城市轨道交通全自动运行系统中的列车车门控制技术

陈 宁

(上海富欣智能交通控制有限公司，201203，上海∥工程师)

太原轨道交通2号线信号项目采用上海富欣智能交通控制有限公司自主研发的JeRail CBTC(基于通信的列车控制)全自动运行(FAO)信号系统，于2020年12月正式开通运行，实现了GoA4(自动控制等级4)的列车控制。与以往GoA2、GoA3的列车控制相比，JeRail CBTC FAO系统具备了列车自动唤醒检测、自动出库、FAM(全自动运行模式)自动运行、全自动折返、自动化洗车、车辆自动回库休眠等一系列全自动运行功能。系统还提供了一整套远程控制命令，实现故障设备的远程重启，车辆关键故障的报警、复位及旁路设置，全面提高了系统的故障处理和应急响应能力。太原轨道交通2号线信号项目首次应用了基于云平台的ATS(列车自动监控)与综合监控深度集成方案，实现了分散系统资源的集中控制，运营人员可在统一界面获取所有专业信息，以满足全方位的自动化运营管理及维护需求。

FAO模式的高度自动化和运营场景的复杂化，给ATP(列车自动防护)系统、ATO(列车自动运行)系统、车载设备与中央控制系统的联动配合，以及车载与车辆的集成控制提出了更多挑战。本文基于太原轨道交通2号线信号系统的实现，着重对列车在FAO模式下和车载控制器(OBCU)在正常情况下，以及车门、站台门故障失效情况下的门控技术做完整介绍。

1 常用的列车车门控制策略

太原轨道交通2号线项目支持从受限制的人工驾驶模式(RM)到点式列车控制(ITC)、FAO的全等级列车运行模式。其主要分为4类(见表1)，根据不同的列车驾驶模式，开、关门控制方式有不同的设置。

表1 不同驾驶模式下的开、关门控制方式Tab.1 Door opening/closing control under different driving modes

在人工开、关门控制方式下，司机通过有效按压激活侧驾驶室的开、关门按钮来控制车门。而在自动开、关门控制方式下，OBCU通过车门控制相关的列车线向车辆发送门控命令，同时车辆通过车门状态列车线向OBCU实时上报车门关闭锁闭状态。由于OBCU采用2乘2取2的双端冗余配置，A端车载设备作为主用时发出的左、右侧门控制命令与B端车载设备的左、右侧控制命令相反;车辆向OBCU传输的车门状态对于A、B端车载设备的左、右侧也是相反的。如图1所示，MC1(A端)输出的左门控制命令(DOLC(打开左侧车门命令)、DCLC(关闭左侧车门命令))与MC2(B端)输出的右门控制命令(DORC(打开右侧车门命令)、DCRC(关闭右侧车门命令))的列车线交叉连接，MC1(A端)输出的右门控制命令(DORC、DCRC)与MC2(B端)输出的左门控制命令(DOLC、DCLC)的列车线交叉连接，实现了双端车载设备的冗余控制。

图1 车门控制电路原理图Fig.1 Train door control circuit schematic diagram

2 FAO场景中的车门控制流程

2.1 上电时的门控电路检查

在FAO模式下，无论车门模式选择开关处于什么位置，系统默认列车车门始终为“全自动开、关门”控制模式，车门的开、关完全由OBCU触发。因此，在列车收到唤醒命令后，OBCU与车辆执行联合自检的过程中，需要进行列车关键功能的测试，通常包括:激活驾驶室测试，紧急制动测试，车门控制测试，机械自检，牵引制动动态测试等。在车门控制测试中，OBCU依次发出左门使能、开和关左侧车门和右门使能、开和关右侧车门的命令，并校验车门状态是否依据发出的车门控制命令正确变化，以确保车辆投入运营前的良好状态。

