全自動運(yùn)行模式下站臺門喚醒執(zhí)行方式研究

吳昊 厲萬力 徐磊 周天龍 莊加局

（1.寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司 浙江省寧波市 315010）

（2.溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司 浙江省溫州市 325088）

（3.昆明軌道交通集團(tuán)有限公司 云南省昆明市 650000）

（4.寧波中車時代電氣設(shè)備有限公司 浙江省寧波市 315100）

為滿足更加高效、智能、安全的出行需求，全自動運(yùn)行是當(dāng)前軌道交通的發(fā)展趨勢，站臺門作為地鐵的關(guān)鍵組成部分，為線路安全運(yùn)行提供了有力的保障。

目前全自動運(yùn)行列車已經(jīng)具備了列車喚醒/休眠、自動出入庫等智能化功能。對于地鐵站臺門，每天運(yùn)營前，站務(wù)人員需要至站臺上操作就地控制盤（PSL）來喚醒并確認(rèn)站臺門系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)以及故障情況，該方式不僅需要每個站占用1名專業(yè)的站務(wù)人員，在增加站務(wù)人員的工作強(qiáng)度同時，還存在人為的操作失誤風(fēng)險。因此，通過智能化手段，實現(xiàn)站臺門的自動喚醒，一定程度上可以實現(xiàn)運(yùn)營效率的提升，一定程度上也可以緩解日常運(yùn)營維護(hù)人員的人力需求，實現(xiàn)維護(hù)人員減員增效的目標(biāo)。

1 全自動運(yùn)行模式下站臺門系統(tǒng)

全自動運(yùn)行模式下，整條線路的自動化程度得到了大幅提高。站臺門系統(tǒng)除具備常規(guī)的功能外，主要增加了障礙物檢測功能、對位隔離功能、端門門禁功能。

1.1 障礙物檢測功能

傳統(tǒng)運(yùn)行模式下，障礙物探測系統(tǒng)可靠性較低，誤報率較高，在實際應(yīng)用過程中，使用效果較差，因此大部分地鐵公司僅將系統(tǒng)作為輔助使用，主要還是依靠司機(jī)進(jìn)行人工判斷。全自動運(yùn)行模式下，為保障線路運(yùn)營效率以及安全性，需要障礙物探測系統(tǒng)接入安全回路，實現(xiàn)聯(lián)鎖，因此實現(xiàn)障礙物準(zhǔn)確探測是必須增加的功能。

1.2 對位隔離功能

當(dāng)列車某個車門故障隔離后，本列車停站時對應(yīng)的滑動門會保持鎖閉不參與本列車停站的開、關(guān)門作業(yè)。相應(yīng)的，當(dāng)車站某個滑動門故障隔離后，經(jīng)停該側(cè)站臺的所有列車相對應(yīng)的車門也保持鎖閉，不參與停站的開、關(guān)門作業(yè)。

1.3 端門門禁功能

傳統(tǒng)運(yùn)行模式下，端門是作為列車在區(qū)間隧道火災(zāi)或者故障時，乘客疏散的通道，也是車站人員進(jìn)出隧道的通道。在站臺區(qū)，車站人員可以通過專用鑰匙打開端門進(jìn)入軌行區(qū)，軌行區(qū)，人員可以通過按壓推桿鎖打開端門。

全自動運(yùn)行模式下，從安全角度考慮，車站需要制定更為嚴(yán)格的管控手段，限制無關(guān)人員進(jìn)入軌行區(qū)，影響線路運(yùn)行。因此需要在端門處建立門禁系統(tǒng)，通過設(shè)置不同的權(quán)限來規(guī)范進(jìn)入軌行區(qū)的人員，以此來進(jìn)一步加強(qiáng)安全管理。

2 站臺門喚醒需求分析

2.1 非全自動運(yùn)行模式

非全自動運(yùn)行模式下，每天地鐵線路運(yùn)營前，需要按照車站運(yùn)營前檢查工作流程進(jìn)行逐項檢查，具體流程見表1。從車站運(yùn)營前檢查工作流程中，對于站臺門狀態(tài)，主要通過運(yùn)營人員目測監(jiān)測狀態(tài)來判別，同時每個站點(diǎn)需要安排一名運(yùn)營人員進(jìn)入站臺操作PSL控制站臺門開關(guān)，以確認(rèn)站臺門工作狀態(tài)。以寧波地鐵為例，為完成該項工作，每天需要安排125名運(yùn)營人員，平均花費(fèi)10分鐘，共計1250分鐘完成該項工作。該方式不僅需要每個站占用1名專業(yè)的站務(wù)人員，在增加站務(wù)人員的工作強(qiáng)度同時，還存在人為的操作失誤風(fēng)險，且相互站點(diǎn)信息未進(jìn)行互聯(lián)互通。站臺門系統(tǒng)為多級控制方式，因此僅采用操作PSL控制站臺門的方式，并不能完全判定站臺門無故障，在正線運(yùn)營前，還是存在站臺門與信號系統(tǒng)無法聯(lián)動的情況，從而影響整條線路的運(yùn)行。

