优化全自动运行线路站台作业关门流程的实现方案研究

优化全自动运行线路站台作业关门流程的实现方案研究

刘启洋

深圳市十二号线轨道交通有限公司，广东 深圳 518100

摘  要：深圳地铁12号线是一条全自动运行线路，在建设调试期间站台关门作业时序问题导致列车每站晚点发车以及间隙探测误报警等问题。本文基于间隙探测技术的站台作业关门流程需根据各接口专业进行分析和比较，以此有效减少专业间关门时序等待时间，增加有效停站时间，提高地铁站台作业效率。提出了通过各接口专业设备工作运行参数特征匹配以及软件配置优化等解决方案，并为行业内的站台作业关门流程提供了重要参考和借鉴意义。

关键词：全自动运行系统；关门指令；车门关门；站台门关门

0   引言

在深圳地铁12号线开通运营前144小时测试过程中，信号系统为满足行车间隔要求，将信号关门指令在停站倒计时为8秒时发出指令。在现场测试中出现每站停站后出现晚点5秒的情况及间隙探测误报警等问题，需通过缩短开关门过程所需时间以此优化关门流程和数据传输节点，达到全自动运行线路站台作业与各相关专业的最优匹配。

1   各相关专业的关门作业技术方案简述

1.1 信号系统关门指令数据传输技术方案

全自动运行线路中，列车在FAM（全自动驾驶模式）、CAM（蠕动模式）、CM（ATP监控下的人工驾驶模式）及AM（ATO监控下的人工驾驶模式）等驾驶模式，当列车停稳在站台且门模式开关处于AA（自动）位时，列车到达停站时间或FAM/CAM列车收到站台关门或远程关门指令后，车载VOBC子系统通过硬线向车辆输出关门指令，VOBC同时通过LTE向联锁输出关门指令，联锁通过硬线向站台门输出关门指令。

1.1.1列车车门响应关门指令时长：信号系统从关门指令输出到车门收到关门指令，通过硬线输出延时为0.05秒。

1.1.2站台门收到关门指令时长：信号系统从关门指令输出到轨旁联锁收到关门指令，车地通信网络传输延迟时间为0.15秒；紧接着，联锁收到关门指令到联锁输出关门指令，联锁工作周期为0.5秒（联锁机工作周期0.2秒，OC板卡执行响应周期0.3秒）；联锁通过硬线再输出给站台门时延为0.05秒。

综上分析可知，从信号发送关门指令到站台门收到关门指令时间为0.7秒。

1.2 列车车门关门数据传输技术方案

当车辆车门系统收到零速、信号关门指令超过0.2秒后认为该指令有效，延时3秒（用于触发车门关门警示音）后进行关门动作，车门系统开始关闭动作持续3秒（可设置车门关门速度以此调整关门时长，2.5秒至4秒可调）±0.5秒后车门完全关闭。

综上分析可知，从车辆收到信号关门指令到站台门完全关闭时间为6.2±0.5秒。

1.3 站台门关门相关技术方案

深圳地铁12号线站台门厂家分为两家，分别是宁波中车时代电气设备有限公司和重庆川仪自动化股份有限公司，其使用的间隙探测系统设备均由广州市先极自动化工程有限公司供货。下表为站台门专业系统设计参数值，参数取最大值，以下为详细内容。

表1站台门专业系统设计参数值

1.3.1 站台门执行关门响应时序

当站台门收到信号CI（联锁）系统发送的关门指令超过0.1秒时，站台门系统认为本次命令有效，PEDC（站台门单元控制器）发送控制指令给DCU（门控单元），DCU驱动电机执行关门动作，3.5±0.5秒（可调）关门动作完成，滑动门全关。

综上分析可知，从站台门收到信号关门指令到站台门完全关闭时间为3.65±0.5秒。

1.3.2 间隙探测系统工作技术方案

激光雷达采用激光飞行时间测量法（TOF），由激光雷达发射红外激光脉冲束，照射到检测物后反射回到激光雷达，通过测量时间差计算出与物体之间的距离，通过不同倾斜角度的棱镜高速旋转，将光束分成100度的4个扫描面，通过4层光幕的扫描面，在站台门外侧与列车门体之间建立动态立体防护区域，自动判别进站车辆编组数。列车在进站后，激光探测系统接收到站台门关闭且锁紧信号并利用多层扫描面检测到列车门关闭后，GID系统启动探测障碍物，若检测到障碍物，则会在控制盘和设备房的显示器上显示对应报警并有声光提示（其中，站台门二次弹开每档10cm，整体弹开20cm），同时断开安全回路，并记录该报警信息，待站台工作人员排除报警或按下“虚警清除”按钮后，GID检测无障碍物，闭合安全回路，使列车可正常出站，待列车启动后，GID系统复位，等待下一趟列车进站后，系统重复该流程。

具体时序为间隙探测系统收到站台门关闭指令0.1秒后，认为该信号有效，同时启动延时，待延时3.5秒后开始进行探测，探测时间为0.3秒，待0.3秒后输出探测结果。综上分析可知，从站台门关闭后到间隙探测系统收到站台门关门信息时间为0.1秒，从间隙探测系统收到站台门关闭信息开始，到间隙探测系统得出探测结果共耗时4.1秒。

1.3.3 站台门安全回路响应时序

从站台门收到信号系统关门指令开始，站台门执行关门后，间隙探测系统延时启动工作，探测完成后，反馈间隙探测安全回路给站台门系统，站台门系统反馈安全回路至信号系统，并综合前文所述站台门执行关门响应时序和间隙探测启动时机分析可知：

