地铁信号与站台门接口故障分析

地铁信号与站台门接口故障分析

周 茂

(宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司， 浙江宁波 315000)

摘 要: 分析地铁信号与站台门系统接口故障对运营造成的影响以及地铁新线开通初期设备故障率较高的现状，对站台门状态未反馈及站台门不联动接口故障进行分析，阐述其发生的原因、处理办法。前瞻性地提出地铁新线建设时信号与站台门接口故障隐患防范措施和思路，减少设备故障率，最大限度降低信号与站台门接口故障对运营带来的影响，为新线正常运营奠定基础。

关键词: 地铁新线； 信号系统； 站台门； 接口故障

地铁开通初期信号与站台门接口存在较多隐患。宁波地铁1号线一期工程2014年1月至2014年5月空载试运行阶段共发生站台门相关故障20余起。站台门与车门不联动、站台门状态未反馈等故障较为常见，如表1所示。

“故障—安全”是信号系统的重要原则。当站台门处于非正常条件下，信号系统反馈站台门处于“打开”状态，禁止列车出入站。地铁运营人员应提前做好应对措施，掌握站台门故障应急处理方法。

1 信号与站台门接口原理

1.1 命令原理

SIG(信号系统)控制站台PSD(站台门系统)开关门。列车在站台安全停稳且停车误差在规定范围内(≤0.5 m)，车载ATC(列车自动控制)子系统计算站台门的开门命令；停站时间结束时，车载ATC子系统计算站台门关门命令。站台门关闭且锁紧后，才能进行正常收发车作业[1-3]。

表1 新线地铁站台门故障记录

Tab.1 PSD faults records in the new metro line

序号故障现象发生次数故障原因信号原因站台门故障其他原因1站台门不联动7 1)车载CC(控制器)轨旁联锁通信故障; 2)控制电路故障; 3)联锁主机故障; 4)ATO(列车自动运行)停车精度不够 1)PEDC(站台门控制单元)故障; 2)站台门动作设备机械故障; 3)控制电路故障 1)司机误操作; 2)夹人夹物2站台门状态未反馈22 1)车载CC-轨旁通信故障; 2)采集电路故障; 3)联锁主机故障 1)PEDC故障; 2)状态反馈电路故障 无

SIG与PSD交换的主要信息有：开门命令、关门命令、站台门状态反馈[4]，如图1所示。车载控制器通过车地通信将开关门命令传输给信号联锁系统,联锁系统向站台门接口盘(PEDC)发送控制命令，采集状态信息，从而实现对站台门的安全控制[5]。

图1 SIG与PSD接口关系
Fig.1 Interface relationship between SIG and PSD

信号与站台门接口设备数据流如图2所示。信号系统通过KMJ(开门继电器)、GMJ(关门继电器)实现对站台门的控制。PSD完成开关门操作后，向信号系统反馈PSD状态，通过联锁采集PDKJ(站台门状态继电器)的状态。

图2 开关门命令数据流
Fig.2 Opened and closed command data stream

PSD操作时序如图3所示，平时KMJ和GMJ都是落下状态。当列车进入站台并精确停稳(停站误差≤0.5 m、速度为0)时，KMJ吸起，PSD执行开门，PDKJ落下，PSD关闭且锁紧信息为“0”；当发车时间到，GMJ吸起，PSD执行关门，PDKJ吸起，PSD关闭且锁紧信息为“1”。

图3中，T为信号I/O系统的开门命令输出与该命令被PSD外部系统考虑之间的时间延迟；t为信号I/O系统的关门命令输出与该命令被PSD外部系统考虑之间的时间延迟[6]；T_PSD_activation_and_opening(PSD触发和打开时间)是从PSD收到信号系统的开门控制到PSD完全打开的时间；T_PSD_activation_and_closing(PSD触发和关闭时间)是从PSD收到信号系统的关门控制到PSD完全关闭，并将信息发送到信号联锁的时间。

