城市轨道交通车辆、信号和站台屏蔽门联调联试重要性分析及实施研究

肖彦君 邓文豪

（中国铁道科学研究院城市轨道交通中心，100081，北京∥第一作者，研究员）

城市轨道交通车辆、信号和站台屏蔽门联调联试重要性分析及实施研究

肖彦君 邓文豪

（中国铁道科学研究院城市轨道交通中心，100081，北京∥第一作者，研究员）

根据车辆、信号和站台屏蔽门的设备特点和接口关系，分析了车辆、信号和站台屏蔽门联调联试的重要性。提出车辆、信号和站台屏蔽门联调联试的具体功能测试、实施细则及注意事项，并对试运营前发生的行车故障进行了总结和分析。

城市轨道交通；车辆；信号；站台屏蔽门；联调联试

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

在城市轨道交通线路开通试运营前，需要进行设备系统的联调联试。设备系统的联调联试是对城市轨道交通工程整体系统的工作状态、系统功能和系统间匹配关系进行综合测试、调整、优化和验证，使整体系统性能、功能达到设计要求［1］，为城市轨道交通工程安全试运营提供坚实的保障。

在设备系统的联调联试中，车辆的可靠运行是核心问题，应着重验证车辆运行的相关系统在车辆不同运行速度及不同运营工况下的协调配合情况，并有针对性地进行动态调整，以达到预期的目标。就车辆安全可靠运营而言，车辆是关键，信号是列车安全运营的保障，站台屏蔽门和车辆、信号的良好配合可以有效隔离乘客的乘车区域和候车区域，减少运营安全风险。做好车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试，可以提高运营安全系数、降低运营人员的劳动强度，减少行车的安全事故。

1 车辆、信号和站台屏蔽门设备的特点

1.1 是保证列车安全可靠运行的关键设备

城市轨道交通设备系统的综合性强、技术复杂，各子系统既有相对的独立性又有相互间的密切关联性。城市轨道交通各子系统间相互关联的示意图如图1［2］。从图1中可知：车辆和信号子系统是城市轨道交通的核心设备，轨道、供电、站台屏蔽门、通信子系统是关键设备，其它设备系统是提高城市轨道交通服务品质的保障设备。

图1 城市轨道交通各子系统间相互关联示意图

1.2 采用RAMS评定指标

城市轨道交通运营的服务质量可以反映城市轨道交通设备系统的建设质量。采用可靠性、可用性、可维修性和安全性（RAMS）对城市轨道交通服务表现的评定指标可分为3类。

1）列车服务相关的指标：是评估直接影响列车服务的主要子系统的质量表现指标。例如，车辆、信号、站台屏蔽门、轨道、供电等子系统故障会立即影响列车的服务。因此，车辆、信号、站台屏蔽门的质量好坏将包括在列车服务相关的指标评估中。列车服务相关指标的主要评定依据有：

·列车服务供应

式中：

A——列车服务兑现率；

B——评估期内实际列车旅程；

C——列车评估期内计划列车旅程。

·列车准点率

式中：

D——列车准点率；

E——实际列车旅程（始发站到终点站）；

F——终点站延误大于2 min的列车旅程。

2）车站服务相关的指标：是评估直接影响车站服务的主要子系统的质量表现指标。例如自动检票机、自动扶梯等的故障会直接影响乘客的进出站，这些子系统的质量表现指标包含在车站服务相关的指标中。

3）乘客舒适度相关的指标：是评估直接影响乘客舒适度的主要子系统的质量表现指标。例如，列车车厢温度是否合适等与乘客的舒适度直接相关，这些子系统的质量表现指标包含在乘客舒适度的相关指标中。

