站台门系统在地铁运营中的常见问题及解决策略

2022-10-27钟岩

现代城市轨道交通 2022年10期

钟岩

（北京地铁科技发展有限公司，北京 100072）

1 引言

地铁站台门系统是保障地铁安全运营的重要系统，一旦发生故障会引起列车延误晚点、导致站台乘客滞留聚集，不仅影响地铁运营效率还会带来极大的安全隐患。目前，关于站台门系统在运营中出现的问题已有相应研究，如文献[1-3]对典型屏蔽门故障案例进行总结分析，文献[4-6]总结屏蔽门故障分类和相关处理方法，文献[7-10]提出屏蔽门故障诊断的方法。为进一步对地铁站台门故障的应对方法进行研究，本文针对北京地铁1 号线电磁锁、八通线互锁解除及S1 线综合后备盘（IBP）近年来在运营中出现的典型故障进行分析，并提出有效的解决对策。

2 站台门故障分类

引起站台门故障的原因有很多，包括站台门机械和门机故障、站台门控制系统故障、安全回路故障、与相关系统的接口故障等。按故障发生的部位和范围，站台门常见故障可分为单个滑动门故障、整侧站台门无法开/关故障、电源故障、安全回路中断故障、互锁解除故障、综合监控系统无法监视站台门状态故障等。

2.1 电源故障

站台门设备在正常运营中出现的电源故障可分为驱动电源故障和控制电源故障以及由于市电中断造成的电源故障。

2.2 安全回路中断故障

安全回路中断故障表现为系统诊断不到闭锁信号，安全回路继电器不闭合无法发送关闭锁紧信号给信号系统，各关闭锁紧状态指示灯熄灭。

2.3 互锁解除故障

当站台门故障无法形成“关闭并锁紧信号”时，可在就地控制盘（PSL）上操作弹性自动复位开关，强制发送互锁解除钥匙开关（ASD/EED）的互锁解除信号给单元控制器（PEDC），PEDC 再把该信号传送到信号系统，以便能让列车进、出站。但由于某种原因，如电气设备故障，影响PEDC 无法发出“互锁解除”信号，此时互锁解除的故障将直接导致无法发车/接车的故障，最终导致列车晚点。

2.4 综合监控无法监控站台门状态故障

站台门系统的监测功能主要由车控室操作指示盘（PSA）实现，站台门单元信息通过总线与PSA 通信，专业人员可以通过PSA 的人机界面进行查阅和操作。PSA 与车站监控系统之间通过网线通信，PSA 把站台门信息上传给综合监控门设备实现对站台门实时监控。如车控室无法监控站台门设备状态则影响客运人员对站台门状态的实时掌控，并影响站台门其他故障的排查。

3 站台门故障原因分析

3.1 电磁锁故障

站台门电磁锁主要由锁体机构、电磁铁及2 个行程开关组成。该行程开关有3 对常闭触点，最上方1 对触点负责电磁锁机构动作返信，落锁状态时常闭点闭合，两点间无电压。解锁状态、不落锁故障、行程开关故障等情况下，两点间电压为DC24V，由门控单元（DCU）提供，并伴有门头灯报警。中间及下方的2 对触点连接安全回路，2 对触点互为冗余（避免1 对触点故障时影响安全回路）。2 个行程开关一个连接安全回路正环回路，另一个连接负环回路，安全回路正负环路之间电压为DC48V，电源由机房内安全回路电源空气开关控制。行程开关随电磁锁的吸合及释放触发动作，提供相应的状态返信并通断滑动门安全回路。

通过对系统原理、构成的研究可知，任意一个触点出现接触不实，释放不到位的情况均会造成故障。如返信点异常，会报出“行程开关返信点信号异常”且伴有门头灯报警；安全回路触点异常时“所有门关闭且锁紧”信息会消失，门头灯无显示；行程开关未释放到位，3对常闭点均未闭合，则会报出“不落锁故障”，门头灯报警。

