全自动运行线路站台门就地控制盒电路改进方案设计

贾 萍，刘德伟，杨志慧

（1. 河南省高可信智慧城轨工程研究中心，郑州 450016；2. 卡斯柯信号有限公司，上海 200072）

城市轨道交通车站站台门安装于地铁、轻轨等交通车站站台边缘，将轨道与站台候车区隔离，设置与列车门相对应可多级控制开启/关闭滑动门的连续屏蔽，可减小噪声及活塞风对站台候车乘客的影响，改善乘客候车环境的舒适度，在不同季节节省通风空调系统的运营能耗，同时也起到一定的安全防护作用[1-2]。随着我国城市轨道交通建设的快速发展和完善，站台门设备已经作为轨道交通机电设备系统的标准配置，特别是在全自动运行线路中，站台门设备不再只是行车指挥系统的配套设施，其状态与车辆、间隙探测、信号系统等共同作为控制列车自动接发车运行的条件，已上升到全自动运行的核心设备，在全自动运行线路中越发彰显其重要性。

1 问题的提出

1.1 站台门控制系统的构成及控制方式

站台门控制系统由以下几个主要部分构成：中央接口盘(PSC)、就地控制盘(PSL)、通信介质及通信接口等设备，顶箱内设置有门单元的驱动机构、门(解)锁机构、门控单元(DCU)、门状态指示灯、就地控制盒(LCB)、应急门安全回路旁路开关等部件。具备系统级控制、站台级控制和手动操作三级控制方式，同时还有IBP盘综合后备盘紧急开门功能及单道门单元的维修控制功能。

系统级控制是在正常运行模式下由信号系统对站台门通过接口电路进行开门/关门的控制方式；站台级控制是在系统级控制因故失效时由列车驾驶员或站务人员在站台端门处PSL上进行整侧门操作的控制方式。

在单个门故障情况下，站务人员或乘客可进行手动操作。在单个门手动操作时，站务人员可通过钥匙操作滑动门门楣上的就地控制盒LCB转换开关，将该道滑动门打隔离或进行开关，可通过钥匙直接开关滑动门，亦可由站务人员或乘客将外力作用于滑动门把手上，手动操作开关滑动门。

1.2 站台门控制系统与信号系统接口

在系统级控制下，站台门通过与信号系统接口的电路，执行信号系统的开关门命令。无论哪种控制方式，站台门均将其开门、关门、隔离、互锁解除等状态通过接口电路反馈到信号系统，作为信号的接发车联锁条件之一。

当列车离开车站后且没列车停靠站台时，信号系统一直保持“关门”命令，站台门保持关闭且锁紧状态；有列车停靠站台时，信号发送“开门”命令到站台门系统单元控制器，站台门将开门命令发送到门控单元(DCU)，站台门开始打开；当列车要驶离站台时，信号系统发送“关门”命令，站台门关门至锁闭状态；站台门关好以后，向信号系统发送“门关闭且锁紧”的关键信号，信号系统收到站台门的状态信号后，可以控制列车发车。

1.3 站台门“门关闭且锁紧”状态回路

本研究重点关注站台门向信号发送的“门关闭且锁紧” (包含站台门和间隙探测)的状态信号。在站台门和信号系统接口电路中，对于站台门向信号系统发送的“门关闭且锁紧”状态信号电路可简化为图1，其中KA1表示站台门“门关闭且锁紧”(仅包含站台门)状态继电器，KA2表示“间隙探测”信号继电器(如有)。KA1和KA2串接后，通过其不同状态组合，使信号系统接收“门关闭且锁紧”状态。这里仅对KA1电路做详细描述，KA2间隙探测信号继电器电路不做分析。

图1 站台门与信号系统“门关闭且锁紧”接口电路Figure 1 Schematic of interface circuit between platform door system and signal system “door closed and locked”

站台门向信号发送的“门关闭且锁紧”信号作为信号系统控制列车接发的联锁条件之一，其重要性使站台门KA1电路列入了其内部安全回路，如图2所示。

图2 站台门内部 “门关闭并锁紧”安全回路的电路Figure 2 Schematic of “door closed and locked” safety circuit inside platform’s door system

结合图1、2，正常情况下，每道滑动门通过两个锁定开关和两个到位开关的常开触点，将安全回路串联后输出到下一道滑动门安全回路的输入端，全部滑动门均关闭并锁紧后，站台门自身KA1继电器吸起，之后控制间隙探测器开始工作，间隙探测器检测无异物，KA2继电器吸起，KA1和KA2接点串接后，导通站台门与信号系统接口电路，信号侧单侧“站台门关闭且锁紧”继电器吸起。当故障或应急情况下需要旁路该道滑动门时，可通过操作LCB转换开关，将LCB内部的触点9-10闭合，实现旁路该道滑动门安全回路的功能。

1.4 站台门就地控制盒LCB工作模式

下面重点讨论LCB内部旁路安全回路的问题。目前LCB一般设置自动位、手动开、手动关、隔离四位一体的转换开关，转换开关与图2中LCB触点9-10控制关系如图3所示。