列车服务相关的指标是城市轨道交通运营的核心服务指标，车站服务相关的指标和乘客舒适度相关的指标是城市轨道交通运营的辅助性指标。

1.3是确保列车正常运营的主要设备

根据已开通的国内外城市轨道交通线路的运营经验表明，在列车服务相关的指标中，影响列车正常运营的主要设备有轨旁信号、车载信号、车辆、站台屏蔽门、轨道和供电等。不同的设备，其故障对列车运营的影响大小也有所不同。相关数据表明：在设备故障对列车旅程延误影响的权重中，信号占38%、车辆占12%、站台屏蔽门占4%［3］。

1.4在试运营前的评估工作中所占的比例最大

在试运营前的试运行最后20天，应对列车运行图兑换率、列车正点率、列车服务可靠度、列车退出正线运营故障率、车辆故障率、信号故障率、供电故障率和站台屏蔽门故障率等8大项目的具体参数指标进行检查［4］。其中，跟车辆、信号和站台屏蔽门相关的有7项。

车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试是试运行的前期工作，做好其联调联试，提高相关系统在试运行期间的可靠性、可用性，对顺利通过试运行考核进入试运营将起着至关重要的作用。

2 车辆、信号和站台屏蔽门之间的接口分析

车辆、信号和站台屏蔽门之间的接口要求包括机械、电气、功能需求和电磁兼容等技术要求。在项目实施中，通过相关系统的产品设计（提出接口要求）、供货分工、安装分工、接口测试、单体调试和联调联试等阶段实现接口功能。

车辆通过与信号的接口实现列车在各种行驶模式下的安全运行。其行驶模式包括自动列车运行（ATO）模式、列车自动防护（ATP）监控下的人工驾驶模式、限制人工驾驶模式和切除模式等。车载信号系统的设计须与车辆牵引及制动系统的设计互相协调，使得列车在车载信号设备的控制下，在ATO模式下，能满足列车在所有车站的停车精度要求；车载信号系统与列车的牵引、惰行、制动及监测系统间应进行有机的、紧密的联系，满足各自的技术指标要求，实现对列车实时、有效、精确的控制。

车辆与站台屏蔽门的接口功能主要是通过车载信号系统和地面设备与站台屏蔽门的接口实现的。车载控制单元设备将车门的开、关命令传送到轨旁，通过轨旁信号设备与站台屏蔽门的控制接口来控制站台屏蔽门，实现站台屏蔽门与车门的同步开、关控制，并保证站台屏蔽门开、关门的安全。为防止列车车门未经许可而开启，只有在车站指定停车区域且列车停稳时才能允许开、关车门。当ATP检测到列车在规定区域正确停靠站台、车速为零，且切除（断开）了牵引性能信号时才允许打开车门。当停站时间结束、司机按压关门按钮或ATO输出关门命令后，ATP将关门控制命令传送到地面，地面信号设备关闭对应的站台屏蔽门。地面信号锁闭监督站台屏蔽门的关闭状态，只有检测到站台屏蔽门关闭并锁闭后，才允许发送出站信号；车载控制单元检测到车门全部关闭并锁闭后，才允许列车发车。这样，通过车载设备和地面设备的共同控制，实现站台屏蔽门与车门的联动控制功能和安全保护功能。

信号对站台屏蔽门的安全监督和控制分别由ATP和ATO来实现。ATP负责监督站台屏蔽门的安全开、关，ATO负责站台屏蔽门与列车车门开（关）的同步。ATP确认列车停在规定的停车窗内才允许ATO向站台屏蔽门系统和列车发出开门指令；ATO在向站台屏蔽门和列车发出关门指令后，ATP在收到站台屏蔽门及列车门关闭确认信号后才允许列车离站。信号供货商应负责与车辆供货商及站台屏蔽门供货商协商，共同保证列车车门与站台屏蔽门开、关的匹配。

车辆、信号和站台屏蔽门之间的接口数量与接口实现功能多，接口形式多样，而且对接口功能的稳定性和可靠性的要求高。另外，车辆、信号和站台屏蔽门又是行车相关的关键设备，这就决定了车辆、信号和站台屏蔽门是联调联试的重点和难点。

