浅谈地铁无人驾驶信号系统与站台门接口故障分析

周鹏， 胡基冬

摘要：信号系统与站台门系统的接口是地铁无人驾驶系统中的重要接口。通过无人驾驶信号系统与站台门接口功能和电气原理，分析信号系统与站台门控制逻辑关系和站台门根据控制命令的动作时序，根据故障现象分析快速找出其产生的原因，解决站台门状态信息未反馈、现地控制盘（PSL）开关门联动按钮故障、站台门车门不联动等问题，提出故障处理的方法，为施工联调提高调试效率。

关键词：无人驾驶；信号系统；站台门；接口故障

Abstract: The interface between signal system and platform door system is an important interface in the Unmanned Train Operation system.Through the interface function between the self-driving signal system and the platform door and the electrical principle, this paper analyzes the control logic relationship between the signal system and the platform door and the action sequence of the platform door according to the control command, quickly finds out the cause of the fault according to the fault phenomenon analysis, solves the problems such as the non-feedback of the platform door state information, the failure of door opening and closing linkage button of the PSL, as well as the non-linkage of the platform door, and puts forward the fault handling method, thus improving the commissioning efficiency for the joint adjustment of construction.

Key words:Unmanned Train Operation;Signal system; Platform door; Interface fault

0 引言

信号系统是地铁实现无人驾驶的关键系统，而站台门系统和信号系统的联动是地铁无人驾驶功能的重要组成部分，列车进出车站及车门与站台门联动是乘客感官最为直接的无人驾驶功能体现之一，由此对信号系统与站台门系统的接口原理分析尤为重要，从原理出发进行故障现象分析，得出故障原因，高效的故障处理，为轨道交通无人驾驶系统的安全运行提供有力保障。

1 信号系统与站台门接口原理

1.1接口功能原理

信号系统(SIG)向站台门(PSD)发送命令进行开门和关门控制，站台门的开门命令由车载自动列车防护/自动列车运行（ATP/ATO）子系统在列车于站台区域±0.5m停车误差内安全停稳后进行计算，站台门关门命令由车载ATP/ATO子系统在列车停站结束后进行计算。正常模式下，列车在确认站台门关闭且锁紧条件下才允许出站。同样的，在PSD出现故障切除时，列车应在SIG收到PSD系统发送的互锁解除信息后才能进行正常进出站。

信号系统与站台门系统主要交互信息包括:关门命令（输出GMJ）、开门命令（输出KMJ）、站台门关门且锁闭（输入PDKJ）、PSD互锁解除信息（输入PDQCJ），开关门命令通过车地通信由车载控制器发送给信号联锁系统。控制命令（KMJ、GMJ）通过联锁系统发送给站台门接口盘，站台门完成开关门操作后将状态信息返回给联锁系统，从而实现对站台门的安全控制，实现列车的正常上下客，列车正常接发车时SIG与PSD接口控制逻辑关系如图1。

图
^{1 SIG}与 ^PSD接口控制逻辑关系

正常运营模式下，信号系统的I/O设备与站台门系统之间通过继电器状态进行主要信息的交互，使得两个系统联动进行命令的执行。KMJ 、GMJ和PDQCJ 常态为落下状态,PDKJ常态为吸起状态。PSD系统根据信号系统开门、关门信号的输出执行操作，完成车门和站台门开关控制，如表1所示。信号系统根据PSD系统关闭且锁紧、互锁解除信号的输出进行执行操作，监督和控制列车进出站，如表2所示。以下图表中“1”表示继电器吸起或得电、接点闭合，“0”表示继电器落下或失电、接点打开。

表 1 信号系统 I/O 输出控制 PSD 动作表

开门信号（KMJ）	关门信号（GMJ）	动作结果
0	0	PSD系统不动作，开启的门扇继续保持开启，关闭的门扇继续保持关闭。
1	0	有效开门
0	1	有效关门
1	1	PSD系统不动作，开启的门扇继续保持开启，关闭的门扇继续保持关闭；产生告警。

表 2 信号系统根据 PSD 输出执行表

关闭且锁闭（PDKJ）	互锁解除（PDQCJ）	动作结果
0	0	至少有一道 PSD 没有关闭且锁紧，不允许车站内列车移动或列车进入车站。
1	0	所有 PSD 关闭且锁紧，列车可以安全运行
0	1	信号系统与 PSD 系统的联锁关系解除，PSD关门且锁闭状态被旁路，列车可正常进出站并完成车门操作，PSD 由站台工作人员人工操作。
1	1