图3 LCB转换开关与LCB触点9-10控制关系Figure 3 Schematic of control relationship between local control box transfer switch and local control box contact 9-10

平时LCB转换开关处于“自动”位，此时允许门控单元接收中央控制盘的“开门命令”与“关门命令”；当因故障或应急情况下需操作某道滑动门时，可人工用钥匙将LCB转换开关打至手动开、手动关或隔离位。

当转换开关打至“隔离”位置时，单个滑动门单元与系统隔离，隔断本单元电机的电力供应，在该模式下，此道门LCB触点9-10闭合/不闭合，有旁路和不旁路安全回路两种做法，本研究讨论旁路安全回路的做法。当转换开关打到“手动关”或“手动开”位置时，不执行来自系统级和站台级的开关门命令，在该模式下，此道门LCB触点9-10闭合，旁路安全回路。

按笔者所在城市的做法，站台门LCB转换开关打到“手动关”“手动开”或“隔离”位时，均旁路安全回路，站台门与信号系统“门关闭且锁紧”接口电路是具备导通条件的，信号系统具备正常接发列车的条件。

1.5 现有站台门LCB工作模式风险分析

1) 若滑动门发生故障，故障消除后或夹人夹物解除后，滑动门处于关闭且锁紧状态时，或滑动门无法打开(自动或人工)时，门处于关闭状态，该道滑动门的安全回路是导通的，列车可以正常接发；如需将该道滑动门“隔离”，可将LCB打至“隔离”位，不执行来自中央控制盘的开/关门命令，非全自动运行线路起到隔离作用，对全自动运行线路起到隔离和对位隔离的作用。该情形下操作LCB转换开关无风险。

2) 当滑动门发生故障或夹人夹物无法关闭时，如将该道滑动门打至“隔离”位或操作“手动开”“手动关”，此时该道滑动门被退出安全回路，KA1会吸起，其状态触发间隙探测工作，若间隙探测失效未探测到障碍物，KA2一直吸起，信号侧“站台门关闭且锁紧”继电器吸起，此时列车具备发车条件。在有人驾驶线路中，因发车前有司机确认，不存在风险；在全自动运行线路中，列车会启动离站，若列车与站台门之间有人或物体，将会被挤压，可能会导致安全事故发生。

通过对以上情形的分析可知，因全自动运行线路与非全自动运行线路的运用场景不同，现有站台门就地控制盒LCB电路设计上存在一定的安全风险。

2 LCB解决方案

全自动运行是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等与列车运行相关的设备组成，实现列车运行全过程的自动化。按全自动运行等级运行的列车，其休眠、唤醒、出入库、接发车等不需要司乘人员参与，均由系统自动控制完成。为了更好地适应全自动运行线路无人驾驶，保障站台门在全自动无人驾驶地铁运行过程中的安全性，在站台门发生夹人夹物且间隙探测失效的情况下，避免站务人员在仅操作LCB转换开关时导致列车发车而可能引发的危险，有必要对LCB电路全自动运行线路相对非全自动运行线路做差异化考虑。下面是对全自动运行线路LCB电路各种方案的分析。

2.1 方案1

规范站务操作，现有LCB转换开关和内部电路(指非全自动运行线路的设计原则，下同)不做改动，即转换开关“隔离”位“手动开”和“手动关”位均旁路该道滑动门的安全回路。

当滑动门发生夹人夹物或故障需要处理时，站务人员须第一时间按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车发车，方可操作LCB转换开关，严禁在未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关，因为在该情形下存在一定的操作风险。按压紧急停车按钮，当滑动门发生夹人夹物消除或故障消除后，需按运营相关规则将紧急停车解除，方可发车。要求运营严格规范站务操作，使用和维护人员要具备很高的应急处理能力。

2.2 方案2

现有LCB转换开关不做改动，修改LCB内部电路，“隔离”位旁路该道滑动门安全回路，“手动开”和“手动关”位不旁路该道滑动门的安全回路。

当滑动门发生夹人夹物时，站务人员可操作LCB“手动开”，或通过机械钥匙或人为将滑动门打开，将夹人夹物解除；在处理夹人夹物时，站务人员若需要将该滑动门打“隔离”，在操作前先按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车自动发车。严禁在未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关“隔离”位，该情形下存在一定的操作风险。

当滑动门故障无法自动打开或关闭时，站务人员可操作LCB转换开关 “手动开”/“手动关”，或通过机械钥匙或人为将滑动门打开或关闭。在滑动门无法关闭或故障消除、需隔离和实现对位隔离功能时，站务人员可操作LCB转换开关到“隔离”位。当滑动门故障需要维护时，在运营期间若需要通过LCB“手动开”“手动关”进行测试，后续列车将无法进站，会降低运营效率。