从站台门系统收到关门指令，到站台滑动门关闭的时间为3.65±0.5秒；站台门关闭信息传输到间隙探测系统时间为0.1秒；从间隙探测系统收到站台门关闭信息开始，到间隙探测系统完成探测工作共耗时3.8秒，到信号系统收到安全回路反馈共4.15秒（其中，站台门系统收到间隙探测反馈结果到信号系统收到站台门“关闭且锁紧”信号时长为0.05秒）。

因此，从站台门系统收到信号关门指令，到站台门反馈“关闭且锁紧”状态的整个工作流程时间为：站台门关闭所需时间+站台门关闭信息传输所需时间+间隙探测工作完成且信号系统收到关闭锁紧信息所需时间为3.65+0.1+4.15=7.9±0.5秒。

2现场实际时间测算及整体时序分析

2.1 现场实际时间测算

为充分验证各专业站台作业关门时序，在12号线随机选取四海站上行站站台门部分日志进行分析，从站台门收到关门指令到站台门安全回路闭合时间进行统计（如下表所示）。

表2 四海站上行站站台门数据分析统计表

根据任意截取60次开关门时间7.9秒3次，8.5秒40次，8.6秒1次，8.7秒2次，8.8秒8次，9.4秒6次。目前情况来看，站台门先于车门关闭。可知，目前最晚响应时间为9.4秒，最短响应时间为7.9秒，最多次响应时间为8.5秒。

2.2 站台作业关门流程整体时序分析

根据各系统既有接口方案，关门动作时间按照以下数据配置：车门动作前延时3秒，关门动作时长3秒，间隙探测时间延时启动3.5秒，与车门站台门关闭及间隙探测工作的整体时序示意图如下。

图1车门站台门关闭及间隙探测工作的整体时序示意图

综上时序图分析可知：

从信号系统发送关门指令开始，到车门完全关闭时间为6.25±0.5秒；从信号系统发送关门指令开始，到站台滑动门关闭的时间为4.35±0.5秒；站台门关闭信息传输到间隙探测系统时间为0.1秒；从间隙探测系统收到站台门关闭信息开始，到间隙探测系统完成探测工作共耗时3.8秒，到信号系统收到安全回路反馈共耗时4.15秒。

综上所述，从信号停站时间结束时，信号VOBC发出关门指令到站台门、车门、间隙探测系统完成，站台门反馈“关闭且锁紧”状态，VOBC收到“关闭且锁紧”状态的整个工作流程时间为：站台门/车门关闭所需时间+站台门关闭信息传输所需时间+间隙探测系统完成探测所需时间+探测完成到联锁收到站台门关闭锁紧信息所需时间+联锁发送给VOBC信息所需时间，共计所需时间为9.3±0.5秒。

现场测试实际时间测试：最大响应时间为10.15秒；最短响应时间为8.65秒，最多次响应时间为9.15秒。与理论分析数据基本相吻合。

3基于间隙探测技术的站台作业关门流程优化建议方案

3.1 方案一：缩短关闭车门延时，缩短间隙探测启动延时

3.1.1 方案描述

缩短车门关门延时，使站台门及车门同步关闭。车辆根据现场情况，调整关门延时时间，使站台门及车门同步关闭，间隙探测系统同时调整延时启动时间，达到缩短安全回路反馈时间的目的。但由于关门延时被缩短，则车辆播放的关门催促音功能将受到影响，故需解决关门催促音不受影响的问题。

关门催促音有两种方式：其一，列车收到关门指令后播放关门催促音，但由于关门延时缩短，故关门催促音时间将缩短。其二，不通过关门指令触发车门关门催促音，由信号系统VOBC根据ATS发送的停站时间，在VOBC计划发出关车门/站台门指令前5秒，通过网络发送关门催促音触发命令至车辆TCMS，车辆收到触发命令后，开始播放关门催促音。

目前车门完全关闭与站台门完全关闭存在1.9秒（车门完全关闭6.25秒，站台门完全关闭4.35秒）时间差，若减少车门延时，则可缩短间隙探测的延时，提高有效的停站时间。

3.1.2 方案优劣分析

优点：减少关门所需的时间，增长有效的停站时间。

缺点：①车门收到关门指令后并非延时3秒关闭，与深圳地铁既有线路略有不同。

②若关门催促音采用车门延时时间播放，则关门催促音于既有线相比缩短。若采用信号发送的关门催促音则在立即发车、远程关门、人工关门等非按照计划正常关门作业时，无关门催促音。

3.2 方案二：信号根据现场情况站台作业情况，提前发送关门指令

3.2.1 方案描述

信号系统根据现有站台门、车门关门、间隙探测响应所需时间，更改提前发送关门指令时间，编制计划运行图时根据需要，调整列车停站时间。车门、站台门、间隙探测系统不做更改。

3.2.2 方案优劣分析

优点：①对现有车辆、站台门系统软件不做更改。

②与既有线车门的关门延时一致。

缺点：对停站时间影响，提前关门时间压缩乘客的有效上下客时间。

4结束语

综合两种方案的优缺点，建议采用方案一：缩短关闭车门延时，缩短间隙探测启动延时。虽然该方案会对关门催促音产生一定的影响，可通过优化关门催促音的触发方式来解决。此外，采用该方案可以有效减少关门所需时间，增长有效的停站时间，提高地铁站台作业效率。未来，在实际应用过程中，还需要进一步进行测试和优化，以确保方案的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1] 《地铁设计规范 GB 50157-2013》.

[2] （交办运〔2019〕17号）《交通运输部办公厅关于印发城市轨道交通初期运营前安全评估技术规范 第1部分：地铁和轻轨的通知》.

[3] 《城市轨道交通全自动运行系统建设指南》白皮书.

[4] 《深圳12号线全自动运行系统功能场景说明书v3.4》.

[5] 《SZL12-信号系统-站台门接口说明书V1.0》.