城市轨道交通全自动运行场景下的站台门系统架构设计研究

2022-12-13李金峰

城市轨道交通研究 2022年10期

曾恒李刚李金峰

(1. 中铁电气化局集团有限公司， 100036，北京；2. 南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司， 330038，南昌；3. 太原中铁轨道交通建设运营有限公司， 030006，太原∥第一作者，高级工程师)

城市轨道交通站台门系统设置在车站站台边缘，能有效减少列车行驶噪声和活塞风对站台候车乘客的影响，从而提高乘车环境的舒适性，也是乘客安全及运输安全的有力保障措施。由于城市轨道交通全自动运行模式可实现无人驾驶，故对关联产品的设计、制造、安装甚至运营维护都提出了新的要求，尤其对站台门提出了更高的要求。

1 站台门全自动运行场景及其功能分析

1.1 正常场景

站台门可满足全自动运行模式下列车的运行，即确保列车正常进站停车开门、关门发车出站及越站行车等功能，与传统的运行模式无差异。

1.2 非正常场景

非正常场景主要分为与信号安全回路相关和非相关的场景。其中非相关场景主要包含固定门、边门玻璃破损故障，该场景与传统运行模式应急处置无差异，工作人仅需在玻璃碎裂附近位置上张贴警示标志或设置安全带并加强该处的监控即可，无需差异化设计。

信号安全回路相关场景主要包含单(多)扇站台门无法打开或关闭、站台门或车门隔离、站台门主控系统或电源故障、夹人夹物、站台异物侵限等场景[1]。

1.3 全自动运行站台门与传统站台门的差异化分析

根据以上描述的运营场景，结合GB/T 32588.1—2016《自动化的城市轨道交通(AUGT)安全要求》(以下简为《安全要求》)中对站台门及列车与站台间隙相关的安全措施要求，制定列车全自动运行的站台门与传统站台门差异化分析表[2]，如表1所示。

表1 全自动运行的站台门与传统站台门差异化分析表

2 全自动运行线路站台门新增配置要求

2.1 增加与信号系统的网络接口

新增站台门设备与信号系统的网络接口，实现对位隔离信息互传，主要包括对位隔离功能和隔离提示功能。当个别滑动门故障隔离时，站台门系统通过网络接口将故障信息传送至信号系统，信号系统将此信息转发至车辆，列车进站停稳后，发送命令打开车门及站台门，站台故障滑动门及对应的车门不打开；反之，当个别车门故障隔离时，列车进站停稳后，信号系统发送命令打开车门及站台门，故障车门及对应的站台滑动门不打开。单个站台滑动门增加故障显示功能(包括对应车门的隔离信息显示)，提示乘客绕行[3]。

2.2 间隙探测

《安全要求》在全自动运行条件下，应采取措施避免乘客或物品夹入站台门与车辆轮廓线之间的间隙造成危险，以达到安全运营的目的。间隙探测装置由光源发射器、光束接收器和报警装置等组成。其主要用于对地铁车辆与站台门的间隙进行实时监视，若发现间隙内有障碍物滞留，将实时发出报警，并将相关信息传递至站台门的单元控制器(PEDC)，再由PEDC将相关信息传递给信号系统，以实现扣车功能。障碍物清除后即可停止报警，并通过信号系统允许启动列车，以保证旅客和车辆运输的安全。

间隙探测防护设备接入站台门的安全回路，并在探测装置控制报警盘上设置“正常”和“旁路”两档位开关。正常工作状态下开关处在“正常”档；当切换到“旁路”档，“旁路指示”报警指示灯亮，此时间隙探测防护设备不接入站台门安全回路。太原轨道交通2号线(以下简为“2号线”)单侧间隙探测装置与车辆编组数相同，即单节车厢5个车门对应位置的站台门采用1组间隙同侧系统(单侧共6组)进行监测。

