城市轨道交通信号系统对位隔离自动同步指引功能研究

城市轨道交通信号系统对位隔离自动同步指引功能研究

薛强1,布登兵2

（1.卡斯柯信号有限公司，200071, 上海；2.卡斯柯信号有限公司，200071, 上海）

摘要：城市轨道交通是一个多专业、多系统之间的有机整体，随着城市轨道交通的发展和无人驾驶技术的成熟，为地铁建设过程中各专业的系统集成带来了便利条件，多系统之间的深度融合，不仅提升了地铁运行过程中的效率，也极大的方便了乘客的乘车，对于无人驾驶地铁项目来说，通过信号系统、车辆、站台门、广播等不同系统之间的协调联动，为乘客提前提供列车运行和故障信息，尽早规避因系统故障等未知情况造成的突发状况，本文通过对信号系统对位隔离功能的研究，提出无人驾驶列车的同步指引功能，提升和完善列车运行场景，从而为后续地铁建设提供依据，为乘客提供更加便捷高效的乘车体验，提高列车运行安全和效率。

关键词：城市轨道交通；无人驾驶；对位隔离；系统集成；安全

Study on automatic synchronization guidance function of urban signal system

XUEqiang  BU Dengbing

Abstract: Urban rail transit is an organic whole of multiple specialties and multiple systems. With the development of urban and the maturity of driverless technology, It brings convenient conditions for the system integration of various specialties in the process of subway construction，The deep integration of multiple systems not only improves the efficiency of subway operation, but also greatly facilitates the transportation of passengers，For the driverless subway project, through the coordination and linkage between different systems, such as signal system, vehicle, platform door and broadcast,passengers can be provided with train operation and fault information in advance, so as to avoid the sudden problems caused by unknown conditions such as system failure as soon as possible. This paper further optimizes the synchronous guidance function of driverless train by study the local isolation function of signal system. Improve and improve train operation scenarios, so as to provide a basis for subsequent subway construction, provide passengers with more convenient and efficient ride experience, and improve train operation safety and efficiency.

Key words:Metro; Driverless；Door isolation; System integration; Safety;

引言

车门和站台门之间的对位隔离是地铁无人驾驶项目的必要功能。

当前，对于地铁无人驾驶项目来说，由于车上没有司机，列车的进站停车时间由系统进行设置，通常情况下，当列车进站停靠在站台区且满足停车精度要求后，信号车载控制系统向列车和站台门系统发送开门命令，并确保控制信息的安全传输，当列车停站接近发车时间，信号车载控制子系统给出关门命令，控制车门及站台门关闭，车门和站台门均已关闭后，信号系统自动启动列车运行，该信息是通过信号系统与站台门、车辆之间的接口实现传输，车门、站台门的状态信息仅用于系统判断是否可以开门和发车，对于乘客来说，无法及时了解车门、站台门的状态信息，提前计划上下列车的行程，当进站列因故无法全部开启车门或者屏蔽门时，信号系统自动启用对位隔离功能，列车进站后，隔离的站台门和车门不会被打开，由于对位隔离信息仅仅是车辆、站台门和信号系统之间的联动，对于车站乘客和车内乘客来说无法提前了解该情况，在当前处理流程中，仅仅靠车站值班员进行人工指挥和疏散被隔离区域的乘客，对于车内乘客来说，无法提前获知车门隔离情况，极大可能乘客还会在隔离车门处等待下车。

在传统有人驾驶项目中，司机能够根据故障信息，提前通过车载广播提示乘客车门隔离情况，但是，对于无人驾驶项目来说，车上没有司机，当发生车门隔离是，乘客只有在列车到站后，发现，车门已故障，临时改变到下一个车门下车，在乘客较多时，容易引发车内乘客不惜要的突发情况，本文以地铁信号系统无人驾驶设计场景为基础，通过对列车运行场景的研究，在列车运行、进站停车、乘客指引等方面提出优化建议，从而提高无人驾驶列车的安全与效率，同时更好的为乘客提供便利。

1 对位隔离功能介绍

车门对位隔离站台门，即车门故障被隔离后，列车运行至站台后自动隔离对应的站台门，站台门对位隔离后不执行开门动作，同理，站台门对位隔离车门如此，站台门故障被隔离后，列车运行至站台后自动隔离对应的车门，车门对位隔离后不执行开门动作，