3.2 互锁解除故障

“互锁解除”命令是当“所有门关闭且锁紧”命令无法正常向信号系统发出时，由站务人员在确认安全的前提下，通过操作站台端部PSL 盘上的互锁解除钥匙开关，强制发送“ASD/EED”信号给PEDC，PEDC 再把该信号传送到信号系统，以便让列车进、出站。

由于站台门专业的电气设备参与控制，使得互锁解除命令受其影响。当出现PEDC 板卡故障、KA6 继电器故障或系统完全失电的情况，该指令则无法正常发出。如上述情况发生，在机电人员到场维修前，站务人员无法通过操作互锁解除接发列车，列车只能采取降级模式进站或出站，造成列车延误晚点。

3.3 IBP 故障

整侧站台门动作方式有3 种，第一种优先级最低也是运营期间正常使用的称为信号系统（SIG）开关门，即信号联动模式。第二种车载信号传输至信号专业，由信号专业下发信号开关门指令到站台门系统，实现开关门。第三种当车载信号系统或信号专业出现故障，司机可以通过操作站台门端部的PSL 进行开关门，完成乘降作业。PSL 操作优先级高于SIG，使用PSL 开关门时，SIG 控制级失效。

当出现火灾或其他险情的情况下，综控人员在广播告知乘客后通过操作综控室内的IBP 盘进行开门。首先需要将IBP“无效/有效”钥匙开关操作至“有效”位，而后操作上下行的IBP“自动/手动开启”钥匙开关至“手动开启”位，上下行全部滑动门打开，完成乘客疏散作业，由于IBP 为非正常运营时刻使用，优先级最高，原设计为：当操作“IBP 有效”后，上下行PSL 级及SIG 级控制均失效。

当整侧站台门发生故障时，优先确认是信号联动、PSL、IBP 中的哪一级出现无法开门的问题，还是所有级无法控制，此时需要了解控制命令回路原理，根据原理对回路组件及线路情况进行检查。

其次通过捕获故障衍生出来的声、光、温度、气味等信息，来确认故障部位和原因。还可以通过查看远方PSA 人机界面，对系统的各类故障信息、操作信息、事件信息进行查询，根据查询到的辅助信息对故障进行诊断和定位。

4 故障处理方法

4.1 电磁锁故障处理方法

全体站台门电磁锁故障时，PSA 界面报“电磁锁故障”，门体不能正常开关，门头灯、蜂鸣器报警。若单个滑动门电磁锁故障报警时，经检查确认电磁锁位置、距离均合适，则判断电磁锁接线或电磁锁本体故障，采用更换电磁锁转接线或电磁锁的方法进行故障处理。

4.2 互锁解除故障处理方法

互锁解除功能失效的处理方法包含以下内容：

（1）查看PSA 故障信息是否有触发操作互锁解除；

（2）故障发生后通过操作站台端部PSL 盘上的互锁解除钥匙开关，如操作互锁解除而无互锁解除操作记录则可能是短接互锁解除；

（3）短接互锁解除完成后，检查互锁解除开关接线，如接线无任何问题则直接更换互锁解除开关；

（4）若开关钥匙断裂，用镊子取出断裂钥匙，如无法取出则更换互锁解除开关；

（5）互锁解除开关出现卡阻故障，收车后对互锁解除开关进行更换。

4.3 IBP 故障处理方法

操作IBP 时往往是在信号级以及PSL 同时故障的情况下进行，当IBP 故障不能被操作时则需要检查影响各级控制的电源、线路以及模块是否故障。如仅为IBP无法控制，其他级可控，排查方法如下：

（1）查看站台门系统主监控系统PSA 的事件记录，在IBP 命令信息中查看IBP 命令是否有效以及IBP 开门命令是否为绿色有效状态；

（2）如操作时IBP 命令有效，显示为白色状态，则检查IBP 端子排接线是否正常；

（3）如操作IBP 盘开门命令时，PSA 界面显示IBP开门命令为白色状态，则表示IBP 开门命令故障，须检查IBP 盘是否导通，若仍未恢复则继续排查XT1 端子排接线是否正常。

