地鐵信號與站臺門接口故障分析

周 茂

(寧波市軌道交通集團有限公司運營分公司， 浙江寧波 315000)

地鐵信號與站臺門接口故障分析

周 茂

(寧波市軌道交通集團有限公司運營分公司， 浙江寧波 315000)

分析地鐵信號與站臺門系統(tǒng)接口故障對運營造成的影響以及地鐵新線開通初期設備故障率較高的現(xiàn)狀，對站臺門狀態(tài)未反饋及站臺門不聯(lián)動接口故障進行分析，闡述其發(fā)生的原因、處理辦法。前瞻性地提出地鐵新線建設時信號與站臺門接口故障隱患防范措施和思路，減少設備故障率，最大限度降低信號與站臺門接口故障對運營帶來的影響，為新線正常運營奠定基礎(chǔ)。

地鐵新線； 信號系統(tǒng)； 站臺門； 接口故障

地鐵開通初期信號與站臺門接口存在較多隱患。寧波地鐵1號線一期工程2014年1月至2014年5月空載試運行階段共發(fā)生站臺門相關(guān)故障20余起。站臺門與車門不聯(lián)動、站臺門狀態(tài)未反饋等故障較為常見，如表1所示。

“故障—安全”是信號系統(tǒng)的重要原則。當站臺門處于非正常條件下，信號系統(tǒng)反饋站臺門處于“打開”狀態(tài)，禁止列車出入站。地鐵運營人員應提前做好應對措施，掌握站臺門故障應急處理方法。

1 信號與站臺門接口原理

1.1命令原理

SIG(信號系統(tǒng))控制站臺PSD(站臺門系統(tǒng))開關(guān)門。列車在站臺安全停穩(wěn)且停車誤差在規(guī)定范圍內(nèi)(≤0.5m)，車載ATC(列車自動控制)子系統(tǒng)計算站臺門的開門命令；停站時間結(jié)束時，車載ATC子系統(tǒng)計算站臺門關(guān)門命令。站臺門關(guān)閉且鎖緊后，才能進行正常收發(fā)車作業(yè)[1-3]。

表1新線地鐵站臺門故障記錄

Tab.1 PSD faults records in the new metro line

序號故障現(xiàn)象發(fā)生次數(shù)故障原因信號原因站臺門故障其他原因1站臺門不聯(lián)動7 1)車載CC(控制器)軌旁聯(lián)鎖通信故障; 2)控制電路故障; 3)聯(lián)鎖主機故障; 4)ATO(列車自動運行)停車精度不夠 1)PEDC(站臺門控制單元)故障; 2)站臺門動作設備機械故障; 3)控制電路故障 1)司機誤操作; 2)夾人夾物2站臺門狀態(tài)未反饋22 1)車載CC-軌旁通信故障; 2)采集電路故障; 3)聯(lián)鎖主機故障 1)PEDC故障; 2)狀態(tài)反饋電路故障 無

SIG與PSD交換的主要信息有：開門命令、關(guān)門命令、站臺門狀態(tài)反饋[4]，如圖1所示。車載控制器通過車地通信將開關(guān)門命令傳輸給信號聯(lián)鎖系統(tǒng),聯(lián)鎖系統(tǒng)向站臺門接口盤(PEDC)發(fā)送控制命令，采集狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)對站臺門的安全控制[5]。

圖1 SIG與PSD接口關(guān)系Fig.1 Interface relationship between SIG and PSD

信號與站臺門接口設備數(shù)據(jù)流如圖2所示。信號系統(tǒng)通過KMJ(開門繼電器)、GMJ(關(guān)門繼電器)實現(xiàn)對站臺門的控制。PSD完成開關(guān)門操作后，向信號系統(tǒng)反饋PSD狀態(tài)，通過聯(lián)鎖采集PDKJ(站臺門狀態(tài)繼電器)的狀態(tài)。

圖2 開關(guān)門命令數(shù)據(jù)流Fig.2 Opened and closed command data stream

PSD操作時序如圖3所示，平時KMJ和GMJ都是落下狀態(tài)。當列車進入站臺并精確停穩(wěn)(停站誤差≤0.5 m、速度為0)時，KMJ吸起，PSD執(zhí)行開門，PDKJ落下，PSD關(guān)閉且鎖緊信息為“0”；當發(fā)車時間到，GMJ吸起，PSD執(zhí)行關(guān)門，PDKJ吸起，PSD關(guān)閉且鎖緊信息為“1”。