图3 站台门操作时序
Fig.3 Operation sequence chart of PSD

1.2 电路原理

信号系统与站台门系统的接口主要由2个电路构成：开关门控制电路和站台门状态反馈电路。

信号与站台门物理接口关系如表2所示。信号系统与站台门接口的物理连接采用继电器方式[7]，具体接口交互信息及方式如表3所示。

表2 SIG与PSD接口

Tab.2 Interface of SIG and PSD

接口位置站台门系统信号系统接口类型接口作用站台门控制室主控机端子排 控制电缆从信号设备房引至站台门设备室内的PSC端子排上硬线连接 实现信号系统对站台门动作的控制及状态的采集

表3 SIG与PSD接口交互信息[8-9]

Tab.3 SIG-PSD interface mutual information

信息交互内容交互方式传输方向传输流程动作执行开门命令硬线SIG→PEDC 车载信号系统将司机开门命令发送到联锁信号系统,联锁信号系统再将命令传给站台门系统 从SIG接收到开门命令后,由PEDC控制所有站台门立即打开关门命令硬线SIG→PEDC 车载信号系统将司机关门命令发送到联锁信号系统,联锁信号系统再将命令传给站台门系统 从SIG接收到关门命令后,由PEDC控制所有站台门立即关闭站台门(开/关)状态信息硬线PEDC→SIG SIG收到PEDC发出的站台门状态信息,采集站台门打开或者关闭锁紧状态,只有采集到站台门关闭且锁紧状态才允许发车 PEDC执行完开关门动作后,将门的开/闭状态反馈给SIG

续表

信息交互内容交互方式传输方向传输流程动作执行站台门切除信息硬线PEDC→SIG SIG收到PEDC发出的“互锁解除”信号后,信号系统将不防护站台门状态 站台门关闭后,因故信号系统无法收到站台门“关闭且锁紧”状态,信号将防护站台门不能发车,司机可在站台操作PSL(就地控制盘)向PEDC发送“互锁解除”信号,PEDC则向SIG发送此信号

如图4所示，PSD控制器实现站台门的开关。PSD控制电路按“谁采集谁供电”的原则，由PSD控制器采集信号设备室内的开关门命令。在实际工程应用中采取安全型继电器、开关门继电器互切、双继电器接点通断控制的接口方式提高系统的可靠性[10]。

图4 开关门控制原理
Fig.4 Control principle chart of opening and closing doors

车站正常接发车的必要前提是站台门关好且锁紧，所以只有站台门系统向信号系统正确不间断地反馈站台门状态，才能保障列车的正常运营。信号系统对站台门状态的监视主要通过PDKJ(站台门状态继电器)的状态来反映，如图5所示。PDKJ是站台门状态采集的接口电路。当“PSD关好继电器1”和“PSD关好继电器2”均吸起，才能沟通PDKJ的励磁电路。

图5 PDKJ原理
Fig.5 Principle chart of PDKJ

2 故障分析

2.1 站台门状态未反馈

2.1.1 故障现象

2014年5月9日 10时42分，列车行驶至望春桥下行站台进行关门作业时，车门与站台门均正常联动，但车载DMI、车控室HMI、控制中心MMI均显示望春桥下行站台的站台门打开，列车无法出站，如图6所示。

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

2.1.2 故障分析

该故障为站台门正常联动，但信号系统并未采集到站台门“关闭且锁紧”信息，导致列车无法正常出站，造成列车出站晚点。

SIG采集PSD“关好且锁紧”继电器PDKJ的状态,如图7所示，望春桥站台门PEDC接口盘PDKJ继电器(图中PDKJ接点符号)吸起，沟通信号设备室内门关好继电器PDKJ(线圈符号)的励磁电路，给出站台门关好信号。

图7 PDKJ励磁电路
Fig.7 The PSD excitation circuit

1) 查看监测软件，确认信号设备室PDKJ是否吸起过。如果PDKJ已经吸起，排除SIG与PSD的接口电路故障，则很可能是信号联锁采集电路故障：在联锁接口柜排查电路，如图8所示，信号PDKJ吸起，会反馈给联锁系统一个高电平信号。