3 车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试

3.1 车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试实施细则

城市轨道交通系统设备联调联试是在各系统完成安装、单个系统调试完成后，对所有设备进行的系统之间的联合调试。车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试是联调联试中与列车安全运营相关的重要部分，其效果是直接影响到城市轨道交通试运营前可靠性综合测试是否通过的关键因素。

按照车辆、信号和站台屏蔽门的功能特点，功能调试主要包括：车辆与自动监控系统、车辆自动防护系统、车辆自动驾驶系统的调试；车辆牵引、辅助系统对信号系统的干扰调试；车载设备与车下设备的信息传输调试；车辆的停车精度调试；信号对车辆的行车控制、对站台屏蔽门的开关门控制等调试。按其功能接口的内容，车辆、信号和站台屏蔽门的联调联试组成项目如下：①列车自动操作联试；②列车ATP监控人手操作联试；③列车限速操作联试；④列车紧急制动联试；⑤由车站控制列车运行联试；⑥列车与站台屏蔽门联试；⑦ATO停车精度联试。对上述每个联调联试的组成项目编写操作细则。每个测试操作细则包含联调测试的目的、联调的前提条件、测试的主要内容和参与联调人员的主要分工、相关记录表格文件和联调评估报告等。

现以列车与站台屏蔽门联试为例，编写联调联试操作细则的主要控制项如下：

1）联试内容：如，列车到站停车后，在正常模式和非正常模式下进行开/关站台屏蔽门操作功能联试。

2）联试目的：如，确认试验列车信号系统与每个车站站台屏蔽门系统的接口功能是否正确，是否满足运营需要等。

3）参考文件：相关合同和设计文件（用来提高功能测试细则的针对性）。

4）联试前提条件：提出功能联试前应具备的前置条件。如，信号系统已通过系统动态测试，ATO站台停车精度满足设计要求等。

5）联试准备及必需的设备仪表：进行调试前人员的安排，分工和需要准备的设备仪表等。

6）联试程序：制定从联试开始到联试完成的一整套流程图。

7）联试内容及参加人员的具体任务：根据线路实际情况划分具体联试内容，各相关人员的分工配合，编写联试记录表格等。其联试内容如，停站时间到—司机在司机室关门—站台屏蔽门关闭—向ATC系统发送“站台屏蔽门锁闭好”的安全信息—列车正常启动。

8）联调总结评估：根据现场的实际联试情况做好记录，对联试结果进行评估，完成联调的评估报告。

9）联调联试资料的提交和保存：将联调联试记录及对联调联试结果进行分析评估，提交给相关人员，并保存。

所有以上联调联试实施细则的主要控制项需有安全措施和故障、事故的处理程序，以确保联调联试的顺利实施。

3.2 车辆、信号和站台屏蔽门联调联试的问题分析

根据城市轨道交通联调联试的实践经验，对以下问题需要重点关注。

1）车辆的停车精度：这一直是乘客上下车较为敏感的因素，成为乘客衡量城市轨道交通技术发展水平的指标之一。车辆停车需要进行的调试内容包括信号与车辆制动停车精度的配合调试，ATO模式站台停车精度调试，信号与车辆的电磁兼容性能指标调试。

2）协调试验：包括车辆与信号控制的协调试

验，列车的运行时分间隔考核试验（满足最短列车间隔时间）。进行此项协调试验可进一步考核信号、站台屏蔽门和车辆的运行特性是否能满足列车控制和运行时间间隔的要求，并给以调整。

3）反复调试：通过反复调试，验证车辆、信号、站台屏蔽门是否已达到地铁列车正常运营的各项要求，是否达到乘客乘坐地铁列车的安全性、舒适性和平稳性的基本要求。城市轨道交通设备系统多，部分系统之间存在干扰现象，应当首先考核车辆、信号和站台屏蔽门工作稳定性和可靠性。这必须经过多次重复调试和反复验证，才能达到目的。

