城市軌道交通全自動駕駛列檢庫、洗車庫的車庫門安全防護方案*

張 強 張 揚 劉 波 孫軍國 高國棟

（交控科技股份有限公司，100070，北京∥第一作者，高級工程師）

車輛段、停車場是城市軌道交通中列車檢修、日常維護及保養的作業場地。停車場通常包含停車列檢庫和洗車庫，其中列檢庫中每個股道設置1個車庫門，洗車庫兩端分別設置1個車庫門，完成諸如輪對檢查、融冰除雪以及列車清洗等作業。在整個列車作業過程中，需要對車庫門進行開關控制，傳統車庫門控制過程需要人工參與，由于人的主觀因素或操作方法不當，使作業過程效率低下且存在安全隱患。

全自動無人駕駛系統是指在無司機參與的前提下，列車在控制中心的統一控制下實現全自動運營，自動實現列車休眠、喚醒、準備、自檢、自動運行、停車、開關車門，以及在故障情況下實現自動恢復等功能。信號系統是保證列車檢修、洗車作業以及行車安全的基礎。該系統要求列車提高發車頻率、減少發車時間間隔，以確保列車保持最佳安全性能，提高乘客的舒適度。在信號系統設計過程中，需考慮計算機聯鎖與列檢庫、洗車庫的接口功能和邏輯關系。

1 全自動駕駛聯鎖子系統新增功能及接口模式

1.1 全自動運行區域中車庫門的聯動功能

全自動駕駛聯鎖子系統與車輛段、停車場全自動運行區域的車庫門電機控制電路以硬線接口，聯鎖子系統接收車庫門的狀態，并傳輸至綜合自動化系統（TIAS）。門電機接收聯鎖的命令控制車庫門的開啟與關閉。信號系統增加與全自動運行區域中車庫門的接口，實時監測車庫門的狀態，并向車庫門發送開門和關門命令。信號系統采集車庫門狀態，僅當車庫門處于打開或鎖閉狀態時，信號系統才可以辦理進庫/出庫進路和開放進庫/出庫信號機。車載信號設備只有收到信號系統發送的車庫門打開狀態信息時，才允許列車進行動態測試。信號系統自動或根據調度員指令驅動車庫門打開或關閉。車庫門具備本地控制門開關的功能，同時車庫門系統將遠程開關或本地開關的切換開關狀態發送給信號系統。

1.2 全自動洗車功能

全自動駕駛聯鎖子系統與車輛段、停車場全自動運行區域的洗車機以硬線接口，接收來自洗車機的洗車線狀態和清洗模式并傳輸給綜合自動化系統。信號系統增加自動洗車模式及其與洗車機的接口。洗車作業前，通過調度人員人工排列進路或設置目的地碼將列車調到洗車線。停在洗車線上的列車由人工通過現地工作站啟動進入洗車過程。洗車庫中環境潮濕，洗車庫所在軌道區段不設置軌道電路，可考慮在洗車庫所在區段設置計軸器等其他列車檢測設備，以保證計算機聯鎖系統可以實時檢測到車輛位置。在此前提下，洗車庫值班員只需在辦理洗車作業之前，與行車值班員確認能否洗車即可。

2 全自動駕駛聯鎖邏輯分析及方案設計

2.1 車庫門作業分析及防護原則

2.1.1 車庫門開門

（1）洗車庫開門。根據洗車計劃，信號系統向洗車庫門發送開門命令，若聯鎖檢查條件滿足則車庫門打開；若車庫門超過規定時間未打開，則在行調工作站報警。

（2）列檢庫開門。當列車出庫時，根據派班計劃，信號系統發送列車喚醒命令，同時向車庫門發送開門指令。行調工作站也可分批次采用人工打開庫門。列車匯報靜態測試完成后，若對應庫門未打開，A列位列車不進行列車級動態測試，同時向中心車輛調度工作站、行調工作站報警。列車回庫時，根據回庫計劃，若庫門處于關閉狀態，信號系統發送開門命令。若發送開門命令后，超過規定時間庫門未打開，則在行調工作站報警。

