通過車輛信息管理系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)之間互相傳輸車門與站臺(tái)門的故障信息，鎖閉故障車門或站臺(tái)門，實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)站后故障列車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門或故障站臺(tái)門對(duì)應(yīng)的列車門不進(jìn)行聯(lián)動(dòng)開關(guān)的功能[1]。

地鐵信號(hào)系統(tǒng)的實(shí)施是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為減少項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，降低工程成本[2]，可充分發(fā)揮室內(nèi)測(cè)試的效能作用，在室內(nèi)環(huán)境下，盡可能多地對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的功能性能進(jìn)行有效驗(yàn)證。本文從室內(nèi)測(cè)試角度出發(fā)，結(jié)合鄭州地鐵10號(hào)線對(duì)位隔離功能，對(duì)室內(nèi)測(cè)試對(duì)位隔離功能進(jìn)行測(cè)試方案設(shè)計(jì)和場(chǎng)景分析，可供類似項(xiàng)目測(cè)試參考。

1? 名詞縮寫

為了提高信息傳遞和表達(dá)的速度和效率，本文使用了一些地鐵信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和名詞縮寫，為了幫助更好地理解這些縮寫，在表1中對(duì)本文涉及的縮寫提供了相應(yīng)的解釋和擴(kuò)展。

2? 對(duì)位隔離流程

對(duì)于室內(nèi)對(duì)位隔離測(cè)試，由于條件限制，無(wú)法配置車輛TIMS、站臺(tái)門控制器、PSD等真實(shí)設(shè)備，但室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)，可根據(jù)各子系統(tǒng)之間的接口及信息傳輸場(chǎng)景，充分模擬現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)操作流程，根據(jù)實(shí)際設(shè)備接口功能，通過仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各接口之間的信息傳輸與操作控制，進(jìn)而在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室條件下，實(shí)現(xiàn)完備的對(duì)位隔離功能測(cè)試。

站臺(tái)門和車門對(duì)位隔離流程如圖1所示，對(duì)位隔離功能的實(shí)現(xiàn)，需要地鐵信號(hào)系統(tǒng)中ATS、車載CC、車輛TIMS、CI和站臺(tái)門系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，車載CC通過與車輛TIMS交互車門隔離信息和開關(guān)門狀態(tài)信息，以及與站臺(tái)門系統(tǒng)交互站臺(tái)門隔離信息和開關(guān)門狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)車門與站臺(tái)門對(duì)位故障隔離，鎖閉故障車門和站臺(tái)門。

圖1中實(shí)線箭頭為站臺(tái)門故障切除時(shí)，隔離車門的信息交互走向：ATS會(huì)周期地向站臺(tái)門系統(tǒng)請(qǐng)求站臺(tái)門隔離消息，當(dāng)站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，站臺(tái)門系統(tǒng)會(huì)將需要隔離的站臺(tái)門信息發(fā)送給ATS，當(dāng)列車車頭壓入站臺(tái)軌時(shí)，ATS會(huì)將本站的站臺(tái)門故障隔離狀態(tài)發(fā)送給當(dāng)前車載CC，車載CC收到站臺(tái)門故障消息后，結(jié)合站臺(tái)門故障消息，匹配列車的車門側(cè)及車門編號(hào)，會(huì)將對(duì)應(yīng)車門隔離命令發(fā)送給車輛TIMS，列車到站停穩(wěn)并下發(fā)開門命令時(shí)，車輛會(huì)根據(jù)隔離命令保持需要隔離的車門關(guān)閉，避免打開故障站臺(tái)門對(duì)應(yīng)的列車車門，站臺(tái)門系統(tǒng)控制保持故障切除的站臺(tái)門關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門故障時(shí)隔離對(duì)應(yīng)的車門功能。