4）信号不稳定：各种信号在调试初期都不稳定。这包括列车自动控制（ATC）系统、ATP系统、连锁系统等，都会在不同的情况下发生运行不正常问题。这将干扰试运行的实施，对最后的可靠性测试产生不好的影响，所以，在联调联试阶段需充分考虑信号的不稳定性。

4 开通试运营前的行车故障分析

城市轨道交通线路在联调联试结束后进行试运行，即通过不载客列车运行，对运营组织管理和设施设备系统的可用性、安全性和可靠性进行检验。试运营是对城市轨道交通整体系统可用性、安全性和可靠性经过试运行检验合格后，在正式运营前所从事的载客运营活动［4］，一般需要根据试运行的数据进行开通试运营前的评估，以确定是否能进行试运营。

以某市近期开通的轨道交通线路1、线路2和线路3试运行期间的数据为例，对按图试运行的列车运行图兑换率、列车正点率、列车掉线率、列车服务可靠度和设备故障率进行数据分析，以统计按图试运行期间发生直接影响开通试运营行车故障事件的数据（见表1～3）。其中，阶段I，阶段II和阶段III分别为线路试运行期的初始阶段、中间阶段和最终阶段。

表1 线路1在试运行期间直接影响开通试运营的行车故障次数统计

表2 线路2在试运行期间直接影响开通试运营的行车故障次数统计

表3 线路3在试运行期间直接影响开通试运营的行车故障次数统计

线路1、2、3的故障是各自发生的，没有相关性。在进行3条线路的统计分析中认为，线路1、线路2和线路3发生故障的权重各占1/3，则表1、表2、表3可得车辆故障占比为（11/88+15/66+3/9）×1/3 ×100%=22.9%，统计各行车故障类型所占的比例见图2。

图2 影响行车的故障类型所占比例

分析直接影响开通试运营的行车故障事件是试运营前的重要工作，也是试运行报告的主要内容。在影响开通试运营的行车故障事件中，车辆、信号和站台屏蔽门的故障比例达93.5%。

5 结语

设备系统的联调联试是城市轨道交通工程建设阶段向运营阶段安全、有序过渡的关键环节，做好该项工作，有利于今后城市轨道交通运营的维护和提高设备系统间的功能匹配性，并能积累运营期应急处理的经验。根据住房和城乡建设部制订的相关标准，与列车安全运行相关的设备系统的可靠性指标成为城市轨道交通线路是否能试运营的关键指标。在我国城市轨道交通全面发展之际，做好设备系统的联调联试，特别是车辆、信号和站台屏蔽门间的联调联试对保障运营安全、减少运营风险和使城市轨道交通保质按时地开通试运营具有重要作用。

［1］ 王澜.城市轨道交通联调联试技术与工程应用［M］.北京：中国铁道科学出版社，2013.

［2］ 孙宁.城市轨道交通系统总联调［M］.北京：中国铁道科学出版社，2011.

［3］ 夏利华.行车准点率与RAMS可靠性的相关性［J］.都市快轨交通，2010（1）：68.

［4］ GB/T 30013—2013城市轨道交通试运营基本条件［S］.

［5］ 李素莹.首条城市轨道交通线路开通试运营筹备规划研究［J］.城市轨道交通研究，2012（8）：29.

国务院办公厅印发《关于支持铁路建设实施土地综合开发的意见》

新华社北京8月11日电国务院办公厅近日印发《关于支持铁路建设实施土地综合开发的意见》（以下简称《意见》），要求按照改革铁路投融资体制、加快推进铁路建设的要求，实施铁路用地及站场毗邻区域土地综合开发利用政策，支持铁路建设，促进新型城镇化发展。

《意见》要求，在支持铁路建设实施土地综合开发的过程中，必须坚持支持铁路建设与新型城镇化相结合、政府引导与市场自主开发相结合、盘活存量铁路用地与综合开发新老站场用地相结合的原则。

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）