城际客运专线站台门车地联控可行性探讨

周志辉

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

随着我国高铁时代的到来，大量新建的客运专线逐步延伸到人口众多的城市区域，如在建或将要建设的广珠、海南东环线、成灌、广佛、沪杭、昌九等城际客运专线，这些铁路将承担我国主要城区之间短途旅客的运输任务，在更大范围内担负起城市轨道交通的任务，为这些城市及其沿线城镇居民的出行带来便利，也带动了当地经济，拉动内需。

1 城际客运专线的特点

（1）短途客流量大

城际客运专线主要承担城市之间和市域内沿线城镇之间的客流，以短途旅客运输为主，其中大量乘客是需要上下班、上学、购物、商务或旅游的市民。这些客流行程距离短、上下车频繁，尤其在上下班高峰时段或节假日时期，乘客流量会急剧上升，导致在一定时间内乘客流量骤增。

（2）行车密度高、速度高

为了满足短时间内大量乘客运输的需要，城际客运专线必须采用高行车密度、高行车速度的行车组织，才能将大量聚集的乘客运走，因此，城际客运专线的行车追踪间隔必须小，根据目前技术水平已达到180 s，接近城市轨道交通的水平（城轨远期运行间隔一般为120 s），从而使城际客运专线已经具有城市地铁、轻轨的运输性质。由于城际客运专线目前主要采用速度200～250 km/h的技术建设，因此，城际客运专线又具有比城市轨道交通速度快的特点（城轨行车速度一般为80～100 km/h）。

（3）乘客站台候车

过去铁路通常采用旅客在候车室候车的模式，已不能满足高峰客流、高行车密度的需求，现在客运专线已开始逐步取消候车室，采用站台候车方式，以减少旅客上下车时间，提高运输效率，但有大量乘客在站台聚集等候上车。

（4）采用宽门的城际客车

为了适应高客流量的要求，提高旅客上下车的通过流通量，缩短列车的追踪时间，城际客运专线开始采用与城轨交通类似的动车组，每节车厢有多扇车门，而且车门设计较宽，如新建的成都—都江堰城际客运专线，站停列车采用CRH1改进型城市动车组，该类动车组为8辆编组，车门宽度为1 200 mm。而通常动车组每节车厢只有2扇门，每扇门约700 mm宽。

（5）与城市轨道交通衔接

城际客运专线既然为城市区域内的市民服务，就必须和城市轨道交通实现无缝连接，才能满足人性化服务的需求。如新建的成都—都江堰城际客运专线在犀浦站与成都地铁线实现同站台无障碍换乘，市民从市内乘地铁到达犀浦站后，可直接换乘成灌客运专线到达都江堰、青城山站，或反之从青城山进入市区。目前新建的城市地铁系统都设有站台门，并将站台门、车门统一纳入信号系统集中控制。如果城际客运专线未设站台门，由于站台管理制式不同，一边设有站台门，另一边未设，容易使从地铁列车下车进入国铁客运专线运营区的乘客产生不适应感，可能引发坠轨事故。

针对城际客运专线的上述特点，结合城市轨道交通及国铁近年来发生多起乘客意外坠轨、自杀等突发事件导致的停车事故，一些新建的城际客运专线开始考虑在站台设置安全门或屏蔽门，将轨道行车区与站台乘客候车区隔离开，为站台候车旅客提供一个安全舒适的环境。

尽管站台安全门和屏蔽门在城市地铁或轻轨已经广泛应用，但在国铁系统尚无应用先例。因此，对于城际客运专线的站台门控制技术尚属空白，由于国铁客运专线的列车控制系统、行车组织与城市地铁、轻轨均有所不同，对于城际客运专线站台门的控制应根据其需求专门研究。

2 站台门设置联动的必要性

鉴于城际客运专线的高客流量、高行车密度、高速度等特点，必须建立有序的管理秩序，一旦发生旅客落轨，被车门、站台门挤压事件，将会引起旅客很大的混乱，给运输带来严重影响。

站台安全门/屏蔽门如果没有配置相应的车地联动系统，列车门、站台门的开闭就必须由司乘人员人工确认控制。一旦操控人员操作失误，在列车没有停到规定的位置时，错误打开车门或站台门，就有可能造成站台候车旅客或车上旅客发生落轨或挤压事件。另外，当站台门发生故障不能关闭，如果没有设置联动系统，列车车门有可能被关闭，而乘客还拥挤在站台门和列车之间的区域内，这时列车发车，也有可能导致站台旅客被挤坠轨事件发生。