表1：運(yùn)營前檢查流程

2.2 全自動運(yùn)行模式

全自動運(yùn)行模式下，各條地鐵線路的自動化水平皆大幅度增加，相關(guān)運(yùn)營保障人員數(shù)量皆有一定程度減少。但目前國內(nèi)大部分線路運(yùn)營前對于站臺門的工況確認(rèn)工作還是采用人工操作方式，費(fèi)時費(fèi)力。因此針對全自動運(yùn)行模式下的站臺門智能化提出了新需求：

（1）采用一套站臺門喚醒系統(tǒng)來替代人工現(xiàn)場操作，并實現(xiàn)與信號系統(tǒng)級控制等同的喚醒方式。

（2）應(yīng)與控制中心建立互聯(lián)互通，實現(xiàn)單人簡單操作即可完成整條線路站臺門喚醒工作，提升其工作效率，降低人員成本。

（3）站臺門喚醒期間需要進(jìn)行開關(guān)門操作，因此需要系統(tǒng)考慮安全方面問題。

3 站臺門喚醒安全風(fēng)險分析及管控措施

3.1 站臺門喚醒安全風(fēng)險分析

要確保運(yùn)營前完成站臺門順利喚醒，主要是降低靠近站臺門的外界危險源，以及減少除設(shè)備自身狀態(tài)運(yùn)行異常而影響線路運(yùn)行的安全風(fēng)險隱患。

從發(fā)生危險情況的可能性及危害嚴(yán)重性兩方面，進(jìn)行逐項辨識和識別。通過運(yùn)營工況分析，站臺門喚醒的安全風(fēng)險主要在于站臺區(qū)和軌行區(qū)。軌行區(qū)安全風(fēng)險點(diǎn)主要有：正線軌行區(qū)存在違反規(guī)定擅自進(jìn)入正線軌行區(qū)人員，或未及時進(jìn)行消點(diǎn)撤離施工人員。站臺門開關(guān)門動作時，容易出現(xiàn)夾人事故。施工人員遺留工具或設(shè)備在軌行區(qū)靠近站臺門，站臺門開關(guān)門動作時，存在安全隱患。站臺區(qū)安全風(fēng)險點(diǎn)主要有：安全黃線范圍內(nèi)存在施工人員倚靠站臺門情況，站臺門開關(guān)門動作時，容易出現(xiàn)夾人事故或跌落事故。施工人員遺留工具或設(shè)備靠近站臺門，站臺門開關(guān)門動作時，存在安全隱患。

3.2 風(fēng)險管控措施

從管理層面，需要進(jìn)一步加強(qiáng)軌行區(qū)、站臺區(qū)安全管理。人員因故需進(jìn)入軌行區(qū)，車站須指定工作人員帶領(lǐng)其進(jìn)入，并清點(diǎn)人員數(shù)量和工具數(shù)量，并由工作人員授權(quán)開啟端門。當(dāng)人員從封閉軌行區(qū)撤離時，管理人員必須進(jìn)行人員清點(diǎn)和工具核對工作，并注銷作業(yè)。對于管理措施上可能存在的漏洞，宜通過一定的輔助監(jiān)測手段進(jìn)行實時監(jiān)測，降低安全隱患?？梢酝ㄟ^圖像識別技術(shù)對軌行區(qū)、站臺區(qū)靠近站臺門的區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)判斷存在安全隱患時，可將報警信息上傳至控制中心，提醒站務(wù)人員注意并及時處理，同時聯(lián)動聲光報警裝置，對軌行區(qū)人員進(jìn)行報警提醒，并遠(yuǎn)離安全隱患區(qū)域。

4 站臺門喚醒操作執(zhí)行方式

根據(jù)站臺門智能化提出的新需求，以及安全隱患分析，依據(jù)地鐵線路運(yùn)行時刻表，在正線運(yùn)營前，站臺門根據(jù)喚醒觸發(fā)信號開啟喚醒檢測工作。通過對站臺門的靜態(tài)檢測、安全檢測、和動態(tài)檢測實現(xiàn)站臺門的工況全面檢查，使其具備投入運(yùn)營狀態(tài)。站臺門喚醒流程見圖1。