2.1.2 車庫門關門

一批次連續洗車計劃完成后，行調工作站提示是否關閉洗車庫門，行調工作站確認后信號系統向洗車庫門發送關閉命令，洗車庫門自動關閉；當列車均出庫后，行調工作站可分批次提示是否關閉庫門，行調工作站確認后，信號系統向洗車庫門發送關閉命令，洗車庫門自動關閉；當列車均回庫后，行調工作站提示是否關閉庫門，行調工作站確認后信號系統向庫門發送關閉命令，庫門自動關閉；信號系統發送關門命令后，若庫門超過規定時間仍處于打開且鎖閉狀態，則在行調工作站報警。

車庫門關門動作可能導致危險，需采用安全設備防止發出錯誤的關門指令。列檢庫門的防護范圍及信號機位置如圖1所示。圖1中，列檢庫庫門的“防護進路”范圍為JK1（A列位列車的進庫信號機）至JK1B（B列位列車的進庫信號機）；列檢庫門的“防護信號機”為CK1B（B列位列車的出庫信號機）、CK1A（A列位列車的出庫信號機）和JK1；列檢庫門的“相鄰區段”為1AG（A列位列車停車股道編號）和2G（股道編號）。

洗車庫門防護范圍及信號機位置如圖2所示。圖2中，列檢庫門的防護進路范圍為JK1至車檔；列檢庫門的防護信號機為CK1B和JK1、JK1B；列檢庫門的相鄰區段為1BG（B列位列車停車股道編號）、XCG（股道編號）和1AG。

允許車庫門關門的防護原則為：當接收到關庫門指令時，首先關閉防護信號機；再向調度中心、行調工作站報警；然后由人工取消防護進路后關閉車門。防護進路檢查條件如下：

圖1 列檢庫門防護范圍及信號機位置示意圖

圖2 洗車庫門防護范圍及信號機位置示意圖

（1）當防護進路有列車占用時，僅當本區段SPKS（工作人員防護鑰匙開關）無效、占用列車為通信車、列車的位置已出清車庫門相鄰區段且其運行方向為遠離庫門方向，或當列檢庫位A占用（即列車可能在庫位A休眠或者處于清掃狀態）、列車處于切除牽引或緊急制動狀態且速度為零時可以關閉庫門。

（2）當防護進路均空閑時，且僅當本區段SPKS無效時可以關閉庫門。

除上述兩種情況外，均不允許關閉庫門。

2.2 車庫門場景分析

車庫庫門場景如圖3～6所示。圖3中，當防護進路空閑，可關閉庫門。圖4中，當防護進路占用，但列車未占壓車庫門相鄰區段，且列車運行方向為出庫方向，可關閉庫門。圖5中，當防護進路空閑，可關閉庫門。圖6中，當列車在庫內進入清掃作業、切除牽引且速度為零時，允許關閉庫門；當列車喚醒且靜態測試完成后，庫門打開，動態測試完成，準備出庫運行，列車無緊急制動或切除牽引狀態，不允許關閉庫門。此時，若軌道交通控制中心申請關閉庫門，CK1A信號機關閉，移動授權撤回至信號機處；同時若CI（計算機聯鎖）向ZC（區域控制器）發送關閉庫門申請（同時庫門的狀態為打開），ZC應回復不允許關閉庫門；若此時庫門狀態為非打開且鎖閉狀態，ZC應向列車發送緊急制動命令，此時列車狀態為緊急制動狀態。

圖3 場景1（列車未進入防護進路）

圖4 場景2（列車遠離）

圖5 場景3（列車已入庫）

圖6 場景4（列車未出庫時關門）

此外，當防護進路占用，列車非遠離庫門時，若軌道交通控制中心下發關閉庫門命令，則不允許關閉庫門；當列車占壓列檢庫位A，此時列車處于非緊急制動且切除牽引狀態時，不允許關閉庫門；當列車占壓車庫門相鄰區段，且正在運行經過庫門，不允許關閉庫門；列車占壓列檢庫位AG，且未處于切除牽引或緊急制動狀態時，不允許關閉庫門。

2.3 洗車庫門場景分析

當列車占壓防護進路，但列車運行方向為入庫方向，此時不允許關閉庫門，如圖7所示。當列車占壓防護進路，但列車運行方向為出庫方向，此時允許關閉庫門，如圖8所示。當列車折返換端后，軌道交通控制中心下發關閉庫門指令，CI關閉信號機CK1B，若檢查到1BG處有列車占用，按照正常作業規則，此時無論列車處于任何狀態均不允許關閉庫門（如圖9所示）。