无人驾驶列车运行过程中，信号系统对位隔离的主要两个接口为车辆和站台门，在系统设计中，车门和站台门都能够响应来自信号发送的对应开门和关门联动信息，当列车停靠在站台区且满足停车精度要求的条件下，信号车载控制系统向列车和站台门系统发送开门命令，并确保控制信息的安全传输。当列车停站接近发车时间，信号车载控制子系统给出关门命令，控制车门及站台门关闭，车门和站台门均已关闭后，信号系统自动启动列车运行，当对车辆或者站台门监测到对应车门和站台门因故无法正常开启时，自动执行对位隔离功能，实现故障车门或站台门的对位隔离。

2 对位隔离功能分析

无人驾驶列车主要针对以下两种情况：当个别车站车门或者站台门故障的情况下，列车到站后在车站无法自动同步打开车门和站台门。或者，列车到站停站结束后，无法自动同步关闭车门和站台门，以上两种情况下信号与站台门和车辆专业进行联动，采用对位隔离功能实现对应故障站台门/车门不进行开门操作。

信号系统与车辆和站台门之间的接口设计中，对应定义好每侧站台的车门和站台门顺序和编号，确保列车车门和站台门的一一对应，当列车在区间运行过程中，如果车辆监测到某扇车门发生故障，导致列车进站后无法开启车门，车辆和信号系统之间采用MVB接口协议，通过改协议车辆将对应的车门故障信息发给信号系统，在对应的下一车站，为避免车门和站台门开门不一致，信号系统车载通过网络转发给信号ATS子系统，ATS子系统通过网络协议将对应故障车门ID信息，发给站台门系统，站台门系统响应来自信号系统转发的车门故障信息，当列车进站停车后，同步不开启对应的屏蔽门。

2.1 信号系统和站台门系统接口

信号系统和站台门系统采用MODBUS TCP/IP接口协议，信号系统判断当列车车头压入车站站台轨后，保持周期性向站台门系统发送“禁止PSD开门”请求；站台门收到该信息后，在双方系统约定时间内（2秒），站台门系统对该信息回复信号系统“禁止PSD开门”请求响应或“禁止PSD开门”请求错误”信息；同时，当车头压入车站站台轨后，信号系统向站台门系统发送“PSD对位隔离车门状态获取”请求信号，站台门收到对应的信息后，根据站台门状态恢复信号系统“PSD对位隔离车门状态获取”响应或“PSD对位隔离车门状态获取”响应错误信号。

在站台门和信号系统的接口信息中定义每个车门和站台门的对应关系，确保每个站台门和车门都有唯一的独立对应，对应关系采用车站编号加站台门编号组合的方式定义，列车运行过程中信号系统通过网络每隔固定时间给站台门系统发送状态请求信息，列车到达下一站台前，如果站台门系统没有故障发出给信号系统，信号系统能够一直收到车辆发送的车门状态良好信息，那么信号系统给车辆反馈正常的到站信息，由车辆正常报站，同时，列车根据收到的信号系统发来的到站信息给乘客广播引导乘客上下车；若列车进站前，车站站台门因故无法打开某扇站台门时，站台门系统将该故障信息到发送到车站信号信号系统，此时，没信号系统根据收到的包含具体到某侧站台和某扇门的故障信息，判断应该隔离对应的哪扇车门，将对应需要隔离的车门信息发送给即将进站的车载系统，车辆在收到站台门的故障信息后，对应隔离列车车门，此时，车辆广播系统将根据收到的故障信息，对车内乘客广播，引导乘客从其他正常开启的车门准备下车，这样列车进站前提前显示和广播乘客对应的故障信息，如图为信号系统和站台门系统信息请求反馈过程。

图1 站台门对位隔离信息传递

2.2信号系统和车辆系统接口

信号系统通过车载控制器和车辆进行接口，双方采用MVB接口协议，在接口中逐一定义好每个车门的故障和隔离状态，当列车车门因故无法开启时，车辆通过接口协议将故障信息发送给信号车载控制器，信号系统通过内部网络，将故障信息发给ATS子系统，ATS子系统通过2.1章节中的接口，将车门信息发送给站台门系统。