图8 门关闭且锁紧信号采集电路
Fig.8 The PSD shuted and locked relay circuit

2) 如果信号设备室PDKJ未曾吸起过,根据图7所示，应先排查SIG与PSD的接口电路，测量F2-D2-4和F2-D2-2两端，查看LZ和LF是否有电压(至少24 V以上)，若无电压，则是电路无供电的原因。

3) 若LZ和LF有电压，用万用表测量望春桥分线柜F2-24-35、F2-24-36和F2-24-29、F2-24-30两端，锁定PDKJ励磁电路的故障范围。

4) 若以上故障均已排除，则将故障范围锁定在站台门设备房，排查站台门接口盘PEDC门关好继电器是否吸起，如果未吸起，则故障原因可确定为站台门的“门关好”信号未向信号系统发出。

2.2 站台门不联动

2.2.1 故障现象

2014年5月17日上午10:05，世纪大道站上行站台门无法联动，司机通过PSL(现地操作盘)完成开关门作业并出站。

2.2.2 故障分析

根据上节所述的信号和站台门系统的控制接口原理，对此故障进行分析。经回放查看SDM(联锁监测)、MSS(微机监测)的开关量可知，KMJ从未吸起，即站台门没有收到开门命令，所以把故障范围锁定在信号系统。信号系统没有给站台门发出命令的原因主要有：1) 车地通信丢包、延时，列车进站后无法与轨旁建立通信，导致站台门状态未知，列车无法向轨旁发送控制命令；2) 列车冲标/欠标，未精确停车；3) KMJ和GMJ继电器故障或接点虚接；4) 联锁系统故障。

3 后续措施

地铁新线开通初期，由于接口调试不完善且设备处于磨合期，故障率较高。运营方应提前做好防范，最大限度地降低信号与站台门系统故障对运营造成的影响。

1) 新线合同谈判及设计联络会阶段，运营方、接口厂家、设计院结合已开通线路运营经验，规避前期信号与站台门接口存在的问题；

2) 运营方介入施工阶段，提前跟进信号与站台门等设备的安装、接口调试，发现问题及时整改；

3) 新线开通初期，难免存在设备缺陷、隐患，应全面开展设备专项排查工作，消除信号与站台门接口故障隐患；

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手段，查看动作开关量历史记录、平面图运行回放、联锁驱动采集记录、设备故障告警等信息，迅速定位故障点，缩短故障处理时间，降低故障对运营的影响；

5) 故障处理后需总结故障处理方法、出具故障分析报告，并组织全体员工学习，加强员工应急处理能力；

6) 发现故障或隐患后，要做到举一反三，以点及面，全面排查同类隐患，不能就事论事；

7) 站台门故障应急演练开展常态化。制定《站台门故障应急处理预案》，并在演练中不断总结、改进。在突发站台门故障后，维护人员、司机、站务、行调、设调等多专业、多部门人员能迅速、有效地开展故障应急处理，既要保证列车正常运营又要迅速消除故障隐患；

8) 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；

9) 信号和站台门专业双方保持技术沟通，针对实际运营中发生的问题，不断完善和修订接口文档。

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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)

Abstract: The interface failures between Signal System (SIG) and Platform Screen Door (PSD) directly affect metro operation. Besides, equipment failures in the new metro lines are relatively high. This paper analyzed the several typical equipment faults between SIG and PSD and explained the causes and treating methods. Finally, some concrete measures and ideas for construction of new metro lines are given in order to eliminate potential interface failures, reduce the failures effects on the operation and lay a solid foundation for the normal operation of new metro lines.

Keywords: new metro lines; SIG; PSD; interface failure analysis

doi:10.3969/j.issn.1672-6073.2017.05.020

收稿日期: 2016-12-29

修回日期： 2017-01-16

作者简介: 周茂，男，本科，工程师，从事城市轨道交通信号系统维护管理工作，[e-mail]

中图分类号: U231

文献标志码： A

文章编号： 1672-6073(2017)05-0109-05

(编辑：王艳菊)