CTCS2+ATO系统车门与站台门联动问题

严 伟

（中国铁路广州局集团有限公司广州电务段，广州 510610）

珠三角城际CRH6A/F 型动车组全列由8 节车厢组成，CRH6A 车型为2 门车厢（个别车除外），CRH6F 车门采用宽阔的对开塞拉门，每节车厢（车头和车尾除外）的左右两侧都有3 个塞拉门(车头和车尾各两个，另一个是驾驶室门)。通过司机室内的开关（或列车自动运行系统（ATO）设备）集中控制全列车车门和站台门联动，实现列车的自动驾驶，为珠三角地区居民提供便捷、高效的交通工具，方便旅客出行，提高人民的生活质量。而车门与站台门之间的正常联动关乎列车的正常运行。本文从实际出发，主要针对珠三角城际铁路动车组车门与车站站台门联动问题进行探讨，并给出相关建议。

1 问题描述

珠三角城际铁路是在城市轨道交通和高速铁路基础上发展起来的新型轨道交通，其采用CTCS2+ATO 列控系统，基于CTCS-2 级列控系统，车载增加ATO 单元，用于实现列车的自动驾驶；地面增加了精确定位应答器和通信控制服务器（CCS），ATO 能根据精确定位应答器描述的信息控制列车停准、停稳，CCS 用于与列控车载设备之间进行相互通信；站台增加站台门，列车车门与站台门能通过联动控制，实现自动开关门。在确保安全运行的同时能有效地降低司机、车站客运人员的劳动强度。

由于增加了列车车门和站台门之间的联动控制，必然也增加了系统的复杂程度，同时，系统发生故障的概率也相应增加，当设备发生故障时会导致联动失败，影响列车运行。因此，研究车门与站台门联动问题具有十分重要的意义。

2 车门与站台门联动原理

ATO 基于GSM-R 网络实现车-地相互通信。基本控制过程如下。

列车进站停车后，由列车自动防护系统(ATP)判断车组是否停准、停稳，若停稳后的列车车门满足与站台门相对应的条件，则允许打开车门，由车载设备或司机触发列车开门指令，该命令一方面由车载设备通过GSM-R 网络发送给CCS。CCS 根据收到的开门指令、列车种类，将命令发送至各车站的列控中心 (TCC)，再由TCC 将开门命令发送给站台门系统，控制站台门开启；另一方面，该命令也会发给车辆的门控器，由门控器控制动车组车门开启。

列车发车时，由车载设备或司机触发关门操作指令，该指令通过GSM-R 网络发送至CCS，CCS根据收到的关门指令、列车种类，将指令发送至车站的列控中心，由列控中心通过继电接口电路向站台门系统发送关门指令，控制站台门关闭；另一方面，该命令也会发给车辆的门控器，由门控器控制动车组车门关闭。整个过程如图1 所示。

图1 CCS系统站台门控制原理Fig.1 Platform door control principle of CCS system

3 故障分析

整个系统过程复杂，涉及到的设备多、环节多，当系统发生故障时，要定位故障点必然有一定难度，某一环节出现问题则影响整个系统的正常运行，因此对常见的故障现象进行分类，并提出解决思路和分析方法。

根据故障现象，结合现场运用实际，可把车门与站台门联动问题分为下面几类。

现象一：列车在站台对标停稳，车门和站台门都未打开。

现象二：列车在站台对标停稳，车门打开，而站台门未打开。

现象三：列车在站台办客作业完毕，车门和站台门都未关闭。

现象四：列车在站台办客作业完毕，车门关闭，而站台门未关闭。

3.1 处理思路

列车车门与站台门联动原理如图2 所示。可以看出，车载向站台门发送控制命令(开或关)过程概括如下。

图2 车门与站台门联动原理Fig.2 Schematic diagram of linkage between train doors and platform doors

司机按压开/关门按钮（手动模式下）→ATO发送开/关门命令→TCC 驱动开/关门继电器（信号侧）→开/关门继电器接点动作（信号侧）→开/关门继电器动作（站台侧）→站台门打开/关闭。

同时，站台门需向车载反馈站台门状态信息，其过程如下。

门锁闭/门报警/门旁路继电器接点动作（站台门侧）→门锁闭/门报警/门旁路继电器动作（信号侧）→TCC 采集门锁闭/门报警/门旁路继电器接点→TCC 发送车门和站台门状态信息→ATO。

3.2 故障案例分析

以故障现象一为例分析，故障查找过程如下。1）检查车载是否发出开门命令，若未发出，则故障点在车载侧，需排查开门按钮、车载软件。

2）检查TCC 是否收到开门命令，若未收到，则故障点在车-地通信环节，需排查车载电台、车载天线、CCS 系统、GSM-R 网络等设备情况。

3）检查TCC 是否发出驱动信号，若未发出，则问题在TCC 侧；若驱动信号已发出，则检查开门继电器是否动作，若未动作，则故障点在信号侧继电器相关电路，需排查信号侧继电器相关接点和线路。