圖1：喚醒流程

4.1 喚醒觸發(fā)方式

喚醒命令是整個喚醒流程的第一步，也是最關(guān)鍵一步。為保證喚醒工作順利開始，宜采用多種觸發(fā)方式。本地觸發(fā)方式及遠(yuǎn)程觸發(fā)方式。本地觸發(fā)方式即為在站臺門系統(tǒng)前端增加信號模擬器，當(dāng)達(dá)到設(shè)置的觸發(fā)時間時，模擬器向站臺門系統(tǒng)發(fā)送喚醒指令，啟動喚醒流程。當(dāng)模擬器發(fā)生故障時，會自動發(fā)送故障信號至控制中心，并觸發(fā)遠(yuǎn)程啟動喚醒命令，提醒站務(wù)人員遠(yuǎn)程觸發(fā)喚醒命令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒。通過本地和遠(yuǎn)程雙重觸發(fā)，保證喚醒命令順利發(fā)出。

4.2 站臺門靜態(tài)檢測

站臺門在收到觸發(fā)器給的觸發(fā)命令后，控制系統(tǒng)內(nèi)部各部件完成靜態(tài)自檢流程。靜態(tài)自檢是站臺門系統(tǒng)內(nèi)各部件相互聯(lián)動，相互配合的活動。其中門控單元DCU對門機(jī)系統(tǒng)里面的各部件包含電磁鎖、電機(jī)、行程開關(guān)、指示燈等接口部件信號進(jìn)行逐一檢查確認(rèn)，確認(rèn)外圍控制部件是否存在故障。同時門控單元DCU對控制器內(nèi)部的存儲電路、時鐘電路、電源電路進(jìn)行狀態(tài)檢查。中央控制盤內(nèi)部的單元控制器PEDC對內(nèi)部邏輯控制板、安全繼電器繼電器等工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，判斷是否處于正常工作狀態(tài)。電源系統(tǒng)對外部供電電壓、系統(tǒng)輸出電壓、電流的狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，是否在正常工作范圍內(nèi)。各門控單元DCU向監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送通信鏈路測試信息，確認(rèn)通信狀態(tài)正常時，向監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送各門單元的自檢信息。

靜態(tài)自檢故障信息處理：將自檢故障信息進(jìn)行分級，分為關(guān)鍵故障信息和非關(guān)鍵故障信息。非關(guān)鍵故障信息，如偶發(fā)型通信中斷，則進(jìn)行故障存儲，不影響進(jìn)入動態(tài)測試。關(guān)鍵故障信息，如供電電壓異常，電機(jī)故障、繼電器故障等信息，先進(jìn)行系統(tǒng)重啟恢復(fù)動作，若故障無法恢復(fù)，則立即向控制中心發(fā)出報警信息，請求維保人員進(jìn)行故障處理。待故障修復(fù)完成后，再進(jìn)入下一步測試。

4.3 站臺門安全檢測

完成靜態(tài)檢測后，系統(tǒng)啟動安全檢測。安全檢測主要對站臺門軌行區(qū)、站臺區(qū)靠近區(qū)域進(jìn)行實時安全隱患檢測。通過站臺端視頻監(jiān)控裝置對站臺側(cè)、軌行區(qū)的人和物進(jìn)行智能識別，判斷站臺門開關(guān)門動作是否存在安全隱患。站臺區(qū)：通過前端圖像傳感器對站臺區(qū)的黃線范圍以內(nèi)進(jìn)行圖像采集，將采集信號傳送至圖像分析處理器進(jìn)行算法判斷，判斷在候車黃線以內(nèi)，是否存在人員，若存在，則向監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送安全報警信號，同時將圖像視頻信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制中心。軌行區(qū)：通過前端圖像傳感器采集軌行區(qū)相關(guān)圖像信息，圖像分析處理器判斷軌行區(qū)是否存在人員或設(shè)備靠近站臺門，若存在，則通過安全繼電器觸點(diǎn)方式向監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送安全報警信號，同時將圖像視頻信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制中心。

當(dāng)系統(tǒng)收到安全報警信號后，系統(tǒng)向各門控單元DCU發(fā)送安全報警信息命令，由門控單元DCU控制聲光報警裝置，提示施工人員，站臺門即將進(jìn)入動態(tài)測試，請遠(yuǎn)離非安全區(qū)域。該報警信息，直至人員遠(yuǎn)離非安全區(qū)域。待消除安全隱患，完成安全檢測后，向控制中心發(fā)出動態(tài)檢測申請。