5 实例应用

5.1 电磁锁行程开关改进方法——以1号线为例

从2020 年1 月屏蔽门控制系统（PSC）记录中筛选的“行程开关返信点信号异常”信息可知，此类故障覆盖该站65%的门体，绝大多数滑动门一个月内报警次数在2 次以下，且报警时长在1 min 以内，机电人员到场后故障现象消失，维修判断难度极大，PSC 记录的“行程开关返信点信号异常”信息如表1 所示。

进行专家访谈的目的是：检验理论框架建构的合理性，并且进一步补充和完善，由此编制的量表具备“专家效度”[11]．书面访谈了中美相关领域的专家和实务工作者，参与研究的专家共有20人，其中7名中国数学教育领域专家，6名中国职业教育领域专家，两名中国高职院校数学教师，一名美国数学教育领域专家，两名美国职业教育领域专家以及两名美国社区学院数学教师．访谈提纲采用开放式问题的设计，旨在探究专家对高职院校数学教师所应具备的核心知识、能力和品性的观点，补充研究建立的假设性理论架构的完整性．访谈提纲详见附录1．

由表1 可见，行程开关返信点故障多为软故障，即触点出现时通时断的情况并伴有门头灯报警。故障发生后，站务人员可将滑动门设为“手动开”状态后报修。机电维修人员到场后诊断手动开关门无故障，电磁锁安装位置也均正常，此时无法判断左右门电磁锁的具体故障部位（2 个电磁铁、4 个行程开关）。此类故障导致电磁锁故障率高且运营时间内不易判断。如将左右电磁锁整体更换，则维修成本过高，造成维修浪费。经过反复试验，采用船型免剥线快速接线端子进行故障处理，使用端子将电磁锁行程开关返信点出线并联。该端子适用线径0.5～1.5 mm 的软线或硬线，接线牢固，且可以反复使用，船型端子如图1 所示，接好端子后的电磁锁如图2 所示。

表1 王府井站“行程开关返信点信号异常”部分信息

图1 船型接线端子（单位：mm）

图2 接好端子后的电磁锁

电磁锁行程开关进行改进前，按动单个行程开关模拟故障，门头灯红灯点亮，返信点间有DC24V 电压，如图3 所示；改进后按动单个行程开关模拟故障，门头灯不再报警，返信点间电压为0，如图4 所示。

图3 返信点间电压为DC24V

图4 返信点间电压为0

在方案实施后及每月的维保检修中，为确保接线牢固并验证2 个行程开关状态均为良好，维修人员应分别按动单个行程开关，门头灯不应报警；同时按下2 个行程开关，门头灯报警。

该方案落实后，运营期间的行程开关故障率下降96.7%。员工维修时，主要检查电磁铁运行状况是否良好即可，将行程开关问题推移至夜间维保时段内解决。不仅缩小运营期间故障维修范围，提高维修效率，而且也降低维修成本。该方案在“降本增效”方面取得一定成果，也得到公司相关部门的肯定。

调取2021年6月10日至7月10日的王府井站“行程开关返信点信号异常”信息，除维修员工夜间维保时段检测端子接线可靠度时，报出少数门体发生此类故障，运营时间内此类故障彻底消失，收效显著。PSC记录故障如表2 所示。

表2 方案实施后1 个月的PSC 记录

5.2 互锁解除改进方法——以八通线为例

利用PSL 盘至站台门机房原有16 芯控制线缆中的4 芯线缆（已使用12 芯，剩余4 芯），连接钥匙开关的2对常开点，通过钥匙开关通断040—041 点和042—043点，向信号专业发出指令。最大程度的摆脱站台门设备对互锁解除指令发出的限制，确保指令可靠发出。