圖1中虛線箭頭為車門故障切除時(shí)，隔離站臺(tái)門的信息交互走向：當(dāng)車門發(fā)生故障時(shí)，車輛TIMS會(huì)將車門故障信息發(fā)給車載CC，車載CC結(jié)合車門故障消息，將車門故障切除狀態(tài)及對(duì)應(yīng)站臺(tái)門隔離命令發(fā)送給ATS，ATS從車載CC收到站臺(tái)門隔離命令后，在調(diào)度中心界面顯示對(duì)應(yīng)的車門故障隔離狀態(tài)，當(dāng)列車車頭壓入站臺(tái)軌時(shí)，ATS會(huì)向站臺(tái)門系統(tǒng)發(fā)送“禁止PSD開門”請(qǐng)求，將需要隔離的站臺(tái)門編號(hào)及隔離命令發(fā)送至站臺(tái)門系統(tǒng)，避免打開故障車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門，當(dāng)列車進(jìn)站停穩(wěn)并下發(fā)開門命令后，車輛TIMS會(huì)控制故障車門保持關(guān)閉，站臺(tái)門系統(tǒng)控制故障車門對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門保持關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)車門故障時(shí)，隔離對(duì)應(yīng)站臺(tái)門功能[3]。

3? 車門及站臺(tái)門系統(tǒng)接口

3.1? 車載CC與車輛TIMS接口

鄭州地鐵10號(hào)線電客車為6節(jié)編組，車輛每側(cè)為30個(gè)車門。根據(jù)項(xiàng)目的接口技術(shù)規(guī)格，車載CC和TIMS之間的接口（物理、協(xié)議、功能和操作描述）為多功能車輛總線（簡(jiǎn)稱MVB總線），如圖2所示。MVB總線是一種主要用于對(duì)有互操作性和互換性要求的互連設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信總線，是列車通信網(wǎng)絡(luò)的一種，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、冗余及容錯(cuò)性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通列控車載設(shè)備中，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)列控車載設(shè)備單元模塊之間的數(shù)據(jù)通信[4]。

為確保列車車門和站臺(tái)門一一對(duì)應(yīng)，對(duì)列車A、B側(cè)及車門編號(hào)順序定義如下。

1）當(dāng)司機(jī)室CAB1被激活，鑒于列車的運(yùn)行方向，A側(cè)位于列車左方，B側(cè)位于列車右方；當(dāng)司機(jī)室CAB2 被激活，鑒于列車的運(yùn)行方向，A 側(cè)位于列車右方，B 側(cè)位于列車左方，如圖3所示。

2）A側(cè)車門從CAB1至CAB2以1～30排序，命名定義為TD_1_A，TD_2_A，…，TD_29_A，TD_30_A；B側(cè)車門從CAB2至CAB1以30～1排序，命名定義為TD_1_B，TD_2_B，…，TD_29_B，TD_30_B，如圖3所示。

當(dāng)列車車門發(fā)生故障時(shí)，車輛TIMS向車載CC發(fā)送的車門故障隔離信息中，0表示車門無(wú)故障隔離，1表示車門有故障隔離。

當(dāng)站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，車載CC向車輛TIMS發(fā)送的站臺(tái)門故障隔離信息中，0表示站臺(tái)門無(wú)故障隔離，1表示站臺(tái)門有故障隔離。

根據(jù)車載CC與車輛TIMS的接口方式和車門順序定義，室內(nèi)測(cè)試車門故障，隔離對(duì)應(yīng)站臺(tái)門時(shí)，可以在測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)到的接口狀態(tài)有：①車輛TIMS→車載CC。車門發(fā)生故障后，車輛TIMS向車載CC發(fā)送的車門故障信息是否正確。②車載CC→ATS。車載CC結(jié)合車門故障消息，向ATS發(fā)送的車門故障切除狀態(tài)及對(duì)應(yīng)站臺(tái)門隔離命令是否正確。③ATS→站臺(tái)門系統(tǒng)。ATS向站臺(tái)門系統(tǒng)發(fā)送的需要隔離的站臺(tái)門編號(hào)及隔離信息是否正確。

室內(nèi)測(cè)試時(shí)可以根據(jù)車門故障隔離碼位狀態(tài)，來(lái)判斷各接口之間消息傳輸是否正確。

3.2? ATS與站臺(tái)門接口

根據(jù)鄭州地鐵10號(hào)線ATS-PSD接口技術(shù)規(guī)格，ATS和站臺(tái)門系統(tǒng)之間的接口為RJ45接口，該接口采用MODBUS TCP/IP協(xié)議。MODBUS標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)應(yīng)用層的消息協(xié)議，位于OSI模型的第7層，其提供了連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備之間的“客戶端/服務(wù)器”通信。PSD 為TCP server， ATS為TCPclient。在該接口中，定義了站臺(tái)門編號(hào)及順序如圖4所示。

