城市轨道交通全自动驾驶列检库、洗车库的车库门安全防护方案*

张 强 张 扬 刘 波 孙军国 高国栋

（交控科技股份有限公司，100070，北京∥第一作者，高级工程师）

车辆段、停车场是城市轨道交通中列车检修、日常维护及保养的作业场地。停车场通常包含停车列检库和洗车库，其中列检库中每个股道设置1个车库门，洗车库两端分别设置1个车库门，完成诸如轮对检查、融冰除雪以及列车清洗等作业。在整个列车作业过程中，需要对车库门进行开关控制，传统车库门控制过程需要人工参与，由于人的主观因素或操作方法不当，使作业过程效率低下且存在安全隐患。

全自动无人驾驶系统是指在无司机参与的前提下，列车在控制中心的统一控制下实现全自动运营，自动实现列车休眠、唤醒、准备、自检、自动运行、停车、开关车门，以及在故障情况下实现自动恢复等功能。信号系统是保证列车检修、洗车作业以及行车安全的基础。该系统要求列车提高发车频率、减少发车时间间隔，以确保列车保持最佳安全性能，提高乘客的舒适度。在信号系统设计过程中，需考虑计算机联锁与列检库、洗车库的接口功能和逻辑关系。

1 全自动驾驶联锁子系统新增功能及接口模式

1.1 全自动运行区域中车库门的联动功能

全自动驾驶联锁子系统与车辆段、停车场全自动运行区域的车库门电机控制电路以硬线接口，联锁子系统接收车库门的状态，并传输至综合自动化系统（TIAS）。门电机接收联锁的命令控制车库门的开启与关闭。信号系统增加与全自动运行区域中车库门的接口，实时监测车库门的状态，并向车库门发送开门和关门命令。信号系统采集车库门状态，仅当车库门处于打开或锁闭状态时，信号系统才可以办理进库/出库进路和开放进库/出库信号机。车载信号设备只有收到信号系统发送的车库门打开状态信息时，才允许列车进行动态测试。信号系统自动或根据调度员指令驱动车库门打开或关闭。车库门具备本地控制门开关的功能，同时车库门系统将远程开关或本地开关的切换开关状态发送给信号系统。

1.2 全自动洗车功能

全自动驾驶联锁子系统与车辆段、停车场全自动运行区域的洗车机以硬线接口，接收来自洗车机的洗车线状态和清洗模式并传输给综合自动化系统。信号系统增加自动洗车模式及其与洗车机的接口。洗车作业前，通过调度人员人工排列进路或设置目的地码将列车调到洗车线。停在洗车线上的列车由人工通过现地工作站启动进入洗车过程。洗车库中环境潮湿，洗车库所在轨道区段不设置轨道电路，可考虑在洗车库所在区段设置计轴器等其他列车检测设备，以保证计算机联锁系统可以实时检测到车辆位置。在此前提下，洗车库值班员只需在办理洗车作业之前，与行车值班员确认能否洗车即可。

2 全自动驾驶联锁逻辑分析及方案设计

2.1 车库门作业分析及防护原则

2.1.1 车库门开门

（1）洗车库开门。根据洗车计划，信号系统向洗车库门发送开门命令，若联锁检查条件满足则车库门打开；若车库门超过规定时间未打开，则在行调工作站报警。

（2）列检库开门。当列车出库时，根据派班计划，信号系统发送列车唤醒命令，同时向车库门发送开门指令。行调工作站也可分批次采用人工打开库门。列车汇报静态测试完成后，若对应库门未打开，A列位列车不进行列车级动态测试，同时向中心车辆调度工作站、行调工作站报警。列车回库时，根据回库计划，若库门处于关闭状态，信号系统发送开门命令。若发送开门命令后，超过规定时间库门未打开，则在行调工作站报警。

2.1.2 车库门关门

一批次连续洗车计划完成后，行调工作站提示是否关闭洗车库门，行调工作站确认后信号系统向洗车库门发送关闭命令，洗车库门自动关闭；当列车均出库后，行调工作站可分批次提示是否关闭库门，行调工作站确认后，信号系统向洗车库门发送关闭命令，洗车库门自动关闭；当列车均回库后，行调工作站提示是否关闭库门，行调工作站确认后信号系统向库门发送关闭命令，库门自动关闭；信号系统发送关门命令后，若库门超过规定时间仍处于打开且锁闭状态，则在行调工作站报警。

车库门关门动作可能导致危险，需采用安全设备防止发出错误的关门指令。列检库门的防护范围及信号机位置如图1所示。图1中，列检库库门的“防护进路”范围为JK1（A列位列车的进库信号机）至JK1B（B列位列车的进库信号机）；列检库门的“防护信号机”为CK1B（B列位列车的出库信号机）、CK1A（A列位列车的出库信号机）和JK1；列检库门的“相邻区段”为1AG（A列位列车停车股道编号）和2G（股道编号）。

洗车库门防护范围及信号机位置如图2所示。图2中，列检库门的防护进路范围为JK1至车档；列检库门的防护信号机为CK1B和JK1、JK1B；列检库门的相邻区段为1BG（B列位列车停车股道编号）、XCG（股道编号）和1AG。

允许车库门关门的防护原则为：当接收到关库门指令时，首先关闭防护信号机；再向调度中心、行调工作站报警；然后由人工取消防护进路后关闭车门。防护进路检查条件如下：

图1 列检库门防护范围及信号机位置示意图

图2 洗车库门防护范围及信号机位置示意图

（1）当防护进路有列车占用时，仅当本区段SPKS（工作人员防护钥匙开关）无效、占用列车为通信车、列车的位置已出清车库门相邻区段且其运行方向为远离库门方向，或当列检库位A占用（即列车可能在库位A休眠或者处于清扫状态）、列车处于切除牵引或紧急制动状态且速度为零时可以关闭库门。