2.3 站台门架构及功能设计

根据全自动运行场景、功能和配置要求，结合2号线列车全自动运行实际要求，制定站台门系统设计架构及接口关系，如图1所示。

2.3.1 站台门单元控制器

PEDC具有不同级别控制命令的优先级控制切换功能，向DCU(门控单元)输出控制命令，并能采集整侧站台相关设备，包括IBP(综合后备盘)、PSL(就地控制盘)、各DCU相关设备等的信息，上传到上位机，且实现报警或状态指示控制。PEDC采用模块化设计，各个模块的功能相对独立，低优先级控制模块故障时，不影响高优先级的控制。PEDC具有正常运营必要的参数或软件升级功能。

2.3.2 站台门DCU

站台门DCU接收外部控制命令，控制滑动门单元的电机和电磁锁，实现打开、关闭和释放的功能；开关门控制过程具有安全防护功能，实时采集各类开关、传感器的状态作为控制滑动门的开关门控制条件，并将相关信息上传到PEDC。站台门DCU具有正常运营必要的参数或软件升级功能。

2.3.3 站台门MMS

MMS能采集、显示、记录车站站台门相关设备的状态，具有访问账号、权限管理、历史数据查询和统计等功能，能获取和显示指定滑动门的运动曲线。并具有本地参数配置及对PEDC/DCU的参数配置功能，可实现PEDC和DCU软件升级。

2.3.4 电源系统

电源系统分驱动电源和控制电源。驱动电源用于向站台门DCU供电，控制电源用于向PSC及相关控制接口供电。电源系统具有完善的安全防护，并具有监视和诊断功能，能将相关信息输出给站台门系统。

2.3.5 PSL

PSL具有开门、关门和操作允许或禁止及信号互锁解除等功能。当滑动门处于自动模式且收到列车对位隔离信息时，此时操作PSL开门，该滑动门应能被PSL控制打开。PSL互锁解除可独立操作,不与PSL操作允许关联。1侧站台设置2套PSL，分别位于站台两侧端门，2套PSL相互互锁，控制优先级先使用者为高。

3 接口设计

3.1 站台门与信号接口设计

根据图1所示，站台门与信号系统接口主要包含中央接口盘和MMS，其中PSL及间隙探测设备及与中央控制系统通过硬线连接；接口位置主要分布于站台门设备室。站台门开门及关门、关闭且锁紧、门使能、互锁解除等功能通过信号系统与站台门中央控制系统之间硬线实现；车门与站台门间对位隔离功能通过通信光缆实现；站台门MMS监视信息通过通信光缆与信号设备集中站设备进行数据上传，并在控制中心、车控室及车载显示屏显示站台门相关信息。车门与站台门对位具体接口如图2及表2所示。

站台门PEDC硬件分4板块设计，分别为SIG(信号)控制板、PSL控制板、IBP控制板、MONI(电机驱动)控制板，如图3中粗线框所示。在运营过程中，如果信号控制板出故障，可切换至PSL或IBP操作；如果PSL控制板出故障，可切换至SIG控制板或IBP操作，并能在线拆换PSL控制板；如果IBP控制板出故障，可切换至PSL或SIG控制板操作，并能在线拆换IBP控制板。任何时候拆换SIG控制板、PSL控制板、IBP控制板其中一块板，均不会影响运营。

3.2 站台门与综合监控接口设计

站台门系统与综合监控系统的接口主要包含在综合监控系统和综合后备盘，接口位置主要分布于综合监控设备室及IBP，具体界面和接口规范如图4和表2所示。

表2 站台门与信号系统、综合监控接口

3.3 PSL与PEDC接口设计

PSL优先级关系从高到低依次为IBP、PSL、SIG。互锁解除钥匙开关为独立操作开关，不受PSL允许开关操作的联锁。任何情况下(以24 V电源接通为前提)，试灯按钮按下时，PSL面板所有指示灯点亮，用于测试指示灯是否正常。PSC至PSL之间采用多芯硬线电缆(每芯导体截面积为1.5 mm2的铜芯标准绝缘电缆)。PSL控制命令真值表和PSL互锁解除控制命令逻辑表如表3和表4所示。