城市軌道交通全自動運行場景下的站臺門系統架構設計研究

曾 恒 李 剛 李金峰

(1. 中鐵電氣化局集團有限公司， 100036， 北京；2. 南昌中鐵穗城軌道交通建設運營有限公司， 330038， 南昌；3. 太原中鐵軌道交通建設運營有限公司， 030006， 太原∥第一作者， 高級工程師)

城市軌道交通站臺門系統設置在車站站臺邊緣，能有效減少列車行駛噪聲和活塞風對站臺候車乘客的影響，從而提高乘車環境的舒適性，也是乘客安全及運輸安全的有力保障措施。由于城市軌道交通全自動運行模式可實現無人駕駛，故對關聯產品的設計、制造、安裝甚至運營維護都提出了新的要求，尤其對站臺門提出了更高的要求。

1 站臺門全自動運行場景及其功能分析

1.1 正常場景

站臺門可滿足全自動運行模式下列車的運行，即確保列車正常進站停車開門、關門發車出站及越站行車等功能，與傳統的運行模式無差異。

1.2 非正常場景

非正常場景主要分為與信號安全回路相關和非相關的場景。其中非相關場景主要包含固定門、邊門玻璃破損故障，該場景與傳統運行模式應急處置無差異，工作人僅需在玻璃碎裂附近位置上張貼警示標志或設置安全帶并加強該處的監控即可，無需差異化設計。

信號安全回路相關場景主要包含單(多)扇站臺門無法打開或關閉、站臺門或車門隔離、站臺門主控系統或電源故障、夾人夾物、站臺異物侵限等場景[1]。

1.3 全自動運行站臺門與傳統站臺門的差異化分析

根據以上描述的運營場景，結合GB/T 32588.1—2016《自動化的城市軌道交通(AUGT)安全要求》(以下簡為《安全要求》)中對站臺門及列車與站臺間隙相關的安全措施要求，制定列車全自動運行的站臺門與傳統站臺門差異化分析表[2]，如表1所示。

表1 全自動運行的站臺門與傳統站臺門差異化分析表

2 全自動運行線路站臺門新增配置要求

2.1 增加與信號系統的網絡接口

新增站臺門設備與信號系統的網絡接口，實現對位隔離信息互傳，主要包括對位隔離功能和隔離提示功能。當個別滑動門故障隔離時，站臺門系統通過網絡接口將故障信息傳送至信號系統，信號系統將此信息轉發至車輛，列車進站停穩后，發送命令打開車門及站臺門，站臺故障滑動門及對應的車門不打開；反之，當個別車門故障隔離時，列車進站停穩后，信號系統發送命令打開車門及站臺門，故障車門及對應的站臺滑動門不打開。單個站臺滑動門增加故障顯示功能(包括對應車門的隔離信息顯示)，提示乘客繞行[3]。

2.2 間隙探測

《安全要求》在全自動運行條件下，應采取措施避免乘客或物品夾入站臺門與車輛輪廓線之間的間隙造成危險，以達到安全運營的目的。間隙探測裝置由光源發射器、光束接收器和報警裝置等組成。其主要用于對地鐵車輛與站臺門的間隙進行實時監視，若發現間隙內有障礙物滯留，將實時發出報警，并將相關信息傳遞至站臺門的單元控制器(PEDC)，再由PEDC將相關信息傳遞給信號系統，以實現扣車功能。障礙物清除后即可停止報警，并通過信號系統允許啟動列車，以保證旅客和車輛運輸的安全。

間隙探測防護設備接入站臺門的安全回路，并在探測裝置控制報警盤上設置“正常”和“旁路”兩檔位開關。正常工作狀態下開關處在“正常”檔；當切換到“旁路”檔，“旁路指示”報警指示燈亮，此時間隙探測防護設備不接入站臺門安全回路。太原軌道交通2號線(以下簡為“2號線”)單側間隙探測裝置與車輛編組數相同，即單節車廂5個車門對應位置的站臺門采用1組間隙同側系統(單側共6組)進行監測。

2.3 站臺門架構及功能設計

根據全自動運行場景、功能和配置要求，結合2號線列車全自動運行實際要求，制定站臺門系統設計架構及接口關系，如圖1所示。

2.3.1 站臺門單元控制器

PEDC具有不同級別控制命令的優先級控制切換功能，向DCU(門控單元)輸出控制命令，并能采集整側站臺相關設備，包括IBP(綜合后備盤)、PSL(就地控制盤)、各DCU相關設備等的信息，上傳到上位機，且實現報警或狀態指示控制。PEDC采用模塊化設計，各個模塊的功能相對獨立，低優先級控制模塊故障時，不影響高優先級的控制。PEDC具有正常運營必要的參數或軟件升級功能。