无人驾驶列车在全自动运行工况下，列车实时计算车门状态信息，并通过接口将列车门状态信息发送给信号系统，正常情况下，车辆将所有车门状态发送给信号系统，信号系统根据车门状态判断列车运行的安全，同时，为方便车站和车上乘客，信号系统将给列车发送列车的到站、开门侧信息，列车进站前，根据收到的信号系统发送的到站和开门侧信息，在车辆显示屏幕上显示，并由车辆广播系统进行播报，引导车内乘客上下列车，由于车辆与信号系统的接口文件中定义列车每侧及每扇门的信息，列车进站前当发现某扇列车门因故无法打开时，车辆将根据故障信息，将详细的故障车门发送给信号信号系统，信号系统将根据车门故障信息对应将站台门进行隔离，提起引导站台乘客避开故障车门有序上下列车。

图2 车门对位隔离信息传递

3、对位隔离功能优化

无人驾驶列车在运行过程中，无论时列车车门或者站台门发生故障时，系统的对位隔离信息仅仅是车门和站台门之间的联动，对于乘客来说，当车门或者屏蔽门发生故障时，如果没有提前收到信息，那么，在列车进站停车后，乘客才能发现所在车门的故障情况，无论是车门还是站台门发生对位隔离时，如果能够把该故障信息通过车站和列车广播和PIS系统进行提示，并在车站的对应动态提示中，及时给乘客发布故障信息，那么就能在最快时间内，让乘客了解信息，提前做好其他区域的等候，避免在列车停站后突然发现故障情况。

3.1信号系统和车站大屏广播系统接口

当前信号系统和车站PIS、PA存在网络接口，PIS、PA系统周期性的向信号系统轮询，信号系统向PIS、PA发送列车运行信息（到站、离站、清客等），车站大屏和广播会显示播报列车即将到站和目的地信息，站台上的乘客可以根据广播和显示信息上下列车。

但是如果列车或者站台门在列车运行过程中出现故障，无法及时有效的引导和疏散站台上的乘客上下列车，对于无人驾驶项目，列车在运行过程中，各个站台的停站时间时系统定义好的，对于故障的车门和站台门如果不能提前通知乘客，那么当列车进站后，乘客才发现车门或者站台门故障情况，不便于乘客的安全有序的上下列车。

图3对位隔离与大屏广播系统接口信息

对于无人驾驶项目，在信号系统和车站广播系统中增加站台门车门状态信息，列车进站前，如果发现站台门或者车门出现故障无法打开时，信号系统将对应的对位隔离信息，传递给车站大屏广播系统，大屏上及时更新列车到站开门情况，同时，广播系统语音报告站台门或者车门对位隔离信息，提前引导乘客避开故障车门或者站台门，引导乘客正常有序上下列车。

3.2 同步指引功能场景说明

如图4所示，列车从A站发车到B站，列车区间运行过程中，列车在没有到达B站的站台轨之前，站台门系统监测到B站有故障站台门，根据接口定义，并判断故障门的位于列车运行方向的右侧第4扇门，站台门根据监测到的故障信息，将该扇站台门故障指示灯点亮，提示乘客该门处于故障状态。

信号系统收到站台门发送的故障信息后，将故障信息通过MVB协议发送给车辆TCMS系统，同时将该故障信息发送给车站PIS和PA系统，车辆收到故障信息后，根据方向和运行侧确定需要对位隔离的车门，列车进站后保持该车门关闭状态，PIA、PA系统收到信号系统发送的站台门故障信息后，在车站大屏中显示本侧第4扇站台门因故无法开启，提示车站乘客提前从其他站台门处等候，同时，车站广播通过语音播报站台门故障信息，提示乘客做好其他站台门上下列车的准备。

同理，列车到站B站站台轨之前，如果车辆系统检测到车门因故在B站将无法打开某扇门，车辆系统将故障信息发送给信号系统，信号系统通过接口发送给站台门系统，对应隔离响应的站台门，在信号给站台门系统发送隔离信息时，同时信号系统将该隔离信息发送到站台广播大屏系统，通过车站大屏和车站广播引导乘客有序上下车。

4结束语

地铁无人驾驶系统是一个复杂的系统工程，不同专业之间的进一步集成和融合，在既有无人驾驶对位隔离功能的技术上，加强不同系统之间协调，将对位隔离信息发送到站内PIS、PA系统中，通过广播提示和大屏显示的方式进一步完善对位隔离功能，同时在车站大屏和广播上对位隔离信息在PIA、PA侧同步指引乘客上下车，不仅更加方便了乘客的上下列车，减轻了车站工作人员的工作压力，也提高了系统间的联动集成度，在项目实际实施过程中，完善了对位隔离功能的不足和缺点，提高系统可用性，更好的覆盖终端用户的需求。

参考文件：

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