全自动运行系统站台门间隙探测与信号系统接口探究

董洪卫，赵博伦

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

目前，城市轨道交通已开通运营的线路中，站台门防夹主要通过设置防夹板，以防止站台门与车门之间夹人夹物后关闭引起的安全风险的发生。随着自动化水平的不断提高、安全防范措施的不断完善，间隙探测装置应运而生。部分开通线路中已设置了此装置，通过探测装置与站台门、信号系统的联动实现障碍物探测防护功能，有效避免了站台门与车门之间夹人夹物引起的安全风险的发生。根据全自动运行线路的场景分析，间隙探测系统与信号系统间采用一种行之有效的接口方式实现自动探测和防护尤为重要。

2 信号系统与间隙探测接口分析

2.1 非全自动运行系统线路间隙探测防护实现方式

经过调研，在已开通的部分非全自动运行线路中，利用信号系统与站台门系统既有继电接口，间隙探测结果纳入站台门给信号系统发送的关闭且锁闭信息的安全回路中，信号系统收到站台门的关闭且锁闭信息，即认为无障碍物，列车正常离站。其控制逻辑及时序如图1 所示。

图1 信号系统与站台门/间隙探测系统的控制逻辑及时序Fig.1 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and platform door/gap detection system

T1时刻：列车停稳，信号系统发送开门指令并保持，当站台门收到信号系统发送的开门指令后，控制站台门打开并保持开启状态。

T2时刻：信号系统发送关门指令，站台门系统接收到关门命令后，控制站台门关闭。

T3时刻：探测装置收到站台门关闭且锁闭信息，启动间隙探测；延时一定时间内持续探测到无障碍物后，停止探测，向站台门发送无障碍物信息。

T4时刻：站台门系统收到无障碍信息后，向信号系统发送关闭且锁闭信息，列车收到关闭且锁闭信息后可发车离站。

2.2 全自动运行系统线路间隙探测防护实现方式

间隙探测系统与信号系统设计为继电接口，不利用信号系统与站台门系统的既有继电接口，通过间隙探测系统与信号系统的直接接口信息交互，信号系统控制间隙探测装置的启动和停止，实现间隙障碍物探测及动车防护。其控制逻辑及时序如图2所示。

图2 信号系统与间隙探测系统的控制逻辑及时序Fig.2 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and gap detection system

T1时刻：列车停稳，正常打开站台门及车门。

T2时刻：列车将要离站，信号系统发送关门指令；站台门系统接收到关门指令后，控制站台门完全锁闭。

T3时刻：信号系统收到站台门发送的关闭且锁闭信息，车门关闭且锁闭后，信号系统控制启动间隙探测；当间隙探测系统检测到无障碍物时，向信号系统发送“无障碍信息”，信号系统可允许发车。

列车完全出清站台区段，即T4时刻，信号系统控制停止间隙探测，间隙探测装置停止工作进入待机状态。

在间隙探测系统故障时，人工保障无障碍物后通过旁路开关切除信号系统和间隙探测系统的互锁，列车可正常动车运行。

2.3 接口功能分析

目前国内地铁线路采用的间隙探测方式均可有效地降低站台门与列车车门间隙夹人、夹物引起的安全风险，但是探测系统的误报率及延时探测时间，依然对运营效率存在一定影响。

文中2.1 节所述实现方式存在以下几个问题。

启动探测的时机为站台门关闭且锁闭，此刻无法确定车门的状态，为保证探测结果的准确性，可通过延迟探测时间（一般为5～10 s）的方式，但会对运营效率进一步产生影响。

探测无法实现对整个离站过程的监督，待间隙探测装置延时探测结束后，若列车未离站车门再次打开，乘客被挤入间隙是不能被探测到的。

文中2.2 节所述实现方式可以有效地改善以上几个问题。

启动探测的时刻由信号系统控制，信号系统可以实现在确认车门及站台门均关闭且锁闭的状态下，启动探测，当收到无障碍物信息时，可立即发车，减少对运营效率产生影响。

列车在整个离站的过程中，间隙探测一直处于探测状态，列车完全离站后，才停止间隙探测，可以保证整个离站过程中的有效探测及防护。若列车未离站车门再次打开，即刻停止间隙探测，待车门关好后可重新启动间隙探测。

2.4 接口方式探究

通过分析，信号系统与间隙探测系统直接接口方式更加完善，进一步提高了间隙探测防护的有效性及运营效率。但此方式需增加大量的接口设备，增加了整个系统设计的复杂性，例如：增加接口继电器、增加接口电源、增加联锁系统驱采板卡及相应的软件修改等。

通常系统设计应采取满足功能的前提下尽量简化接口的原则。基于此考虑对间隙探测防护的实现方式做进一步探究，利用信号系统与站台门系统既有继电接口，仍将间隙探测的无障碍信息纳入站台门系统输出的关闭且锁闭信息中，并增加车门状态接口信息，以改善既有接口方式的局限性，其控制逻辑及时序如图3 所示。

图3 信号系统与站台门/间隙探测系统的控制逻辑及时序（新增车门状态接口信息）Fig.3 Diagram of control logic and time sequence of signaling system and platform door/gap detection system(new train door state interface information)

T1时刻，列车停稳，信号系统发送开门指令并保持，当站台门收到信号系统发送的开门指令后，控制站台门打开并保持开启状态，当门解锁或打开时站台门系统停止发送“站台门关闭且锁闭信息”。

当列车将要离站时，T2时刻，信号系统发送关门指令，站台门系统接收到关门命令后，控制站台门关闭且锁闭。

当站台门关闭且收到信号系统发送的车门关闭信息时，即T3时刻，站台门系统发送启动探测指令给间隙探测装置；当探测到无障碍物时，站台门系统即刻向信号系统发送“站台门关闭且锁闭”信息，信号系统可允许列车发车。

从启动探测器时刻起延时一定时间后，即T4时刻，站台门系统停止间隙探测。列车出站过程中再探测到有障碍物，“站台门关闭且锁闭”信息丢失，信号系统控制列车紧急制动。

站台门系统发送的“站台门关闭且锁闭”状态应同时包含间隙探测系统检测到无障碍物的状态。

在站台门或间隙探测设备故障的情况下，站台门应能向信号系统发送站台门互锁解除信息，以便列车能正常进出站。

从控制逻辑及时序图可见，此方式系统设计相对简洁同时实现了车门及站台门均关闭且锁闭后至列车出站过程中的间隙探测防护功能。

3 结束语

目前，全国城市轨道交通建设日益加快，城市轨道交通客流量也不断增加。随着全自动运行线路的开通，在无人值守的情况下，站台门与车门间隙夹人致伤的风险越来越大，研究站台门间隙探测功能来保证乘客乘降安全更加重要。所以，对于全自动无人驾驶线路，增加站台门间隙探测系统与信号系统的接口关系尤为重要。考虑既能实现更加完善的间隙探测功能，又能精简接口系统设计。在既有信号系统与站台门系统的接口基础上，信号系统增加车门状态信息输出给站台门系统的方案可考虑推广及应用，既不会对既有的系统接口做较大的改动，又可以有效提高运营效率及运营安全，保证乘客的安全。