城市轨道交通的应用经验证明，站台安全门/屏蔽门必须配置相应的车地联控系统，才能充分发挥其保证安全、提高效率的作用，确保列车在“停稳”、“停准”状态下，联控系统向司乘人员提供明确信号和开门授权，保证安全门和车门的同步开闭。没有配置联动系统的站台门存在一定的安全隐患。同时，站台门实现联动控制后，还能在一定程度上减少站台车务人员的数量，达到减员增效的目的。

3 联动功能需求

城际客运专线站台门车地联动系统是基于列车司机在ATP系统防护下，驾驶列车人工停位的操作方式，联动系统“核实”列车是否“停准”、“停稳”，一旦列车没有停在规定的地点或未停稳，即使司乘人员按压列车开门按钮，也不允许车门和站台门被打开。因此，站台安全门/屏蔽门与列车车门联动控制系统应满足以下主要功能。

（1）列车未停在规定位置，不允许打开车门和站台安全门/屏蔽门。

（2）列车未停稳，不允许打开列车车门和站台安全门/屏蔽门。

（3）站台安全门/屏蔽门与列车车门按一定时序同步开关，实现联动控制。

（4）车门和安全门未关闭，不允许发车。

（5）列车在进站时，如安全门/屏蔽门被错误打开，则信号系统关闭进站信号，阻止列车进入站台；当列车在站台区域内运行且列车还没离开站台区域时，如安全门/屏蔽门被错误打开，则信号系统关闭相应出站信号，列车立即停车。

（6）在司机室和机械师室给出列车停稳和允许开门的表示信息，在车站管理室给出有关的显示及操作界面。

（7）系统能根据不同车型，向站台安全门/屏蔽门机电控制系统提供相应的控制信息。

（8）在系统发生故障时，列车司机或机械师可解除系统联动控制；也可以通过地面设备解除联动控制，并给司机提供显示信息。

（9）系统不应改变站台安全门/屏蔽门和列车门控系统自有的应急控制方式。

4 实现联动的关键技术

我国新建城轨交通项目都将站台门、车门纳入了信号系统ATO控制，ATO能控制列车自动精确停车对位，其误差范围一般在±500 mm范围内。同时，ATO系统具有车地通信系统，能够实现车地信息交换，满足列车门、站台门联动控制的要求。

我国速度200 km/h客运专线的列控系统CTCS-2采用目标—距离控车模式，只具备超速防护ATP功能，没有自动控制列车精准定位停车的功能，也不具备车地信息交换的能力，无法满足车门与站台门的安全联动要求。如果修改CTCS列控系统以满足精确定位停车的需求，涉及技术标准的修改，特别是停车控制方式的修改，存在与现有CTCS列控区段不兼容的问题，并且工程投资较高。因此，CTCS客运专线列车要实现站台门和车门车地联动，必须解决以下技术问题。

（1）列车“停准”的判定

城际客运专线动车组列控系统（CTCS-2）ATP模式下，由司机人工操作列车停到指定的位置,因此，检测并判定列车是否停准是列车车门和站台门联动控制的关键技术之一。

根据目前国内外的技术现状，列车停车位置判定可以采用如下方案。

方案1：信标定位方案

在列车底部适当位置安装列车位置判定信标，定位信标中预先存储列车类型等信息，在列车正确停车点，车体信标相应的股道中央安装信标查询器和通信设备，信标查询器作用范围即为列车停车位置检测窗口。列车在窗口内停稳时，信标查询器能传输信息，即接收车载定位信标的信息，超出停车范围时接收不到信息，从而得到停车对位条件。在列车站停期间，地面信标查询器与车载信标之间的通信保持不间断。其信标定位原理，如图1所示。

经室内试验和现场测试，信标查询器的作用范围可调整到900 mm左右的范围之内。

理论上每股道只需设1处信标查询器和通信设备，通过调整车载信标安装位置即可满足不同类型动车组的停准判定要求，并可根据信标提供的列车类型给出不同站台门的开启信号。考虑到系统的冗余，可在站台每股道对称位置设置2套定位信标，提高系统可靠性。

方案2：环线方案

如果列车停位精度需要放宽，也可以采用环线方式，即在地面设置环线，在列车底部安装环线接收天线。环线长度根据停车精度进行调整，环线方式既能实现定位，又能实现车地信息交换，但其定位精度比较宽，据初步试验测试，其精度为±1 000 mm，按照目前城际客运专线站台门的设置情况（站台门设在距站台边缘约1 000 mm的位置），能够满足要求。

（2）列车“停稳”信息的采集

列车车门、站台门是否允许打开，列车必须停稳也是一个必备的前提条件。列车停稳信息包含列车速度为零+列车施加制动。

我国CTCS列控系统具有测速和制动输出监测功能，理论上能够提供列车停稳信息。但是，CTCS列控系统没有与列车车门控制系统发生关系的接口，无法提供车辆门控状态信息。