2.3.2 站臺門DCU

站臺門DCU接收外部控制命令，控制滑動門單元的電機和電磁鎖，實現打開、關閉和釋放的功能；開關門控制過程具有安全防護功能，實時采集各類開關、傳感器的狀態作為控制滑動門的開關門控制條件，并將相關信息上傳到PEDC。站臺門DCU具有正常運營必要的參數或軟件升級功能。

2.3.3 站臺門MMS

MMS能采集、顯示、記錄車站站臺門相關設備的狀態，具有訪問賬號、權限管理、歷史數據查詢和統計等功能，能獲取和顯示指定滑動門的運動曲線。并具有本地參數配置及對PEDC/DCU的參數配置功能，可實現PEDC和DCU軟件升級。

2.3.4 電源系統

電源系統分驅動電源和控制電源。驅動電源用于向站臺門DCU供電，控制電源用于向PSC及相關控制接口供電。電源系統具有完善的安全防護，并具有監視和診斷功能，能將相關信息輸出給站臺門系統。

2.3.5 PSL

PSL具有開門、關門和操作允許或禁止及信號互鎖解除等功能。當滑動門處于自動模式且收到列車對位隔離信息時，此時操作PSL開門，該滑動門應能被PSL控制打開。PSL互鎖解除可獨立操作,不與PSL操作允許關聯。1側站臺設置2套PSL，分別位于站臺兩側端門，2套PSL相互互鎖，控制優先級先使用者為高。

3 接口設計

3.1 站臺門與信號接口設計

根據圖1所示，站臺門與信號系統接口主要包含中央接口盤和MMS，其中PSL及間隙探測設備及與中央控制系統通過硬線連接；接口位置主要分布于站臺門設備室。站臺門開門及關門、關閉且鎖緊、門使能、互鎖解除等功能通過信號系統與站臺門中央控制系統之間硬線實現；車門與站臺門間對位隔離功能通過通信光纜實現；站臺門MMS監視信息通過通信光纜與信號設備集中站設備進行數據上傳，并在控制中心、車控室及車載顯示屏顯示站臺門相關信息。車門與站臺門對位具體接口如圖2及表2所示。

站臺門PEDC硬件分4板塊設計，分別為SIG(信號)控制板、PSL控制板、IBP控制板、MONI(電機驅動)控制板，如圖3中粗線框所示。在運營過程中，如果信號控制板出故障，可切換至PSL或IBP操作；如果PSL控制板出故障，可切換至SIG控制板或IBP操作，并能在線拆換PSL控制板；如果IBP控制板出故障，可切換至PSL或SIG控制板操作，并能在線拆換IBP控制板。任何時候拆換SIG控制板、PSL控制板、IBP控制板其中一塊板，均不會影響運營。

3.2 站臺門與綜合監控接口設計

站臺門系統與綜合監控系統的接口主要包含在綜合監控系統和綜合后備盤，接口位置主要分布于綜合監控設備室及IBP，具體界面和接口規范如圖4和表2所示。

表2 站臺門與信號系統、綜合監控接口

3.3 PSL與PEDC接口設計

PSL優先級關系從高到低依次為IBP、PSL、SIG。互鎖解除鑰匙開關為獨立操作開關，不受PSL允許開關操作的聯鎖。任何情況下(以24 V電源接通為前提)，試燈按鈕按下時，PSL面板所有指示燈點亮，用于測試指示燈是否正常。PSC至PSL之間采用多芯硬線電纜(每芯導體截面積為1.5 mm2的銅芯標準絕緣電纜)。PSL控制命令真值表和PSL互鎖解除控制命令邏輯表如表3和表4所示。

表3 PSL控制命令真值表

表4 PSL互鎖解除控制命令

4 結語

太原軌道交通2號線自2020年12月26日開通以來，站臺門各項功能及運營指標均滿足國家相關要求，具有良好的適用性和操作性，提升了線路運營安全性和效率，對全自動運行系統站臺門設計具有一定借鑒意義。由于全自動運行系統在國內仍處于起步階段，全自動運行系統中站臺門系統架構設計仍有進一步提升空間：

1) 可進一步縮小站臺門與車門聯動時間，以防止乘客誤踏空。

2) 可進一步提高間隙探測裝置可靠性，以實現每個站臺門對間隙探測的需求。

3) 間隙探測器操作盤與PSL進行箱體融合，以進一步優化和美化站臺門面向乘客界面的布局。