如图2 为站台门开关动作时序图，KMJ 和GMJ 常态为落下状态,PDKJ常态为吸起状态。列车进入车站于站台区域精确停车后，KMJ吸起，站台门和车门执行开门命令，PDKJ 落下，站台门关闭且锁紧信息为“0”；停车时间结束，GMJ 吸起，站台门和车门执行关门命令，PDKJ 吸起，PSD 关闭且锁紧信息为“1”。

图2站台门开关动作时序

图 2 中，T0：信号系统I/O的开门命令被PSD系统接收和该命令被站台门系统考虑且“站台门关闭且锁紧”状态丢失(状态为0)之间的时间延迟；T'O：信号系统I/O的关门命令被站台门系统接收和该命令被PSD系统考虑的时间延迟。

1.2接口电气原理

站台门系统与信号系统的接口电路主要由 2 个接口电路图构成：开关门命令接口原理图和PSD状态及旁路接口原理图。

信号系统为关门和开门控制命令提供了KMJ、GMJ安全型继电器的两组接点，通过信号系统I/O设备的安全输出对继电器的动作进行控制管理。PSD由自身提供的DC24~60V电源和开关门继电器的这两组接点来完成PSD开/关门命令接口继电器的励磁吸起，并通过PSD的接口继电器读取接点状态。当信号系统发送开/关门命令信息时，对应控制命令继电器接点闭合并且信号系统输出给站台门系统的KMJ条件中串接GMJ落下条件，输出给站台门系统的GMJ条件中串接KMJ落下条件，以保证站台门系统不会收到KMJ和GMJ同时吸起的命令，开关门命令接口电路图如图3所示。

信号系统由自身提供的DC24V-60V电源和PSD系统提供的这四组接点来完成信号PDKJ、PDQCJ接口继电器励磁吸起，并通过信号系统的接口继电器读取其接点状态。当站台门出现故障，站台门输出给信号系统的“PSD关闭且锁紧”信息必须为断开状态。只有当站台门关闭且锁闭时，站台门的状态信息才能被检测为“关闭且锁闭”(故障安全传感器和安全接口继电器)。所有的PSD系统提供给信号系统的信息都将连接到信号系统的I/O安全输入，在任何门没有关闭且锁闭或没有互锁解除操作的条件下，都将不会输出励磁继电器的电压，PSD状态及旁路接口电路图如下图4所示。

无人驾驶车站站台每侧有3个站台门系统现地控制盘（PSL），站台两端各一个，站台中心一个。在每个PSL均设置一个用于旁路所有PSD的互锁解除开关，当PSD关闭且锁紧的状态出现故障时，操作员在确保安全的情况下使用在PSL上的互锁解除开关执行对PSD的旁路操作，使信号设备室PSD互锁解除继电器励磁吸起。在站台中部 PSL 箱盒上安装开门联动按钮和关门联动按钮，在紧急情况下（如有障碍物时），可操作相开/关门联动按钮，实现开门联动和关门联动功能。

图
3 开关门命令接口电路图

图
4 PSD状态及旁路接口电路图

2 信号系统与站台门故障分析及处置措施

2.1站台门状态信息未反馈

2.1.1故障现象

动车调试时，电客车行驶至车站上行站台停稳后关门作业，车门与站台门均正常联动，但车控室车站人机操作界面（HMI）和车载设备人机界面（DMI）显示车站上行站台的站台门打开，列车无法正常发车出站。

2.1.2故障分析及处理

该故障现象为站台门与车门正常联动，但站台门的“关闭且锁紧”信息未反馈至信号系统，导致电客车不满足发车条件无法正常发车出站，影响动车调试。

车门关闭且锁紧后，信号系统采集站台门PDKJ干接点的状态。正常情况下信号设备室内PDKJ继电器（关闭且锁闭）通过站台门PDKJ关闭且紧锁干接点吸起状态沟通励磁电路而吸起，收到站台门关闭且锁紧信息。针对这一类故障，主要处置措施步骤如下：

1. 查看监测软件，根据信号设备室PDKJ继电器动作状态，确认大致故障范围。若PDKJ吸起则排除信号和站台门接口励磁电路故障，判断为信号联锁采集电路故障，无法采集到PDKJ继电器吸起状态。