圖3中，T為信號I/O系統(tǒng)的開門命令輸出與該命令被PSD外部系統(tǒng)考慮之間的時間延遲；t為信號I/O系統(tǒng)的關(guān)門命令輸出與該命令被PSD外部系統(tǒng)考慮之間的時間延遲[6]；T_PSD_activation_and_opening(PSD觸發(fā)和打開時間)是從PSD收到信號系統(tǒng)的開門控制到PSD完全打開的時間；T_PSD_activation_and_closing(PSD觸發(fā)和關(guān)閉時間)是從PSD收到信號系統(tǒng)的關(guān)門控制到PSD完全關(guān)閉，并將信息發(fā)送到信號聯(lián)鎖的時間。

圖3 站臺門操作時序Fig.3 Operation sequence chart of PSD

1.2電路原理

信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)的接口主要由2個電路構(gòu)成：開關(guān)門控制電路和站臺門狀態(tài)反饋電路。

信號與站臺門物理接口關(guān)系如表2所示。信號系統(tǒng)與站臺門接口的物理連接采用繼電器方式[7]，具體接口交互信息及方式如表3所示。

表2 SIG與PSD接口

表3 SIG與PSD接口交互信息[8-9]

續(xù)表

如圖4所示，PSD控制器實現(xiàn)站臺門的開關(guān)。PSD控制電路按“誰采集誰供電”的原則，由PSD控制器采集信號設備室內(nèi)的開關(guān)門命令。在實際工程應用中采取安全型繼電器、開關(guān)門繼電器互切、雙繼電器接點通斷控制的接口方式提高系統(tǒng)的可靠性[10]。

圖4 開關(guān)門控制原理Fig.4 Control principle chart of opening and closing doors

車站正常接發(fā)車的必要前提是站臺門關(guān)好且鎖緊，所以只有站臺門系統(tǒng)向信號系統(tǒng)正確不間斷地反饋站臺門狀態(tài)，才能保障列車的正常運營。信號系統(tǒng)對站臺門狀態(tài)的監(jiān)視主要通過PDKJ(站臺門狀態(tài)繼電器)的狀態(tài)來反映，如圖5所示。PDKJ是站臺門狀態(tài)采集的接口電路。當“PSD關(guān)好繼電器1”和“PSD關(guān)好繼電器2”均吸起，才能溝通PDKJ的勵磁電路。

圖5 PDKJ原理Fig.5 Principle chart of PDKJ

2 故障分析

2.1站臺門狀態(tài)未反饋

2.1.1故障現(xiàn)象

2014年5月9日10時42分，列車行駛至望春橋下行站臺進行關(guān)門作業(yè)時，車門與站臺門均正常聯(lián)動，但車載DMI、車控室HMI、控制中心MMI均顯示望春橋下行站臺的站臺門打開，列車無法出站，如圖6所示。

圖6 PDKJ未吸起Fig.6 The PSD shuted and locked relay didn’t suck up

2.1.2故障分析

該故障為站臺門正常聯(lián)動，但信號系統(tǒng)并未采集到站臺門“關(guān)閉且鎖緊”信息，導致列車無法正常出站，造成列車出站晚點。

SIG采集PSD“關(guān)好且鎖緊”繼電器PDKJ的狀態(tài),如圖7所示，望春橋站臺門PEDC接口盤PDKJ繼電器(圖中PDKJ接點符號)吸起，溝通信號設備室內(nèi)門關(guān)好繼電器PDKJ(線圈符號)的勵磁電路，給出站臺門關(guān)好信號。

圖7 PDKJ勵磁電路Fig.7 The PSD excitation circuit

1) 查看監(jiān)測軟件，確認信號設備室PDKJ是否吸起過。如果PDKJ已經(jīng)吸起，排除SIG與PSD的接口電路故障，則很可能是信號聯(lián)鎖采集電路故障：在聯(lián)鎖接口柜排查電路，如圖8所示，信號PDKJ吸起，會反饋給聯(lián)鎖系統(tǒng)一個高電平信號。