目前我国CRH型动车组，车门控制系统为了保证安全，要求列车车速低于5 km/h以下时才能打开车门。因此，列车车门机电控制系统也设有测速设备，同时，为了防止列车溜逸，列车在车站股道上停车后，需要对列车施加一定的制动。通过与动车组供货商的交流，动车组供货商能够很方便地以继电器接点方式提供车速为零、防止列车溜逸的列车停稳条件和车门“开”、“闭”的状态信息。同时，我国动车组都具有列车启动与车门状态联动的功能，当车门处于开启状态，列车不能启动发车，因此，只要保证车门和站台安全门实现联动，就能实现对旅客安全防护功能。

由于联控系统要实现车门和站台门的联动控制，需要采集车门状态信息，并向车门控制电路内插入控制条件，因此，联控系统必须和列车车门机电控制系统发生关系。为了减少系统接口，便于工程实施，联控系统的列车停稳和车门状态信息可以由列车车门机电控制系统提供，而不必和ATP系统发生关系。

（3）车地设备信息交换

要实现站台安全门和列车车门的联动，必须有车载设备和地面设备之间的信息交换，需要无线信息传输设备的技术支持。

目前能够实现车地信息传输的主要有专用2.4 GHz扩频数传电台＋专用安全通信协议、GSM-R两个技术方案。

方案1：2.4 GHz扩频数传电台+专用安全通信协议

国内无线电管理委员会已将2.4～2.483 5 GHz频段开放为自由使用的扩频通信ISM频段，基于2.4 GHz ISM开放频段扩频通信技术已经在国内外得到日益广泛使用，例如，城市轨道交通领域的旅客信息系统（PIS）、基于通信的列车控制系统（CBTC）等都已采用该技术，最近刚开通的广州地铁一号线安全门联控系统车地通信也是该系统方案的成功运用。

客运专线站台安全门/屏蔽门车地联控系统采用2.4 GHz专用扩频电台+专用安全通信协议的方式构建车地双向数据传输通道：在上、下行站台终端和机车上分别设置2.4 GHz专用扩频车地通信单元，实现站台区域范围内的短距微功率数据传输。软件采用专用安全协议，软、硬件双重CRC校验，再结合扩频通信不同信道、不同PN码调制（用于上、下行区分）双重防护，能够实现车地信息的实时、可靠双向传输。

方案2：GSM-R系统

GSM-R系统是UIC选择的铁路专用无线通信技术，也是铁道部选择的铁路综合数字移动通信技术。GSM-R系统是在GSM基础之上发展起来的，是在GSM技术基础上增加了铁路特殊业务的专用通信技术，具有技术成熟可靠、适合大规模组网、适用于高速铁路等优势。

5 系统构架

客运专线站台安全门/屏蔽门车地联动控制系统可分为车载子系统与轨旁子系统两大部分。其车载设备接口、地面设备接口，如图2、3所示。

6 展望及应注意的问题

城际客运专线设置的站台安全门/屏蔽门及其与列车车室门联控系统是防止乘客候车时发生坠轨事件的有效手段，对于提高旅客候车的安全性，改善旅客候车条件，提高车站管理效率，降低车务人员劳动强度具有积极作用。其中屏蔽门还对车站环境控制系统具有节能环保的作用，通过对当前国内外轨道交通和客运专线控制技术的分析研究，已具备研发适合我国客运专线特点的站台安全门/屏蔽门与列车车门联动控制集成系统的技术基础；联动系统能实现列车车门和站台安全门/屏蔽门的同时开闭，满足列车车门、站台安全门/屏蔽门、信号系统的安全联动控制功能，将旅客乘车的不安全因素“拒之门外”。该系统的运用能大大提升客运专线的安全水平，符合当前以人为本、重视生命价值的设计理念，具有良好的社会和经济效益。

站台门车地联动系统是一个系统工程，其技术涉及信号、通信、车辆、站场、机械建筑等诸多专业，为了方便将来设置站台门的需要，在建设初期务必在土建工程中预留站台门的设置空间。以避免出现如建于上世纪60、70年代的北京地铁1、2号线的状况，近年来该线已发生多起乘客坠轨事件，尽管运营单位也想增设站台门，但由于当时该线以战备人防为主，兼顾城市交通，车站站台建筑设施狭小，没有足够空间加装站台门，且站内柱子距站台边缘过近，如果安装站台门后乘客无法上下车。同时，站台长度不足也无法安装站台门的端门。不具备安装站台门的客观条件，成为安全隐患。因此，建议当前新建的城际客运专线的站台设计务必预留站台门的设置条件。