4）检查站台门侧的开门继电器是否动作，若未动作，则故障点在站台门侧继电器相关电路，需排查站台侧继电器相关接点和线路。

其他故障现象的分析方法与此类似，在此不详述。

3.3 故障原因分类

结合实际运用中发生的案例，可以将联动失败原因分为如下几类。

1）车-地通信超时或中断；

2）进站停车时未停准，超过精准停车窗口；

3）车载侧通信单元故障；

4）车载设备未收到有效的关门命令；

5）车辆给ATO 的门状态信号异常；

6）站台门报警；

7）站台门夹异物。

4 相关建议

为充分发挥珠三角城际CTCS2+ATO 系统的自动驾驶功能，降低系统故障率，提高设备运用质量，针对以上故障原因，分别从通信侧、车载侧、车辆侧和站台门侧提出相关建议。

4.1 通信侧

通信质量下降或与CCS 连接中断，导致车-地通信延时或中断。针对这种情况，采取以下措施：一是可参考CTCS-3 线路，考虑GSM-R 网络按交织冗余标准设计，提高无线覆盖的强度。二是对车-地通信机制进行优化，由于ATO 信息数据量大，在区间运行不调整运行计划时，乘客信息系统（PIS）信息也不会发生变化，现有通信方式是CCS 在发送这些信息时要求车载设备进行回复，建议采取如下优化措施： 1）当CCS 发送信息后，车载设备收到信息后给车载设备发送确认消息，CCS 也收到确认信息，则相同的信息不再重复发送；2）当CCS 发送信息后，在一定时间内未收到车载设备的确认消息，则断开与车载设备之间的连接，这样可以减少通信的数据量而又不影响信息安全；3）对经常因干扰影响正常通信的地方加装GSM-R 无线干扰监测系统，查找干扰源，从而采取有针对性的措施。

4.2 车载侧

在车载侧，MT 电台通过天馈线与GSM-R 天线连接，无论是哪种型号的ATO 设备，均只有1根天馈线，200C+ATO 和200K+ATO 型设备采用功分器与双套MT 电台连接，功分器在运行过程中会出现不稳定性，而且电台SIM 卡会出现接触不良的情况。而300T+ATO 和300S+ATO 设备无功分器，天馈线且只与一个MT 连接，当MT 故障时无法切换。

针对这些情况，建议一是按双天线与双MT 电台连接的方式组成双套冗余；二是对SIM 卡接触情况进行检查，接触不牢固的地方要进行加厚处理，对SIM 卡变形或金属片变色的情况要进行更换；三是针对功分器造成的衰耗过大问题，对功分器前后节点驻波比进行测试，确定问题点，然后进行相应的处理，需更换的地方要进行更换；四是增加监测设备，对数据传输进行监测。

另外，在车载侧，还可以考虑如下两方面的问题。

1）ATO 配置的车辆制动参数问题

ATO 配置的车辆制动参数发生变化，会导致停车精度下降，超过停车窗，ATO 不发送开门指令。

因不同动车组制动参数不同，在列车运行过程中车辆制动参数也会发生变化，这样ATO 配置的制动参数就与实际参数不一致，势必会影响停车精度。针对该问题，一是建立车辆与ATO 设备同步参数调整的项目和范围，规定工作流程并同步进行精调的长效工作机制；二是定期复核轮径；三是优化ATO 分析软件，使车辆制动参数能在软件中显示，当车辆制动参数发生变化后成红色显示，这样便能提醒维护人员对ATO 制动参数进行复核、修正。

2）站台门反馈状态超时

车-地通信延时较大、站台门操作超时及序列号检查不一致（地面反馈的站台门状态信息中的包（CTCS-2/3）序列号必须与车载发送给地面的开/关门命令包(CTCS-2/4)中的序列号一致）会导致站台门反馈状态超时。针对站台门反馈状态超时问题，通过对车载软件进行优化，可以考虑适当延长车载判断站台门超时时间，能够减少此种现象的发生。

4.3 车辆侧

在实际运用过程中，列控车载设备有时会提示“站台门联动失败”，一旦联动失败，ATO 便无法自动开/关门，需司机人工操作开/关门按钮，完成开/关门动作。而在实际运用中，当司机按压开/关门按钮时，开/关门指令存在不同步问题，会导致动车组塞拉门和站台门动作不一致，造成开/关门失败。