2.3 方案3

现有LCB转换开关不做改动，修改LCB内部电路，“隔离”位不旁路该道滑动门安全回路，“手动开”和“手动关”位旁路该道滑动门的安全回路。该方案与现有行业规范相符。

当滑动门发生夹人夹物时，站务人员可将LCB转换开关打至“隔离”位，以防止列车发车，用机械钥匙或人为将滑动门打开，将夹人夹物解除，或站务人员第一时间按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车发车，操作LCB转换开关“手动开”；严禁未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关“手动开”，该情形下存在一定的操作风险。

当滑动门故障无法自动打开或关闭时，站务人员须第一时间按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车发车，方可操作LCB转换开关“手动开”/“手动关”；或将LCB转换开关打到“隔离”位，用机械钥匙或人为将滑动门打开/关闭；严禁未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关“手动开”/“手动关”，该情形下存在一定的操作风险。

滑动门无法关闭或故障消除，可以通过操作LCB转换开关至“手动开”或“手动关”使列车发车，或通过操作就地控制盘(PSL)上的站台门互锁解除使列车发车，但无法实现隔离和对位隔离功能。

2.4 方案4

现有LCB转换开关修改为“自动”“隔离”“手动关”、“手动开”按一个方向依次操作(见图4)；修改LCB内部电路，“隔离”位不旁路滑动门安全回路，“手动开”和“手动关”位旁路滑动门的安全回路；修改软件，LCB转换开关处于“隔离”位、“手动开”和“手动关”位时，均向信号系统发送隔离信息。

图4 转换开关面板Figure 4 Schematic of transfer switch panel

当滑动门发生夹人夹物时，站务人员可将LCB转换开关打至“隔离”位，防止列车发车，用机械钥匙或人为将滑动门打开，将夹人夹物解除，或站务人员第一时间按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车发车，操作LCB转换开关“手动开”；严禁未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关“手动开”，该情形下存在一定的操作风险。

当滑动门故障无法自动打开或关闭时，站务人员须第一时间按下站台侧的紧急停车按钮，防止列车发车，方可操作LCB转换开关至“手动开”/“手动关”；或将LCB转换开关打到“隔离”位，用机械钥匙或人为将滑动门打开/关闭；严禁未按压紧急停车按钮前操作LCB转换开关“手动开”/“手动关”，该情形下存在一定的操作风险。

当滑动门故障，在门关闭时，站务人员可操作LCB转换开关至“隔离”；在门无法关闭时，站务人员可操作LCB转换开关至“手动关”，实现对位隔离功能。在此方案下，隔离已失去了对位隔离一对一的功能，且操作流程复杂。

2.5 方案5

现有LCB转换开关不做改动，同时在顶箱增设旁路选择开关，修改滑动门内部电路，LCB转换开关“隔离”“手动关”“手动开”与旁路选择开关共同控制旁路该道滑动门的安全回路。该方案不对门楣做大的改动，适用于已开通的全自动运行线路。

旁路选择开关处于非旁路状态时，若操作LCB“隔离”“手动关”“手动开”任一位，均不旁路该道滑动门的安全回路；如需旁路该道滑动门的安全回路，须操作LCB转换开关“隔离”“手动关”“手动开”任何一位，且须将旁路选择开关置于旁路状态。旁路选择开关平时处于非旁路状态，当处于旁路时，门头灯会闪烁以引起人们的视觉注意。

当滑动门夹人夹物或发生故障时，站务人员可操作LCB转换开关“隔离”“手动关”“手动开”任何一位做进一步处理，同时可防止列车自动发车。在夹人夹物解除后，可将LCB转换开关恢复至“自动”位，列车正常发车。

在滑动门故障消除已关闭、需要实现隔离功能时，可将转换开关打到“隔离”位。在滑动门故障无法关闭时，若要正常发车和实现隔离功能，可将转换开关打到“隔离”位，同时打开顶箱，将旁路选择开关置于旁路状态。在运营期间，当滑动门故障需要维护时，须打开顶箱将旁路选择开关置于旁路状态，再操作LCB“手动开”“手动关”进行测试。要求在每个站台上配置梯凳，操作时会影响运营效率。

2.6 方案6

现有LCB转换开关不做改动，同时在门楣上增设旁路选择开关，修改滑动门内部电路，LCB转换开关“隔离”“手动关”“手动开”与旁路选择开关共同控制旁路该道滑动门的安全回路。该方案与方案5基本相同，不同之处为：旁路选择开关设置在门楣上，不需要在每个站台配置梯凳，增加了运营操作人员的便利性。

通过对上述6种方案的分析发现：在全自动运行线路中，为了保证安全且不影响效率，又不缺失对位隔离功能，可以通过改变LCB传统电路设计，使LCB“隔离”“手动关”“手动开”位均不旁路站台门内部的安全回路，以保证行车安全，实现对位隔离功能；同时，增设旁路选择按钮，提高运行效率，且起到二次确认的作用。

3 结语

传统的有人驾驶线路，列车发车需要由人员监督和确认；全自动运行线路无人驾驶，发车条件由系统自动确认和保障。当出现突发事件时，场景不同，处置方式也应该有所不同，引发的电路设计亦应差异化考虑，以便真正发挥全自动运行的安全和高效的作用。