关于FAO线路车门和站台门间异物探测的研究

郑志敏

（通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070)

1 概述

全自动运行系统（Fully Automatic Operation，FAO）是新一代城市轨道交通信号系统，其中无司机驾驶模式（Driverless Train Operation，DTO）和无人监督驾驶模式（Unattended Train Operation，UTO）是FAO 中自动化程度最高、日常运营最常用的两种模式。这两种运营模式在列车上均无司机对车门和站台门进行监督，当乘客在上下车时不慎闯入车门和站台门之间的间隙，而此时信号系统判断车门和站台门关闭同时满足其他发车条件，列车将自动运行出站，将对乘客造成严重的人身伤害。为防止上述事故的发生，本文将对FAO 线路中信号系统如何进行车门和站台门间的异物探测并采取安全防护措施作出分析和探讨。

2 场景分析

车门与站台门有重叠的场景发生在列车进站、停站作业、发车作业、列车出站，以下对此4 个场景进行分析，用于明确哪些场景下信号系统需要对车门和站台门间的异物进行探测并自动防护。

2.1 列车进站

列车进站过程中，车门和站台门通常均为关闭状态，车门和站台门之间的间隙不存在闯入的乘客。若此时车门或站台门被异常打开，信号系统的车门或站台门监控功能将立即实施相应的防护措施，通常为施加紧急制动。因此，列车进站的场景信号系统可不对车门和站台门之间的异物进行探测和防护。

2.2 停站作业

列车在站台精确停车后打开车门和站台门，乘客进行正常的上下车作业，乘客进入车门和站台门间的间隙属于正常现象。因此此场景下系统不对车门和站台门之间的异物进行探测和防护。

2.3 发车作业

停站作业结束后，列车自动防护（Automatic Train Protection，ATP）子系统联动关闭车门和站台门，此时可能存在乘客被夹在车门和站台门的间隙中，因此列车启动前车载ATP 应确保车门和站台门间无异物，且满足其他发车条件后才允许发车。

2.4 列车出站

列车在发车作业时，车载ATP 已判断车门和站台门间无异物才允许发车。列车在出站过程中通常车门和站台门处于关闭状态，若此时车门或站台门被异常打开，信号系统的车门或站台门监控功能将立即实施相应的防护措施，通常为施加紧急制动。因此，列车出站的场景信号系统可不对车门和站台门之间的异物进行探测和防护。

综上所述，乘客夹在车门和站台门之间的间隙主要发生在列车发车作业场景下，本文所描述的方案也是针对此场景进行分析。

3 方案介绍

3.1 方案简介

该方案由异物探测系统对车门和站台门间是否有异物进行探测并反馈探测结果至信号系统，信号系统对探测结果进行相应防护。异物探测系统通常采用红外线或激光进行探测，目前该探测系统不能长时间处于工作状态，因此其开始启动探测和终止探测均需要由信号系统发送相应命令。该方案的流程如下：车载ATP 子系统判断满足条件后，向计算机联锁（Computer-Based Interlocking，CI）子系统发送启动异物探测命令，异物探测系统收到CI 转发的启动命令后，开始启动和探测，并将探测结果发送至CI，CI 转发此探测结果给车载ATP，车载ATP 收到无异物且其他条件满足后自动发车，当列车启动后车载ATP 通过CI 向异物探测系统发送终止探测命令；若车载ATP 收到的探测结果为有异物则不允许发车，继续等待直到收到无异物反馈。

3.2 方案详述

3.2.1 接口介绍

车载ATP 与CI 为网络接口，ATP 在进站前一定距离（该距离可配置）与CI 建立通信，列车最大安全前端离开站台后断开通信。CI 与异物探测系统为继电接口，每个站台的异物探测系统均设置以下4 个继电器：2 个动作继电器分别为启动探测继电器和终止探测继电器，常态为落下，由CI 进行驱动吸起；1 个表示继电器即异物检测继电器，吸起表示无异物，落下表示有异物，常态为落下，由CI 进行采集；1 个异物旁路继电器，常态为落下，CI 采集异物旁路继电器状态，当异物探测系统故障后（异物探测系统故障或异物检测继电器故障），由运营人员人工确认无异物时，将旁路开关置为旁路位此时异物旁路继电器受电吸起，当被置为旁路位时异物探测系统将被切除不再工作。