4.4 站臺門動態(tài)檢測

站臺門動態(tài)檢測主要包含系統(tǒng)邏輯控制命令執(zhí)行檢測及門機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)檢測。動態(tài)檢測為站臺門模擬實際運(yùn)營工況下，進(jìn)行執(zhí)行信號系統(tǒng)命令的開關(guān)門過程。

由控制中心根據(jù)靜態(tài)檢測以及安全檢測結(jié)果，同時可人工通過圖像監(jiān)控裝置再次確認(rèn)站臺是否存在安全隱患，確認(rèn)安全后，通過操作遠(yuǎn)程顯示終端授權(quán)確認(rèn)站臺門具備動態(tài)測試條件，如果控制中心不授權(quán)，則站臺門等待授權(quán)或進(jìn)入人工處理。

接到控制中心授權(quán)后，喚醒檢測系統(tǒng)進(jìn)入動態(tài)測試準(zhǔn)備，喚醒檢測系統(tǒng)向站臺門控制系統(tǒng)發(fā)送動態(tài)檢測命令，檢測系統(tǒng)通過控制邏輯繼電器組方式，將站臺門其它外部控制命令切除，取得控制優(yōu)先級，按照設(shè)定程序模擬信號系統(tǒng)給站臺門發(fā)送3次開關(guān)門硬線命令，站臺門按照開關(guān)門命令執(zhí)行3次開關(guān)門動作。

動態(tài)自檢故障信息處理：將故障信息進(jìn)行分級，分為關(guān)鍵故障信息和非關(guān)鍵故障信息。非關(guān)鍵故障信息，如偶發(fā)型通信中斷，則進(jìn)行故障存儲。關(guān)鍵故障信息，如開關(guān)門速度異常、開關(guān)門時間異常等故障等信息，則立即向控制中心發(fā)出報警信息，請求維保人員進(jìn)行故障處理。待故障修復(fù)完成后，再進(jìn)行3次開關(guān)門測試，直至所有門單元開關(guān)門正常，確保正式運(yùn)營正常。若存在門體等結(jié)構(gòu)原因，無法進(jìn)行開關(guān)門故障時，需要及時通知站務(wù)人員進(jìn)行門單元隔離處理，同時采取臨時措施，提醒乘客至其他門單元候車。待夜間停運(yùn)后，再進(jìn)行處理恢復(fù)。若所有門單元完成3次開關(guān)門正常動作，完成動態(tài)檢測。

4.5 站臺門喚醒完成

當(dāng)站臺門靜態(tài)檢測、安全檢測、動態(tài)檢測均完成后，系統(tǒng)定義站臺門喚醒成功。相關(guān)信息將傳遞至運(yùn)營控制中心。若某個站在自檢過程中存在故障未能完成喚醒工作，系統(tǒng)將根據(jù)實際故障情況給出相關(guān)運(yùn)營建議，通過一系列智能化手段，從而實現(xiàn)運(yùn)營前的準(zhǔn)備。

5 人工喚醒方式與自動喚醒方式對比分析

站臺門實現(xiàn)自動喚醒后，無需每個站配置1名工作人員在運(yùn)營前進(jìn)行手動操作以確認(rèn)站臺門狀態(tài)。這樣不僅可以降低人員配置，減少人員成本，檢測效能也大幅提高，可有效解決因線路規(guī)模不斷擴(kuò)大而導(dǎo)致的運(yùn)營效益降低問題。兩種模式詳細(xì)對比如表2。

表2：對比分析

通過從人數(shù)配置、測試覆蓋面、安全性、效率、智能化水平多維度對傳統(tǒng)模式與自動喚醒模式進(jìn)行對比，站臺門系統(tǒng)采用自動喚醒方式，都更將高效化、安全化、智能化。

6 結(jié)論

全自動運(yùn)行模式下如何保證線路的安全高效運(yùn)行，對站臺門系統(tǒng)提出了新的需求。站臺門系統(tǒng)作為核心系統(tǒng)，自動化程度應(yīng)滿足運(yùn)營需求。本文提出的站臺門喚醒檢測方法能夠?qū)崿F(xiàn)在正線運(yùn)營前對站臺門進(jìn)行自動喚醒檢測，降低了人工介入、人為誤操作風(fēng)險，減少站務(wù)人員配置，降低運(yùn)營成本，提升運(yùn)營效率。同時考慮了智能識別安全隱患方式，并保留人工授權(quán)方式，在滿足運(yùn)營效率的情況下，最大限度考慮安全性。當(dāng)然新系統(tǒng)還處于早期階段，很多地方需要進(jìn)一步完善，喚醒預(yù)案還需要與業(yè)主需求深度融合，進(jìn)而將系統(tǒng)真正應(yīng)用于運(yùn)營現(xiàn)場。