根據(jù)接口要求，當(dāng)站臺(tái)門發(fā)生故障時(shí)，ATS向車載CC發(fā)送的站臺(tái)門故障隔離信息中，0表示無(wú)故障隔離，1表示有故障隔離。

當(dāng)車門發(fā)生故障時(shí)，車載CC向ATS發(fā)送的車門故障隔離信息中，碼位0表示無(wú)故障隔離，1表示有故障隔離。

根據(jù)ATS與PSD的接口及站臺(tái)門順序定義，室內(nèi)測(cè)試站臺(tái)門故障，隔離對(duì)應(yīng)車門時(shí)，可以在測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)到的接口狀態(tài)有：①站臺(tái)門系統(tǒng)→ATS。站臺(tái)門發(fā)生故障后，站臺(tái)門系統(tǒng)向ATS發(fā)送的需要隔離的站臺(tái)門信息是否正確。②ATS→車載CC。在列車進(jìn)站前，ATS向當(dāng)前車載CC發(fā)送的本站站臺(tái)門故障隔離狀態(tài)是否正確。③車載CC→車輛TIMS。車載CC收到站臺(tái)門故障消息后，向車輛TIMS發(fā)送的本站站臺(tái)門故障隔離狀態(tài)是否正確。

室內(nèi)測(cè)試時(shí)可以根據(jù)站臺(tái)門故障隔離碼位狀態(tài)，來(lái)判斷各接口之間消息傳輸是否正確。

4? 室內(nèi)測(cè)試場(chǎng)景分析

4.1? 室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)

室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)，不僅能夠通過測(cè)試機(jī)架連接地鐵信號(hào)系統(tǒng)中CC、ZC、LC、CI和ATS等真實(shí)子系統(tǒng)，還可以運(yùn)行各子系統(tǒng)的仿真程序，模擬整個(gè)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行場(chǎng)景，執(zhí)行各子系統(tǒng)間的集成測(cè)試，從而使測(cè)試和開發(fā)人員在室內(nèi)就可以對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格和專業(yè)的測(cè)試。

城市軌道交通是城市公共交通系統(tǒng)的骨干，其安全運(yùn)行對(duì)于城市的發(fā)展和人民的生活起居具有重要意義，而對(duì)位隔離功能是其中一種重要的安全措施。下面將根據(jù)室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)真實(shí)設(shè)備及仿真情況，結(jié)合地鐵信號(hào)系統(tǒng)對(duì)位隔離流程，對(duì)室內(nèi)測(cè)試對(duì)位隔離功能進(jìn)行場(chǎng)景分析與探討。

4.2? 站臺(tái)門故障，隔離對(duì)應(yīng)車門

根據(jù)對(duì)位隔離流程，室內(nèi)測(cè)試站臺(tái)門故障，隔離對(duì)應(yīng)車門時(shí)，可分為以下幾個(gè)步驟。

1）在測(cè)試平臺(tái)用仿真軟件模擬站臺(tái)門系統(tǒng)，并通過網(wǎng)絡(luò)與ATS連接，以便向ATS發(fā)送站臺(tái)門故障消息。

2）在仿真軟件端編寫一組站臺(tái)門故障消息，并將站臺(tái)門故障消息發(fā)送給ATS。

3）在ATS端查看收到的消息，如果ATS能成功收到站臺(tái)門故障消息，則說(shuō)明站臺(tái)門系統(tǒng)與ATS之間站臺(tái)門隔離消息傳輸正常，否則需要檢查ATS配置。

4）ATS成功接收到上行站臺(tái)門故障消息后，駕駛一輛FAM列車駛向站臺(tái)，當(dāng)列車車頭壓入站臺(tái)軌時(shí)，查看車載CC收到的消息，如果車載CC收到的消息和ATS消息一致，說(shuō)明車載CC收到了ATS發(fā)送的站臺(tái)門故障切除消息，ATS和車載CC之間站臺(tái)門隔離消息傳輸正常，如果不一致，需要檢查ATS配置或車載CC配置。