當列車準備進入洗車庫時，軌道交通控制中心下發關閉庫門指令，CI關閉信號機JK1B，若檢查到列車位于洗車庫門相鄰區段1AG上時，不允許關閉車庫門；當列車進入折返軌且尚未折返換端，軌道交通控制中心下發關閉庫門指令，若CI檢查到列車位于洗車庫門相鄰區段1BG上時，不允許關閉洗車庫門；當列車位于洗車庫內且占壓洗車庫線，則此時列車無論處于任何狀態均不允許關閉庫門。

2.4 車庫門控制流程實現方案設計

圖7 列車處于洗車庫門入口位置

圖8 列車駛離洗車庫

圖9 列車折返換端

車庫門控制流程設計如下：

（1）TIAS（行車綜合自動化系統）根據收發車計劃及調度操作將開關門命令發給停車場CI；

（2）停車場CI根據庫門狀態、進路狀態及列車狀態判斷是否允許發出關閉庫門指令；

（3）停車場CI綜合TIAS的指令和CI處理的允許關門指令狀態并進行處理后，輸出開啟或關閉庫門指令；

（4）開關車庫門指令通過庫門控制器分別控制各個庫門的PLC（可編程邏輯控制器）；

（5）各個車庫門的PLC控制車庫門的打開或關閉；

（6）庫門系統將庫門全都打開的狀態通過硬線發送給停車場CI，CI再將采集狀態實時發送至TIAS；

（7）庫門系統提供旁路開關，當庫門實際打開而無法提供打開狀態至CI時，通過旁路開關發送庫門打開狀態至CI；

（8）當遠程自動開關庫門無法實現時，可通過列檢庫運轉值班室的開關門按鈕硬線驅動庫門的開關。

3 工程應用

本文提出的車庫門聯鎖方案目前已應用于北京軌道交通燕房線。燕房線連接燕房組團和良鄉組團，服務于房山新城西部地區，且設置了閻村北停車場1座。燕房線采用全自動無人駕駛系統，停車列檢庫按遠期6節編組的條件設計9條股道；股道采用盡端式布置，每股道2列位，共計18列位。停車列檢庫各線均要求接觸軌入庫（分段設置），且每個列位均單獨裝有分段隔離開關及其聯鎖裝置、報警音響和標志燈，列車全自動運行區域在原則上為無人作業區。在停車列檢庫內劃分了多個保護分區，每2股道設置1個保護分區，并用鐵柵欄隔離，從而實現物理隔離。在車庫內設置SPKS開關，可禁止相應分區中的車輛運行和庫外車輛駛入庫中。按照無人駕駛的條件，停車列檢庫的庫門需要列車TIAS根據派班計劃，提前30 min在停車場行調工作站提醒工作人員打開列檢庫門；TIAS根據派班計劃，按規定時間自動觸發辦理出庫進路；CI收到辦理出庫進路命令，且檢查車庫門是否打開等聯鎖條件滿足后，辦理出庫進路，出庫信號機開放允許信號。

4 結語

目前，國內全自動無人駕駛的城市軌道交通線路較少，車輛段、停車場納入全自動無人駕駛控制和管理的實際經驗還不豐富。本文通過車庫門場景分析及其防護原則對聯鎖邏輯方案進行了設計，方案中增加了相應的安全防護措施，滿足了全自動無人駕駛的設計要求。通過實際工程測試應用，本方案提高了列車出庫、回庫及洗車作業的效率，提高了車輛段、停車場列車及操作人員的安全。

［1］ 劉迪.北京軌道交通燕房線（主線）工程閻村北停車場停車列檢庫工藝設計［J］.科技與創新，2015（2）：71.

［2］ 金華.城市軌道交通全自動無人駕駛信號系統功能分析［J］.鐵路計算機應用，2014，23（1）：61.

［3］ 劉名元.地鐵車輛段計算機聯鎖系統與洗車機的接口［J］.城市軌道交通研究，2013，16（9）：129.

［4］ 張雄，李劍虹.論地鐵車輛段洗車線布置型式及能力分析［J］.鐵道工程學報，2007，24（6）：75.

［5］ 楊莉.地鐵車輛段停車列檢庫工藝設計探討［J］.鐵道標準設計，2006（4）：83.