3.2.2 启动探测

车载ATP 判断至少同时满足以下条件后向CI发送启动探测命令，并进入异物探测状态：

1) 处于全自动运行模式（FAM）/蠕动模式（CAM）；

2) 列车停稳停准；

3) 车门/站台门曾处于打开状态；

4) 当前车门/站台门为关闭状态；

5) 收到CI 发送的异物探测默认状态；

6) 未处于异物探测状态。

当列车在站台停准停稳后，若车载ATP 检测到车门/站台门被打开过，则认为车门/站台门曾处于打开状态。若列车在站台未进行过开门作业，且车门和站台门未被异常打开过，乘客通常无法进入车门和站台门之间的间隙，则此时不进行异物探测。

CI 收到车载ATP 的启动探测命令后，才能向该车载ATP 回复异物探测系统发送的探测结果；对于未发送启动探测命令的车载ATP，CI 应向该车载ATP 回复异物探测结果为默认状态。

CI 未处于异物探测状态时，收到车载ATP 发送的启动探测命令，判断距上一次驱动终止探测继电器吸起的时间间隔大于一定值时（该值应不小于最不利情况下CI 采集到异物探测系统因该终止探测继电器吸起而响应的异物检测继电器落下），才可采信该启动探测命令并进入异物探测状态（CI 以站台为单位启动异物探测状态），驱动启动探测继电器吸起。

车载ATP 向CI 发送启动探测命令时，应保证发送时间足以满足CI 能收到该命令；CI 驱动启动探测继电器吸起时，应保证驱动时间足以满足间隙探测系统采集到该继电器吸起状态。

3.2.3 终止探测

车载A T P 进入异物探测状态后，当满足如下一项条件即向C I 发送终止探测命令，并退出异物探测状态：

1) 输出车门/站台门开门命令；

2) 检测到车门/站台门打开；

3) 退出FAM/CAM 模式；

4) 满足发车条件，列车启动。

CI 若判断与当前状态发起车载ATP 通信中断或收到其发送的终止探测命令时，退出异物探测状态（CI 以站台为单位退出异物探测状态），驱动终止探测继电器吸起。

车载ATP 向CI 发送终止探测命令时，应保证发送时间足以满足CI 能收到该命令；CI 驱动终止探测继电器吸起时，应保证驱动时间足以满足间隙探测系统采集到该继电器吸起状态。

3.2.4 探测结果及防护

异物探测系统进行以下条件的判断：

1) 收到CI 发送的启动探测命令并开始探测；

2) 探测系统无故障（异物探测系统未故障且异物检测继电器未故障）；

3) 未检测到异物。

当同时满足以上条件时，异物探测系统判断为无异物，驱动异物检测继电器吸起；或异物探测系统被人工旁路后驱动异物旁路继电器吸起。CI 采集到异物检测继电器吸起或异物旁路继电器吸起判断该站台无异物，否则判断该站台有异物。

对于同一站台（区分上下行）只有一个车载ATP 与CI 建立通信时：若CI 处于异物探测状态，向该站台的车载ATP 发送异物探测真实状态（有异物或无异物）；若CI 未处于异物探测状态，向该站台的车载ATP 发送异物探测默认状态。对于同一站台（区分上下行）有多个车载ATP 与CI 建立通信时，对于该站台的车载ATP：若CI 处于异物探测状态，向当前状态发起的车载ATP 发送异物探测真实状态，向非当前状态发起的车载ATP 发送异物探测默认状态；若CI 未处于异物探测状态，向该站台所有车载ATP 发送异物探测默认状态；CI 收到某车载ATP 发送的启动探测命令后，仅当因该车载ATP 发送终止探测命令或与其断开通信CI 退出异物探测状态后才能响应其他车载ATP 发送的启动探测命令。

车载ATP 对探测结果的处理如下。

1) 收到CI 发送的异物探测结果为无异物：车载ATP 判断满足其他发车条件后自动发车。

2) 收到CI 发送的异物探测结果为有异物：车载ATP 施加紧急制动，禁止列车启动。

3) 收到CI 发送的异物探测结果为默认状态：默认状态车载ATP 视为有异物并施加紧急制动，禁止列车启动。

4) 车载ATP 未启动过探测或者探测过程中，车载ATP 判断与CI 通信中断：此时车载ATP 无法获得异物探测结果，车载ATP 施加紧急制动，禁止列车启动，需人工上车上钥匙缓解紧急制动，并以非FAM/CAM 运行出站。

5) 列车启动前，车载ATP 将持续检测CI 发送的异物探测结果，并按1)至4)进行处理，列车启动后车载ATP 不再对该站台的异物探测结果进行处理。

4 结束语

本文介绍的方案在列车发车作业时能有效的对夹在车门和站台门之间的乘客进行检测并作出安全防护，提高了FAO 系统的安全性和自动化水平。对FAO 系统的功能开发和设计具有一定的参考意义。