（2）当防护进路均空闲时，且仅当本区段SPKS无效时可以关闭库门。

除上述两种情况外，均不允许关闭库门。

2.2 车库门场景分析

车库库门场景如图3～6所示。图3中，当防护进路空闲，可关闭库门。图4中，当防护进路占用，但列车未占压车库门相邻区段，且列车运行方向为出库方向，可关闭库门。图5中，当防护进路空闲，可关闭库门。图6中，当列车在库内进入清扫作业、切除牵引且速度为零时，允许关闭库门；当列车唤醒且静态测试完成后，库门打开，动态测试完成，准备出库运行，列车无紧急制动或切除牵引状态，不允许关闭库门。此时，若轨道交通控制中心申请关闭库门，CK1A信号机关闭，移动授权撤回至信号机处；同时若CI（计算机联锁）向ZC（区域控制器）发送关闭库门申请（同时库门的状态为打开），ZC应回复不允许关闭库门；若此时库门状态为非打开且锁闭状态，ZC应向列车发送紧急制动命令，此时列车状态为紧急制动状态。

图3 场景1（列车未进入防护进路）

图4 场景2（列车远离）

图5 场景3（列车已入库）

图6 场景4（列车未出库时关门）

此外，当防护进路占用，列车非远离库门时，若轨道交通控制中心下发关闭库门命令，则不允许关闭库门；当列车占压列检库位A，此时列车处于非紧急制动且切除牵引状态时，不允许关闭库门；当列车占压车库门相邻区段，且正在运行经过库门，不允许关闭库门；列车占压列检库位AG，且未处于切除牵引或紧急制动状态时，不允许关闭库门。

2.3 洗车库门场景分析

当列车占压防护进路，但列车运行方向为入库方向，此时不允许关闭库门，如图7所示。当列车占压防护进路，但列车运行方向为出库方向，此时允许关闭库门，如图8所示。当列车折返换端后，轨道交通控制中心下发关闭库门指令，CI关闭信号机CK1B，若检查到1BG处有列车占用，按照正常作业规则，此时无论列车处于任何状态均不允许关闭库门（如图9所示）。

当列车准备进入洗车库时，轨道交通控制中心下发关闭库门指令，CI关闭信号机JK1B，若检查到列车位于洗车库门相邻区段1AG上时，不允许关闭车库门；当列车进入折返轨且尚未折返换端，轨道交通控制中心下发关闭库门指令，若CI检查到列车位于洗车库门相邻区段1BG上时，不允许关闭洗车库门；当列车位于洗车库内且占压洗车库线，则此时列车无论处于任何状态均不允许关闭库门。

2.4 车库门控制流程实现方案设计

图7 列车处于洗车库门入口位置

图8 列车驶离洗车库

图9 列车折返换端

车库门控制流程设计如下：

（1）TIAS（行车综合自动化系统）根据收发车计划及调度操作将开关门命令发给停车场CI；

（2）停车场CI根据库门状态、进路状态及列车状态判断是否允许发出关闭库门指令；

（3）停车场CI综合TIAS的指令和CI处理的允许关门指令状态并进行处理后，输出开启或关闭库门指令；

（4）开关车库门指令通过库门控制器分别控制各个库门的PLC（可编程逻辑控制器）；

（5）各个车库门的PLC控制车库门的打开或关闭；

（6）库门系统将库门全都打开的状态通过硬线发送给停车场CI，CI再将采集状态实时发送至TIAS；

（7）库门系统提供旁路开关，当库门实际打开而无法提供打开状态至CI时，通过旁路开关发送库门打开状态至CI；

（8）当远程自动开关库门无法实现时，可通过列检库运转值班室的开关门按钮硬线驱动库门的开关。

3 工程应用

本文提出的车库门联锁方案目前已应用于北京轨道交通燕房线。燕房线连接燕房组团和良乡组团，服务于房山新城西部地区，且设置了阎村北停车场1座。燕房线采用全自动无人驾驶系统，停车列检库按远期6节编组的条件设计9条股道；股道采用尽端式布置，每股道2列位，共计18列位。停车列检库各线均要求接触轨入库（分段设置），且每个列位均单独装有分段隔离开关及其联锁装置、报警音响和标志灯，列车全自动运行区域在原则上为无人作业区。在停车列检库内划分了多个保护分区，每2股道设置1个保护分区，并用铁栅栏隔离，从而实现物理隔离。在车库内设置SPKS开关，可禁止相应分区中的车辆运行和库外车辆驶入库中。按照无人驾驶的条件，停车列检库的库门需要列车TIAS根据派班计划，提前30 min在停车场行调工作站提醒工作人员打开列检库门；TIAS根据派班计划，按规定时间自动触发办理出库进路；CI收到办理出库进路命令，且检查车库门是否打开等联锁条件满足后，办理出库进路，出库信号机开放允许信号。

4 结语

目前，国内全自动无人驾驶的城市轨道交通线路较少，车辆段、停车场纳入全自动无人驾驶控制和管理的实际经验还不丰富。本文通过车库门场景分析及其防护原则对联锁逻辑方案进行了设计，方案中增加了相应的安全防护措施，满足了全自动无人驾驶的设计要求。通过实际工程测试应用，本方案提高了列车出库、回库及洗车作业的效率，提高了车辆段、停车场列车及操作人员的安全。

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