圖8 門關(guān)閉且鎖緊信號采集電路Fig.8 The PSD shuted and locked relay circuit

2) 如果信號設備室PDKJ未曾吸起過,根據(jù)圖7所示，應先排查SIG與PSD的接口電路，測量F2-D2-4和F2-D2-2兩端，查看LZ和LF是否有電壓(至少24V以上)，若無電壓，則是電路無供電的原因。

3) 若LZ和LF有電壓，用萬用表測量望春橋分線柜F2-24-35、F2-24-36和F2-24-29、F2-24-30兩端，鎖定PDKJ勵磁電路的故障范圍。

4) 若以上故障均已排除，則將故障范圍鎖定在站臺門設備房，排查站臺門接口盤PEDC門關(guān)好繼電器是否吸起，如果未吸起，則故障原因可確定為站臺門的“門關(guān)好”信號未向信號系統(tǒng)發(fā)出。

2.2站臺門不聯(lián)動

2.2.1故障現(xiàn)象

2014年5月17日上午10:05，世紀大道站上行站臺門無法聯(lián)動，司機通過PSL(現(xiàn)地操作盤)完成開關(guān)門作業(yè)并出站。

2.2.2故障分析

根據(jù)上節(jié)所述的信號和站臺門系統(tǒng)的控制接口原理，對此故障進行分析。經(jīng)回放查看SDM(聯(lián)鎖監(jiān)測)、MSS(微機監(jiān)測)的開關(guān)量可知，KMJ從未吸起，即站臺門沒有收到開門命令，所以把故障范圍鎖定在信號系統(tǒng)。信號系統(tǒng)沒有給站臺門發(fā)出命令的原因主要有：1) 車地通信丟包、延時，列車進站后無法與軌旁建立通信，導致站臺門狀態(tài)未知，列車無法向軌旁發(fā)送控制命令；2) 列車沖標/欠標，未精確停車；3) KMJ和GMJ繼電器故障或接點虛接；4) 聯(lián)鎖系統(tǒng)故障。

3 后續(xù)措施

地鐵新線開通初期，由于接口調(diào)試不完善且設備處于磨合期，故障率較高。運營方應提前做好防范，最大限度地降低信號與站臺門系統(tǒng)故障對運營造成的影響。

1) 新線合同談判及設計聯(lián)絡會階段，運營方、接口廠家、設計院結(jié)合已開通線路運營經(jīng)驗，規(guī)避前期信號與站臺門接口存在的問題；

2) 運營方介入施工階段，提前跟進信號與站臺門等設備的安裝、接口調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題及時整改；

3) 新線開通初期，難免存在設備缺陷、隱患，應全面開展設備專項排查工作，消除信號與站臺門接口故障隱患；

4) 建立完善的設備監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)生故障后維護人員利用監(jiān)測手段，查看動作開關(guān)量歷史記錄、平面圖運行回放、聯(lián)鎖驅(qū)動采集記錄、設備故障告警等信息，迅速定位故障點，縮短故障處理時間，降低故障對運營的影響；

5) 故障處理后需總結(jié)故障處理方法、出具故障分析報告，并組織全體員工學習，加強員工應急處理能力；

6) 發(fā)現(xiàn)故障或隱患后，要做到舉一反三，以點及面，全面排查同類隱患，不能就事論事；

7) 站臺門故障應急演練開展常態(tài)化。制定《站臺門故障應急處理預案》，并在演練中不斷總結(jié)、改進。在突發(fā)站臺門故障后，維護人員、司機、站務、行調(diào)、設調(diào)等多專業(yè)、多部門人員能迅速、有效地開展故障應急處理，既要保證列車正常運營又要迅速消除故障隱患；

8) 對全線站臺門控制和采集線路進行定期檢查，防止因線路斷線和端子虛接虛焊造成的故障；

9) 信號和站臺門專業(yè)雙方保持技術(shù)溝通，針對實際運營中發(fā)生的問題，不斷完善和修訂接口文檔。

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Analysis of Interface Failures between Signal System and Platform Screen Door System

Zhou Mao

(Ningbo Rail Transit Group co., LTD., Operating Company, Ningbo 315000)

new metro lines; SIG; PSD; interface failure analysis

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.05.020

2016-12-29

2017-01-16

周茂，男，本科，工程師，從事城市軌道交通信號系統(tǒng)維護管理工作，378316710@qq.com

U231

A

1672-6073(2017)05-0109-05

(編輯：王艷菊)