2.2 停站期间的开、关门控制

如图2所示，在FAO系统中，OBCU除了具备通用的门使能及开、关门命令，还增加了门抑制安全列车线(LDHC(左侧车门抑制命令)、RDHC(右侧车门抑制命令))，对车门抑制状态进行控制。当列车处于非FAO模式时，OBCU始终输出门抑制释放;当列车处于FAO模式时，门抑制默认施加。FAO模式下列车在站台对准且满足停站开门条件时，OBCU将需要开门侧的“门使能”信号与“门抑制释放”信号同时给出并发送开门命令(开门命令通常持续输出1 s)，车辆门控器响应开门命令打开车门并联动站台门打开。停站倒计时结束后，OBCU自动发出关门命令(关门命令通常持续输出1 s)，车辆门控器响应关门命令关闭车门并联动站台门关闭。OBCU在获得所有车门关闭并处于锁闭状态的信息后，检查其他发车条件均满足时，撤销“门使能”的同时输出“门抑制施加”信号。车辆具备发车条件后车门抑制始终处于施加状态。

图2 车门抑制状态控制电路原理图Fig.2 Train door inhibit status control circuit schematic diagram

3 故障场景下的门控操作

3.1 车门紧急解锁逻辑

列车每扇车门上方设有1个紧急手柄，在系统故障、车辆火灾等紧急情况下，乘客能够通过旋转紧急手柄将车门打开，进行疏散逃生。

1)区间非零速解锁。当列车处于FAO、AM、CM状态时，在区间运行且处于非零速时，若车门紧急手柄被旋转至“解锁位”，车辆断开车门锁闭回路，但车门关闭回路仍然保持;车辆门控器发送“紧急解锁请求信号”给TCMS(列车监控管理系统)，TCMS转发给OBCU(同时TCMS触发附近的车载CCTV(闭路电视)，激活车门附近的乘客紧急对讲，方便OCC(运营控制中心)了解列车上的情况)，OBCU检测到车门锁闭状态丢失的情况下，列车将继续运行至下一站，打开车门不关闭，等待人员上车处理。

2)站台区域非零速解锁。当列车处于FAO、AM、CM状态时，在站台区低速运行时，当车门紧急手柄被旋转至“解锁位”，车辆断开车门锁闭回路，但车门关闭回路仍然保持;车辆门控器发送“紧急解锁请求信号”给TCMS，TCMS转发给OBCU，OBCU检测到车门锁闭状态丢失的情况下，通过计算施加紧急制动后确保1个车门仍处在站台区域，则进行紧急制动，等待人员上车处理，否则将继续运行至下一站，打开车门不关闭，等待人员上车处理。

3)区间零速解锁。区间零速解锁时的车门紧急解锁流程见图3。当列车处于FAO模式，并在区间停车处于零速时，车门紧急手柄旋转至“解锁位”，车辆断开车门锁闭回路，但车门关闭回路仍然保持;车辆门控器发送“紧急解锁请求信号”给TCMS，TCMS转发给OBCU(同时TCMS触发附近的车载CCTV，激活车门附近的乘客紧急对讲，方便OCC了解列车上的情况)，OBCU将“紧急解锁请求信号”发送给中央ATS，OCC调度员判断是否可以取消门抑制信号，并在规定时间内(目前设置为30 s)发送允许取消门抑制信号命令，紧急解锁允许指示灯点亮，乘客再次将车门紧急手柄旋转至“解锁位”，此时车辆将同时断开车门锁闭回路和车门关闭回路，乘客可以从车厢内扒开车门，进行疏散;若OCC调度员没有在规定的时间内给出取消门抑制信号，OBCU默认给出门抑制释放信号，乘客可以采用上述操作流程从车厢内扒开车门，进行疏散。

图3 区间零速解锁时车门紧急解锁流程Fig.3 Train door emergency release process in zero speed unlocking section

4)特定站台自动解锁。根据运营上的特殊需求，在太原轨道交通2号线信号系统中，还对于停车列检库、牵出线及正线存车线的虚拟站台做了特殊处理。FAO模式列车在此类站台停车对准的情况下，OBCU将自动释放双侧车门的门抑制信号，以方便司机登乘。

3.2 车门与站台门故障对位隔离

1)车门故障隔离。当列车上的1扇或多扇车门出现故障告警时，行车调度人员将派遣多职能队员登车进行车门故障隔离操作。车门的故障隔离状态将从车辆依次传输到OBCU、综合监控系统及即将停站站台的站台门控制系统;列车到站停准后，故障车门及对应位置的站台门不进行开启。设置了故障隔离车门上的隔离指示灯会自动亮起，以提醒乘客车门处于故障状态。