改进后的互锁解除命令将由原来的单路发出变为双路如图5 所示，正常情况下双路同时发出，工控机内有互锁解除操作记录，PSL 盘上的红色互锁解除指示灯点亮；当出现PEDC 板卡故障、KA6 继电器故障或系统完全失电的情况，操作互锁解除后，工控机无互锁解除操作记录，PSL 盘上的红色互锁解除指示灯不会点亮，但指令仍可通过钥匙开关发出，不会影响行车。

图5 改进后的互锁解除命令与信号专业接口图

由于提示操作时不仅需要通过观察互锁解除指示灯判断命令是否发出，还需通过手台联系综控室，观察行车监视屏进行确认，因此改进后需对站务人员进行及时培训，需熟练掌握操作步骤。

方案实施前测量SIG 端子排PSC-3 的041A 与042A 端子间电压。未操作互锁解除时电压为0，操作后为DC24V，互锁解除指示灯点亮，有操作记录。之后断开PEDC 电源空气开关（模拟故障），再次测量两点间电压：未操作互锁解除时电压为0，操作后仍为0。

改进方案实施后：测量信号端子排PSC-3 的041A端子与042A 端子间电压。未操作互锁解除时电压为0，操作后为DC24V，互锁解除指示灯点亮，有操作记录。之后断开PEDC 电源空气开关（模拟故障），再次测量两点间电压：未操作互锁解除时电压为0，操作后为DC24V，但互锁解除指示灯不亮，无操作记录。

5.3 IBP 改进方法——以S1线为例

为确保安全可靠的运营，地铁公司每月开展各类应急演练工作，其中就包括站台门IBP 演练，演练一般在晚间平峰时段选取一侧站台门进行，如表3 所示。

表3 全路网站台门IBP 演练计划

以S1 线为例，当演练进行时，由于综控员首先需要进行“IBP 有效”操作，此时上下行站台门优先级同时切入“IBP”级。如遇非演练侧站台列车驶入，进行正常开关门作业时，站台门则无法通过SIG 和PSL 开关门，造成衍生故障发生，延误列车。

改进前操作“IBP 有效”SA1 开关后，上下行继电器KA2 得电，全部站台门优先级同时切入IBP 级。现将此模式改进为：操作“IBP 有效”和一侧“IBP 手动开启”后，本侧站台门切入IBP 级，未操作“IBP 手动开启”侧的站台门优先级则不受影响，将上下行站台门进行了区分。

变“IBP 有效”同IBP 上行“手动开启”及下行“手动开启”的并联关系为分别串联关系，此时上下行KA2继电器将不再受SA1 开关单独控制，需操作SA1 及对应侧站台的SA2 后才可得电吸合，确保单独操作“IBP有效”时不影响SIG 和PSL 的系统级控制。

断开原SA2 上行及SA2 下行同X6-1连线（IBP 盘处）；将X6-3 引出2 根出线至SA2 上行开门，SA2 下行开门开关上口（IBP盘处）；断开原IBP-3 端子处来自X6-3 的进线（PSC 柜处）；将原IBP-3 端子分别进入上下行PEDC 的进线连至改进后IBP4 及IBP11 端子（PSC 柜处），如图6 所示。

图6 改进后的IBP 原理图

改进前，操作IBP“有效/无效”SA1开关至“有效位”，对上下行站台进行SIG开关门、PSL 开关门测试，门体应无法动作。改进后，操作IBP“有效/无效”SA1开关至“有效位”，对上下行站台进行SIG开关门、PSL 开关门测试，门体应正常动作；保持“IBP 有效”位不动，将上行站台的IBP“自动/手动开启”SA2 开关操作至“手动开启”位，上行站台门PSL、SIG 控制开关门，门体应无法控制，但下行站台门不受影响；下行站台与上行站台同理。恢复IBP“有效/无效”至“无效”位，恢复IBP“自动/手动开启”为“自动”位后，SIG 及PSL 控制开关门正常。

方案实施后，在每次应急演练中，杜绝上下行站台门同时切换为IBP 控制级所引发的衍生故障。既可满足火灾等极端情况下使用，也满足非火灾模式下的其他运营需求，弥补原有的设计短板。