2. 若信号设备室内PDKJ继电器未曾吸起，根据信号采集原理图得知，信号PDKJ 吸起，联锁系统会收到一个持续的高电平信号。采用分段测量电路中各接点范围有无LZ\LF电压，判断是否为电源故障，判断励磁电路故障范围在信号设备室还是站台门设备室。

3. 若电缆接线故障均排除后，则观察确认站台门侧PSD关闭且锁闭干接点是否吸起来，若吸起，则重点检查站台门侧接线端子排配线位置和配线质量。若未吸起，则故障确定为站台门状态信息未发送给信号系统，由站台门专业人员进行内部系统故障处理。

2.2现地控制盘开关门联动按钮故障

2.2.1故障现象

动车试验时，电客车停靠在下行站台，车门和站台门正常联动开启了，试验人员设置障碍物模拟车门关闭受阻，站台门尝试关门3次无法关门，站台门和车门保持开启；试验员按压中部PSL箱“关门联动”按钮，按钮亮绿灯但车门仍无法关闭。

2.2.2故障分析及处理

该故障为在紧急情况下，人工操作相关开关门联动按钮，但“关门命令”信息未发送给站台门系统，未实现开门联动和关门联动功能。

正常情况下，按压联动按钮后通过按钮闭合接点励磁信号设备室内相应的按钮继电器，联锁系统通过采集按钮继电器吸起状态，驱动与之对应的开/关门命令继电器，从而信号系统向电客车车门和站台门发送开/关门命令实现开/关门联动功能。针对这一类故障问题，主要处置措施步骤如下：

1. 长按压PSL“关门联动”按钮，观察监测软件和室内继电器下行关门联动按钮继电器（X-GMLJ）是否吸起，初步判定是否为按钮继电器励磁电路故障。

2. 观察下行“关门命令”继电器（X-GMJ）是否吸起，若未曾吸起则故障范围在联锁系统对按钮继电器状态采集电路，若吸起则锁定故障为PSD关门命令接口继电器励磁电路故障。

3. 由于站台门正常开闭过程均能够实现，故判断关门命令接口电缆配线正确，观察站台门侧关门命令接口继电器是否吸起，若吸起则站台门自身控制回路故障，由站台门专业人员处理。若关门命令接口继电器为吸起，则说明关门命令接口继电器励磁电路故障，重点观察KMJ和GMJ是否存在同时吸起互切现象。

4. 通过按压PSL“关门联动按钮”GMJ、KMJ、X-GMLJ、X-KMLJ四个继电器同时吸起或落下，站台门关门命令继电器励磁电路存在互切现象，判断为PSL按钮配线错，误造成按钮继电器励磁电路混电。

2.3站台门车门不联动

2.3.1故障现象

列车到站后，地铁车辆车门打开，站台门无法正常联动开门，需综合站务员通过PSL完成开关门作业后出站。

2.3.2故障分析及处理

该站台门与车门不联动故障问题是由于信息传输丢包、延时或错误，区域控制中心无法采集到站台门状态，无法向轨旁发送控制命令导致。针对这一类故障处置措施步骤如下：

1. 回放观察监测软件的开关量，KMJ是否吸起，若吸起则判断为站台门侧故障或数据信息传输出现故障。若未吸起，则故障范围在信号系统方面。

2. 对站台门进行现场检查，若站台门故障则由站台门专业人员进行处理。若站台门良好则对信号系统方面进行故障分析处理。

3. 在站台门信息故障状态下，重点对开关门命令继电器、联锁系统故障以及无线接入点等设备进行检查，判断是由于哪个部位出现故障影响信息的传递，采取相应的处理措施。

3 结束语

成都地铁9号线无人驾驶信号系统与站台门的系统调试，通过接口功能、电气原理和动作时序的分析处理，快速找出故障原因，缩短了单调时间，为后续动车联调联试和空载试运行提供了充足的时间和良好的条件。西南第一条地铁无人驾驶线路----成都9号线开通运营以来，信号系统与站台门接口联动运行正常，工作稳定，为广大旅客营造了安全舒适的乘车环境。

参考文献

1. 彭树林.基于信号系统与屏蔽门系统的逻辑与控制的分析[J].电子制作.2016.

2. 朱洪波.信号系统与屏蔽门系统的接口原理及故障处理[J].技术与市场.2017.

3. 曹美阁.地铁车门和屏蔽门故障分析及解决方案探讨[J].设备管理与维修.2018.