CTCS2+ATO 控车CRH6A/F 动车组开/关门指令原理如下：当司机按下开/关门按钮时，开/关门按钮指令会同时发送给车辆门控器和ATO 信号系统，其中门控器接收到开/关门指令后会控制车辆塞拉门开启和关闭，ATO 信号系统接收到开/关门指令后，会通过车-地通信控制地面站台门的打开和关闭。控制原理如图3 所示。

图3 CTCS2+ATO控车城际动车组开/关门指令原理Fig.3 Schematic diagram of opening and closing commands of CTCS2+ATO controlling an intercity EMU

正常工况下当按下开（DVS11）或关门按钮（DVS12）后，开/关门指令信号同时发送给门控器和ATO 信号系统回路。根据故障时刻ATO 采集的数据分析，故障时刻只有门控器采集到开或关门按钮指令，ATO 信号系统未采集到车辆发出的开或关门按钮指令，从而导致该故障的发生。

对现车使用的按钮进行导通试验，发现在按钮按到某一个位置时存在只导通一路的情况，继续按则两路同时导通。根据对触点按钮机械结构的分析：动触点桥接片在动作时依赖于弹簧的拉力，弹簧与桥接片、触点、按键、压簧和壳体之间有配合公差，弹簧弹力与配合公差的综合影响，在没有按压到底的情况下，会导致同一个开/关按钮下不同的桥接片动作不一致的情况，以上现象当按钮停止在特定位置时会出现，这是由产品本身的机械结构决定的。由以上试验分析可知，按下关/门按钮后，站台门未及时关闭的原因是按钮未彻底按到底。

通过以上分析，提出一种采用继电器过渡的方案，通过开关/门按钮控制一个继电器导通，并通过继电器的双常开触点控制开/关门指令发送给门控器和ATO。相比于机械式开关，继电器的常开触点具有更好的同步性。改造后控制原理如图4 所示。

图4 改造后CTCS2+ATO控车CRH6A/F型城际动车组开/关门指令原理Fig.4 Schematic diagram of opening and closing commands of CTCS2+ATO controlling a CRH6A/F intercity EMU after transformation

通过试验验证，以上优化方案能有效解决目前存在的因开/关门按钮不到位而导致的塞拉门和站台门开关不同步问题，且司机操作不受影响，提高了设备可用性。

4.4 站台门侧

站台门侧的故障原因主要有两种情况：站台门报警和夹异物。

针对站台门报警问题，一是适当延长CTC 进路自动触发的时间，这样可以增加站台门联动异常时的应急处置时间，减少信号恢复问题；二是考虑将站台门旁路开关改为非自复式，便于客运员在站台门故障时应急操作；三是在信号侧将与站台门状态接口的继电器改为缓放型，减少站台门电气接点瞬间接触不良造成的信号恢复故障；四是加强站台门的精调和整治，使站台门运用状态良好。

针对站台门夹异物问题，日常需加强对站台门的巡视检查工作，保证站台门附件无异物，确保站台门动作过程中不被卡住。

5 后续措施

结合前期建设以及运用中总结出的经验，在后续建设新线和验收新造车组时，运营方可考虑采用以下几点措施，最大限度地降低车门与站台门联动问题对运营造成的影响。

1）施工建设时提前介入，涉及到信号与站台门等接口设备的安装，调试时要及时跟进，特别是涉及到信号电缆和电力电缆、信号系统的信号线和电源线交叉的隐蔽处要格外重视，严格按标准进行安装、调试和验收。

2）联调联试阶段做好问题库记录，对联调联试阶段发生的信号与站台门联动问题，逐一分析原因并做好跟踪整改。

3）新线开通初期，应对设备开展全面的专项排查工作，对排查发现的问题制定措施并进行整改。

4）建立完善的设备监测系统，发生故障后，维护人员利用监测系统，查看动作开关量历史记录、回放运行记录、TCC 驱动采集记录、设备故障告警等记录信息，从而快速查明故障原因，节约故障处理时间。

5）上述4.3 中提到的继电器过渡方案已在实践中得到运用，效果显著，后续对运用所配属相关ATO 车组按同样的方案进行改造，同时，高级修修竣、新造动车组进行验收时，也要将此方案纳入验收项点。

6）发现故障或隐患后，要能做到举一反三，排查其他车组是否存在同类故障或隐患。

7）对全线站台门控制和采集线路进行定期检查，防止因线路断线和端子虚接、虚焊造成的故障。

8）定期开展故障应急演练，缩短故障处理时间。

6 结语

本文从CTCS2+ATO 系统运行原理出发，针对目前珠三角城际CRH6A/F 型动车组出现的车门与站台门联动问题，提出故障处理思路和建议，提高设备的质量，确保列车运行安全。