室內(nèi)測(cè)試時(shí)，無(wú)法模擬車輛TIMS隔離車門的動(dòng)作，但可以通過查看車載CC向車輛TIMS發(fā)送的故障隔離消息，并以此來(lái)判斷站臺(tái)門隔離車門功能正常。

具體測(cè)試流程如圖5所示。

4.3? 車門故障，隔離對(duì)應(yīng)站臺(tái)門

根據(jù)對(duì)位隔離流程，室內(nèi)測(cè)試車門故障，隔離對(duì)應(yīng)站臺(tái)門時(shí)，可分為以下幾個(gè)步驟。

1）用仿真軟件模擬車輛TIMS，并將仿真軟件接入車載CC，以便向車載CC發(fā)送車門故障消息。

2）在仿真軟件端編寫一組車門故障消息，并將車門故障消息發(fā)送給車載CC。

3）查看車載CC收到的消息，如果車載CC成功收到了車門故障消息，說(shuō)明車載CC與車輛TIMS接口的車門隔離狀態(tài)消息傳輸正常，否則，需要檢查車載CC配置。

4）查看ATS收到的消息，如果ATS收到的消息與車載CC發(fā)送的消息一致，說(shuō)明車載CC已將車門故障切除信息及對(duì)應(yīng)站臺(tái)門隔離命令發(fā)送給了ATS，同時(shí)在ATS調(diào)度界面也會(huì)顯示對(duì)應(yīng)的車門故障狀態(tài)，也同樣說(shuō)明車載CC與ATS接口的車門隔離狀態(tài)消息傳輸正常，否則，需要檢查ATS及車載CC配置。

室內(nèi)測(cè)試時(shí)，無(wú)法模擬站臺(tái)門控制器隔離站臺(tái)門的動(dòng)作，但可以通過查看ATS向站臺(tái)門系統(tǒng)發(fā)送的故障隔離消息，并以此來(lái)判斷車門隔離站臺(tái)門功能正常。

具體測(cè)試流程如圖6所示。

根據(jù)圖5、圖6測(cè)試方案及流程分析設(shè)計(jì)，完成了鄭州地鐵10號(hào)線的室內(nèi)對(duì)位隔離功能測(cè)試，并對(duì)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的軟件缺陷和錯(cuò)誤進(jìn)行了分析和修改，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

5? 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于全自動(dòng)無(wú)人駕駛的地鐵項(xiàng)目，信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了車門與站臺(tái)門的開關(guān)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)車門或站臺(tái)門一方出現(xiàn)故障時(shí)，如果另一方仍將全部打開或關(guān)閉，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)也會(huì)影響列車運(yùn)營(yíng)效率[5]。為了保證列車運(yùn)行效率和乘客的安全，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，當(dāng)站臺(tái)門或車門出現(xiàn)故障時(shí)，需要對(duì)站臺(tái)門或車門進(jìn)行對(duì)位隔離，引導(dǎo)乘客從正常的車門上下列車，保障安全，進(jìn)而也會(huì)提高列車運(yùn)行效率[6]。

雖然室內(nèi)不能完整地實(shí)現(xiàn)車門、站臺(tái)門故障對(duì)位隔離的動(dòng)作場(chǎng)景，但是關(guān)鍵場(chǎng)景的室內(nèi)測(cè)試，可以幫助盡早發(fā)現(xiàn)和糾正系統(tǒng)軟件中潛在的錯(cuò)誤和缺陷，并及時(shí)給予修復(fù)，從而提高軟件的質(zhì)量和可靠性，不僅可以避免這些問題在調(diào)試過程中帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，還可以大幅減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，縮短項(xiàng)目周期，提升調(diào)試效率，縮減項(xiàng)目成本。本文對(duì)鄭州地鐵10號(hào)線全自動(dòng)無(wú)人駕駛項(xiàng)目車門、站臺(tái)門對(duì)位隔離室內(nèi)測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行了描述和分析，為后續(xù)全自動(dòng)無(wú)人駕駛項(xiàng)目對(duì)位隔離功能室內(nèi)測(cè)試提供了重要的參考價(jià)值。

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