2)站台门故障隔离。当某个车站的站台门出现故障无法正常关闭或开启时，站务人员将故障站台门设置为隔离状态，站台门故障信息(站台编号及故障站台门编号)通过综合监控系统发送到车载设备及车辆，在列车停站后，故障站台门及对应的车门不进行开启;如果故障站台门的隔离状态一直保持，后续停站列车对应位置的车门都不会进行自动开启。设置了车门或站台门故障对位隔离后，行调界面上将出现报警并显示车门、站台门故障隔离状态。

3.3 控制中心远程开、关门命令及站台开、关门按钮

1)新增的开、关门控制方式。在FAO系统中，除了设置于司机室的人工开、关门控制按钮及OBCU自动发出的开、关门控制命令，系统还增加了两种开、关门控制方式:①ATS远程开、关门命令;②站台开、关门按钮。这两种开、关门控制方式仅在列车处于FAO级别下有效，通常应用于正常开、关门控制失效的情况。当列车停站期间车门关闭后遇到紧急情况需要再次打开，或车门、站台门遇到障碍物无法正常关闭时，系统支持调度员通过ATS界面发送远程开关门命令，或通知站务人员通过按压站台开、关门按钮实现再次开、关门的操作。

2)应用场景。列车停站后当车门或站台门未正常打开，列车发送报警信息到控制中心，由调度员确认车门状态;若车门处于“使能”状态时，调度员向该列车发送远程开门命令，或安排车站人员按压站台开门按钮，使车门、站台门同步打开。当车门或站台门未正常关闭，列车发送报警信息到控制中心，调度员确认车门状态;若车门处于“使能”状态时，调度员向该列车发送远程关门命令，或安排车站人员按压站台关门按钮，使车门、站台门同步关闭;如果开、关车门失效时车门处于“未使能”状态，则需派遣司机登乘列车后，切除ATC控制并激活“门使能旁路”开关，人工恢复车门故障。另外，在门控方式中，手动打开的车门，系统不支持自动关门控制。因此，当门模式开关设置为手动开、关门的AM列车停站后升级为FAM时，车门也不会自动关闭，需要通过远程关门命令或站台关门按钮控制关门。

3.4 特殊情况下的打开车门不关闭故障

故障情况下，当需要人工干预时，系统能够依据特殊场景条件，控制列车进站停准后打开车门不关闭，以方便站务人员上车处理故障或切换到降级模式运行。此种情况通常包括以下场景:

1)FAM模式下，发生以下情况，停站后打开车门不关闭:①站间运行过程中门锁闭丢失;②FAM授权丢失;③收到车辆发来保持车门打开的命令;④制动重故障激活。

2)CAM模式下，列车到达实体站台后，打开车门不关闭，等待站务人员上车处理故障。

3)其他模式下，当收到ATS的清客指令和扣车指令时，列车到站后均打开车门不关闭。

4)当列车发生某些需要人工干预的故障时，列车到站停准后打开车门不关闭。例如:①车辆辅助逆变器故障;②车辆蓄电池充电机故障;③车辆TCMS完全故障;④车辆空压机故障;⑤车辆空气制动无法缓解;⑥车辆停放制动无法缓解;⑦1扇或多扇门故障;⑧列车运行过程中车门锁闭状态丢失;⑨轴箱轴承故障;⑩车辆发生火灾报警。

对于打开车门不关闭的故障情况，必须在相关故障恢复后，系统才能恢复响应关门命令。

4 结语

列车车门控制是信号车载系统安全防护和自动控制中的重要功能。太原轨道交通2号线FAO系统中门控功能的实现，是基于对运营场景需求的充分分析和讨论。本文全面总结了常规运营和故障情况下的各种车门控制流程，需注意，在FAO系统中，由于运行控制场景的复杂化，除了从系统层面对运营需求、行车效率和安全性的充分保障，对参与运营人员的培训必须全面，调度、维保人员需明确各种场景下的运营操作限制，严格遵守系统操作规范来执行操作控制。