广州地铁六号线屏蔽门问号故障分析

2018-07-26王茜

电子元器件与信息技术 2018年5期

王茜

（广州地铁集团有限公司，广东广州 510000）

0 引言

广州地铁六号线采用的卡斯柯URBALISTM信号系统，是基于移动闭塞的CBTC系统，通过双向连续、大容量的车地数据通信，依靠车载、轨旁的安全功能处理器来加以实现。六号线开通以后频繁出现车载信号系统显示屏蔽门问号故障（列车无法正确识别轨旁屏蔽门状态导致的故障现象），严重情况下对正线列车运行的效率造成影响。

1 信号系统中屏蔽门信息传输原理

1.1 子系统间屏蔽门信息传输原理

PSD屏蔽门的状态信息由CBI(联锁子系统)采集后通过DCS（数据通信子系统）发送给车载CC（车载运算单元）、ZC（区域控制器）及ATS(列车自动监控系统)。信号系统与PSD屏蔽门控制系统之间采用继电接口方式，信号系统内部采用无线传输的方式传输屏蔽门信息，正常运营时对车门和PSD屏蔽门同时监控[1]。当CC提供开门授权时，通过无线传输系统发送开关门命令至联锁系统子系统，联锁系统收到命令后驱动相应的开关门继电器实现PSD屏蔽门打开/关闭的控制。从而实现对PSD屏蔽门的联锁控制[2]。

1.2 车载系统对屏蔽门信息处理

车载系统内部设置一个PSD屏蔽门区域，当列车运行至设置区域时，列车与轨旁进行PSD屏蔽门信息交换[3]。

正常情况下车载CC检测到列车不在PSD区域时，输出给DMI（司机显示单元）的PSD显示信息为不显示（No display），故列车在非PSD区域不会检测PSD的状态（状态未知）。而列车进入PSD区域后，CC开始接收联锁发送的PSD状态信息并输出给DMI进行显示，在有门使能的前提下控制车门和PSD的打开和关闭。PSD屏蔽门状态正常的运行数据如图1所示，列车进入PSD屏蔽门区域后一直打问号的运行数据如图2所示。 EOA remain time代表列车无线通信情况，可以看出故障时通信通道良好，移动授权等信息更新正常，判断仅为联锁与列车通信出现异常。TFE代表列车速度，列车在进入PSD屏蔽门区域后就与联锁进行屏蔽门信息交换。Platfrom doors代表屏蔽门状态，故障时状态均为未知unknown，SA PSD cmd代表发出的屏蔽门指令，在故障的情况下屏蔽门动作的指令按照车载系统要求正常发出但屏蔽门不能正常响应列车发出的指令[4]。

PSD屏蔽门状态列车与联锁有一个序列对比请求的过程。如果一次时序校正失败，引起第二次校时，第二次校时超过周期导致所有应用数据被导向安全数据处理，即显示屏蔽门问号，虽然不引发安全问题，但降低了可用性[5]。安全算法仍能通过ZC传输来的信息检测到是否有故障，这也解释了屏蔽门问号的情况下列车不触发紧制，即通信协议不能效验或者效验超时导致列车显示PSD问号，但安全算法保证列车没有真实触发紧制故障，即通信实际正常，只是效验异常[6]。

图1 PSD屏蔽门正常数据Fig.1 Platform Screen Door narmal data

图2 PSD屏蔽门持续问号数据Fig.2 Platform Screen Door error data

2 故障模拟

根据广州地铁六号线PSD屏蔽门问号故障具体情况，六号线二期开通前屏蔽门问号故障较稳定，六号线二期接入系统后，故障数开始明显增高，线路变长，上线列车数量变多从概率上会导致故障上升，但屏蔽门问号故障相对上升幅度较大，综合各项数据分析判断得结论：当设备连接数量超过车载最大连接数量或接近这个值时，会增大连接不成功的概率，导致出现屏蔽门问号概率增大[7]。通过关闭试车线设备测试，发生屏蔽门问号故障有所下降，但起伏较大，故判断该种情况仅可能导致部分屏蔽门问号发生，为预防该种情况导致的屏蔽门问号列车在下试车线后断电重启，避免由于内部数据连接过多造成屏蔽门问号故障。

六号线二期开通后故障数量明显增加，在系统整体设备数量翻倍增长的前提下，考虑到传输数据翻倍增长，导致系统偶发处理能力下降，通过测试判断轨旁传输设备对故障的影响进一步论证。

屏蔽门控制及状态信息在CBI设备及车载CC间进行交换，CBI将PSD屏蔽门状态传输给CC，CC将PSD屏蔽门开关控制指令传输给联锁。

考虑到从信息传输过程中出现故障的可能性对CBI设备及车载CC间进行交换的屏蔽门数据进行抓包分析。数据流向的承载设备涉及车站红单网光交换机、电交换机，联锁交换机，中央红单网交换机[8]。因此需要在以上交换机对涉及端口的数据进行在线抓包。

通过在试车线使用T610车开展CBTC模式下动车测试，并模拟出屏蔽门问号现象，并对系统数据进行抓包。

取消网络冗余，使用单网进行测试：对单网光交换机端口配置访问控制命令，阻断列车单网与试车线联锁的通信，测试该车与ZC通信正常，可CBTC运行[9]。

在第一步操作的情况下，T610车在PSD屏蔽门区域会出现屏蔽门问号。（即试车线CBI设备及T610车载CC间进行屏蔽门数据交换存在异常，因此出现屏蔽门问号），模拟出的屏蔽门问号与运营时出现的屏蔽门问号现象一致（列车可ATO进站，屏蔽门不能联动，出站需转RM模式）。

恢复试车线室内及车载另一网络使之双网冗余，单网光交换机保持1端口T610车单网的访问控制配置，在双网恢复正常的情况下，另一网络内的各项数据传输正常DMI仍显示屏蔽门问号。

保持屏蔽门问号状态，断开室内光交换机单网1端口尾纤，关闭试车线单网，在此情况下，屏蔽门问号恢复。即在双网恢复后，再断开单网，列车既能恢复正常。

测试结论：车载CC与联锁的通信中，仅使用某一网作为主用通信，在此通道出现问题时不会自动切换使用另一冗余网络进行通信。人为强制切换通信网后，屏蔽门问号可恢复正常。

3 PSD屏蔽门屏蔽门问号故障的应急故障处理

PSD屏蔽门打问号故障根据现场实际的车门与PSD屏蔽门联动情况，主要可分为以下两种情况一种为短暂的PSD屏蔽门打问号，车门和PSD屏蔽门可以联动，列车可以正常ATO（自动驾驶）模式出站。该现象属于数据连接瞬间的显示，或屏蔽门区域列车主控CC切换时瞬间出现，该情况不影响运营。一种为进站过程中PSD屏蔽门一直打问号，车门和PSD屏蔽门不能联动，列车不能正常ATO离站，需转RM1（限制模式）离站，影响正线列车运行的效率。

屏蔽门问号故障的故障频率较高，正确的操作处理可有效避免对运营造成的影响。屏蔽门问号时，屏蔽门无法与车门联动，当停站后确认屏蔽门问号故障后需要人工手动操作屏蔽门开关，列车离站时无推荐速度，需人工按压RM按钮转RM1模式运行，选择RM1模式到启动列车离站共有10秒操作时间，在RM1模式下10秒未动车，列车会自动升级至PM（人工驾驶）模式，升级瞬间列车触发紧制，信号屏显示列车未安全停稳，升级到PM模式紧制缓解。此时需要再次按压RM1按钮出站。