城市轨道交通列车控制系统与屏蔽门接口常见问题

曹启滨

曹启滨:北京市地铁运营有限公司通信信号公司 助理工程师100088 北京

城市轨道交通普遍采用站台屏蔽门设备，信号系统需要采集屏蔽门的状态作为列车允许进出站的必要条件，因此，就存在列车车载信号设备与屏蔽门的接口，而此接口也恰是当前轨道交通信号系统中常见的典型故障点。现对该接口的常见问题、分析方法和处置措施进行阐述。

1 轨道交通信号系统与屏蔽门

当前城市轨道交通普遍采用了基于无线通信的移动闭塞信号系统——CBTC。该系统通常分为列车自动控制系统 (车载ATC)和地面 (轨旁)信号设备二大部分。车载信号设备通过定位信标、无线通信网络实现列车与地面信号系统的信息交换，实现控制中心、车站对列车的实时掌控。

轨道交通运输安全至关重要，而轨道交通运输的安全防护大部分功能是靠信号系统实现的。因此屏蔽门设备对运营的安全影响以及防护措施，也需要融入在信号系统中得以体现。

随着轨道交通客流量提升，运营列车密度不断增加。为了有效防止乘客及物品坠落轨道区域影响列车运行安全，当前众多新建地铁、城铁车站都安装了屏蔽门或站台安全门，实现站台区域和轨道区域的物理隔离。

在地下车站，常见的是与站台同高度的屏蔽门，增加了站台与列车的环境隔离，减少列车行进中粉尘、列车空调排气对站台环境的影响。

2 信号系统对屏蔽门的控制及防护

列车在ATC控制模式下进入车站减速停车，车载信号系统需要采集列车零速停稳条件，用于判断列车是否安全停车;还需要采集列车停准位置信息，用于确认列车是否在与屏蔽门的对应位置内安全停靠，确认列车牵引被切除、保持制动施加、在屏蔽门区域对准以后，车载信号系统通过车-地无线通信单元与地面信号联锁设备通信，实现车门和屏蔽门的联动控制。此时列车乘务员按压列车控制台上的开关门按钮，便可以实现车门和屏蔽门的同时开启和关闭。在具备ATO自动运行时，车门和屏蔽门还具备自动开关功能。

信号系统对屏蔽门状态具备防护功能。当站台无车，如果屏蔽门意外打开或屏蔽门的锁闭状态丢失，将通过联锁将屏蔽门信息送给进站前的有源信标，并通过车-地无线通信送给正在接近的列车，使接近该站列车的移动授权缩短至站台外部，列车进站前停车。对于已经接近的列车无法实现站外停车的，将立即施加紧急制动。对于要出发的列车，如果屏蔽门状态丢失，将禁止列车启动，已经启动的列车会紧急制动，通过列车ATC控制系统将列车扣停，最大限度地实现对屏蔽门状态的安全防护。

3 涉及屏蔽门的运营故障分析

3.1 进站过程中无移动授权使列车紧急制动

CBTC移动闭塞运营的列车没有固定闭塞的轨道区段分割，而是通过判断前后车追踪距离、联锁、车站位置等信息点作为获得移动授权的依据。有的资料上将这些影响列车移动授权的因素称为冲突点 (perturbation point)，将距离列车最近的一个冲突点的状态直接作用在列车上。在列车接近站台时，需要检测站台区段是否出清、有岔区段道岔是否正常锁闭、接车进路是否触发，同时还需要检测站台屏蔽门是否锁闭正常、站台紧急关闭按钮是否被触动等条件。

在列车进站过程中，由于进站瞬间列车速度还比较高 (通常CBTC-ATO自动运行的进站速度为48 km/h)，会引起较大的震动，在地下车站还伴有明显的活塞风，震动和活塞风可能影响到站台屏蔽门的锁闭状态，造成屏蔽门机械机构行程开关触动，从而丢失锁闭状态信号。信号系统需要采集站台24扇屏蔽门 (以6节车编组为例)的状态，只要有1扇屏蔽门状态丢失就会使联锁丧失屏蔽门锁闭状态信息，从而使列控系统收到屏蔽门意外打开的信息而触及紧急制动停车。

3.2 ATO停车后车门与屏蔽门位置偏差过大

ATO自动运行停车有时候会出现停车位置与屏蔽门存在偏差，常称为“不对标”。按照不对标的程度分为2种:①停车不准但可以开门;②不对标偏差较大，需要人工再牵引实现人工对标。此外，按照不对标的方向，可分为停车不到位的“欠标”和停车过位的“过标”2种。

停车不对标的原因既包括ATC自动运行参数设置不合适，需要结合车辆特性做试验来采集并修正，还包括供电专业吸收列车回馈制动电能能力的灵活程度不合适、列车满载率变化(车重变化)、列车定位精度不高等多种因素，涉及车辆、信号、供电等多个领域，需要在开通后不断结合运营实际进行参数广泛、精密的采集，并对ATO制动参数不断改进完善。一般新线磨合成熟后，各参数采集准确、算法合理，就能够逐步解决不对标问题。

3.3 列车在规定位置停车后无法实现车门和屏蔽门的联动

列车在屏蔽门区域停车后，不能实现车门和屏蔽门的联动控制。针对这类现象常从2方面考虑，有可能是车门和屏蔽门均不开，也可能屏蔽门和车门单方面不联动。

如果车门和屏蔽门都无法开启，应判断是否停车到位、牵引切除和制动施加是否到位、开门按钮是否正常得电。上述几点中除停车是否对位以外，其余情况乘务员在驾驶现场均无法识别，仅能够通过ATC降级 (RM人工受控或EUM非限制人工驾驶)开车门，并通过站台端门内的按钮开关屏蔽门。故障点的判别需要待列车回库后，由ATC车载维修人员通过调阅故障时段的车载记录日志来解读原因，并与车辆检修单位共同查修。

如果是车门和屏蔽门单方故障，一般较易明确问题所在。如果部分门故障不联动，应由车门或屏蔽门的维修单位去查找原因;如果是全列车门不动而屏蔽门正常，应由车辆部门检查开关门按钮与车门动作机构的连线;屏蔽门全列不联动，则是最为复杂的现象。若是单列车逐站均不正常，应属于车载信号无线单元接收不良，此时不仅屏蔽门不联动，区间CBTC也会有掉码引起紧急制动发生;如果是在同一车站各次列车均发生屏蔽门不联动，则需要检查该站信号无线覆盖、屏蔽门与联锁接口配线和继电器等，来查清故障点并精确维修到位。

3.4 车门关闭后无发车移动授权或发车中产生紧急制动

列车正常关闭车门和屏蔽门，发现车载信号显示单元上速度授权依然为0，ATP不能发车或在发车时掉码，该现象与列车进站时屏蔽门状态丢失相同。如果是屏蔽门未锁闭到位，则在车载显示单元、车辆显示单元上均会有提示，要求司机再确认，确认正常仍无码的，需要互锁解除发车;发车过程中产生紧急制动的，也可能是屏蔽门锁闭丢失造成。类似问题需要通过车载日志调阅分析。

［1］ 李秀艳．西安地铁2号线信号系统与屏蔽门系统接口分析［J］．现代城市轨道交通，2010(05).

［2］ 付文刚．信号系统与屏蔽门系统的逻辑与控制［J］．城市轨道交通研究，2009(04).

［3］ 徐新玉．屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用［J］．现代交通技术，2011(03).