站臺門系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營中的常見問題及解決策略

鐘 巖

（北京地鐵科技發(fā)展有限公司，北京 100072）

1 引言

地鐵站臺門系統(tǒng)是保障地鐵安全運(yùn)營的重要系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障會引起列車延誤晚點(diǎn)、導(dǎo)致站臺乘客滯留聚集，不僅影響地鐵運(yùn)營效率還會帶來極大的安全隱患。目前，關(guān)于站臺門系統(tǒng)在運(yùn)營中出現(xiàn)的問題已有相應(yīng)研究，如文獻(xiàn)[1-3]對典型屏蔽門故障案例進(jìn)行總結(jié)分析，文獻(xiàn)[4-6]總結(jié)屏蔽門故障分類和相關(guān)處理方法，文獻(xiàn)[7-10]提出屏蔽門故障診斷的方法。為進(jìn)一步對地鐵站臺門故障的應(yīng)對方法進(jìn)行研究，本文針對北京地鐵1 號線電磁鎖、八通線互鎖解除及S1 線綜合后備盤（IBP）近年來在運(yùn)營中出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行分析，并提出有效的解決對策。

2 站臺門故障分類

引起站臺門故障的原因有很多，包括站臺門機(jī)械和門機(jī)故障、站臺門控制系統(tǒng)故障、安全回路故障、與相關(guān)系統(tǒng)的接口故障等。按故障發(fā)生的部位和范圍，站臺門常見故障可分為單個滑動門故障、整側(cè)站臺門無法開/關(guān)故障、電源故障、安全回路中斷故障、互鎖解除故障、綜合監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)視站臺門狀態(tài)故障等。

2.1 電源故障

站臺門設(shè)備在正常運(yùn)營中出現(xiàn)的電源故障可分為驅(qū)動電源故障和控制電源故障以及由于市電中斷造成的電源故障。

2.2 安全回路中斷故障

安全回路中斷故障表現(xiàn)為系統(tǒng)診斷不到閉鎖信號，安全回路繼電器不閉合無法發(fā)送關(guān)閉鎖緊信號給信號系統(tǒng)，各關(guān)閉鎖緊狀態(tài)指示燈熄滅。

2.3 互鎖解除故障

當(dāng)站臺門故障無法形成“關(guān)閉并鎖緊信號”時(shí)，可在就地控制盤（PSL）上操作彈性自動復(fù)位開關(guān)，強(qiáng)制發(fā)送互鎖解除鑰匙開關(guān)（ASD/EED）的互鎖解除信號給單元控制器（PEDC），PEDC 再把該信號傳送到信號系統(tǒng)，以便能讓列車進(jìn)、出站。但由于某種原因，如電氣設(shè)備故障，影響PEDC 無法發(fā)出“互鎖解除”信號，此時(shí)互鎖解除的故障將直接導(dǎo)致無法發(fā)車/接車的故障，最終導(dǎo)致列車晚點(diǎn)。

2.4 綜合監(jiān)控?zé)o法監(jiān)控站臺門狀態(tài)故障

站臺門系統(tǒng)的監(jiān)測功能主要由車控室操作指示盤（PSA）實(shí)現(xiàn)，站臺門單元信息通過總線與PSA 通信，專業(yè)人員可以通過PSA 的人機(jī)界面進(jìn)行查閱和操作。PSA 與車站監(jiān)控系統(tǒng)之間通過網(wǎng)線通信，PSA 把站臺門信息上傳給綜合監(jiān)控門設(shè)備實(shí)現(xiàn)對站臺門實(shí)時(shí)監(jiān)控。如車控室無法監(jiān)控站臺門設(shè)備狀態(tài)則影響客運(yùn)人員對站臺門狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，并影響站臺門其他故障的排查。

3 站臺門故障原因分析

3.1 電磁鎖故障

站臺門電磁鎖主要由鎖體機(jī)構(gòu)、電磁鐵及2 個行程開關(guān)組成。該行程開關(guān)有3 對常閉觸點(diǎn)，最上方1 對觸點(diǎn)負(fù)責(zé)電磁鎖機(jī)構(gòu)動作返信，落鎖狀態(tài)時(shí)常閉點(diǎn)閉合，兩點(diǎn)間無電壓。解鎖狀態(tài)、不落鎖故障、行程開關(guān)故障等情況下，兩點(diǎn)間電壓為DC24V，由門控單元（DCU）提供，并伴有門頭燈報(bào)警。中間及下方的2 對觸點(diǎn)連接安全回路，2 對觸點(diǎn)互為冗余（避免1 對觸點(diǎn)故障時(shí)影響安全回路）。2 個行程開關(guān)一個連接安全回路正環(huán)回路，另一個連接負(fù)環(huán)回路，安全回路正負(fù)環(huán)路之間電壓為DC48V，電源由機(jī)房內(nèi)安全回路電源空氣開關(guān)控制。行程開關(guān)隨電磁鎖的吸合及釋放觸發(fā)動作，提供相應(yīng)的狀態(tài)返信并通斷滑動門安全回路。

通過對系統(tǒng)原理、構(gòu)成的研究可知，任意一個觸點(diǎn)出現(xiàn)接觸不實(shí)，釋放不到位的情況均會造成故障。如返信點(diǎn)異常，會報(bào)出“行程開關(guān)返信點(diǎn)信號異常”且伴有門頭燈報(bào)警；安全回路觸點(diǎn)異常時(shí)“所有門關(guān)閉且鎖緊”信息會消失，門頭燈無顯示；行程開關(guān)未釋放到位，3對常閉點(diǎn)均未閉合，則會報(bào)出“不落鎖故障”，門頭燈報(bào)警。

3.2 互鎖解除故障

“互鎖解除”命令是當(dāng)“所有門關(guān)閉且鎖緊”命令無法正常向信號系統(tǒng)發(fā)出時(shí)，由站務(wù)人員在確認(rèn)安全的前提下，通過操作站臺端部PSL 盤上的互鎖解除鑰匙開關(guān)，強(qiáng)制發(fā)送“ASD/EED”信號給PEDC，PEDC 再把該信號傳送到信號系統(tǒng)，以便讓列車進(jìn)、出站。

由于站臺門專業(yè)的電氣設(shè)備參與控制，使得互鎖解除命令受其影響。當(dāng)出現(xiàn)PEDC 板卡故障、KA6 繼電器故障或系統(tǒng)完全失電的情況，該指令則無法正常發(fā)出。如上述情況發(fā)生，在機(jī)電人員到場維修前，站務(wù)人員無法通過操作互鎖解除接發(fā)列車，列車只能采取降級模式進(jìn)站或出站，造成列車延誤晚點(diǎn)。

3.3 IBP 故障

整側(cè)站臺門動作方式有3 種，第一種優(yōu)先級最低也是運(yùn)營期間正常使用的稱為信號系統(tǒng)（SIG）開關(guān)門，即信號聯(lián)動模式。第二種車載信號傳輸至信號專業(yè)，由信號專業(yè)下發(fā)信號開關(guān)門指令到站臺門系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)門。第三種當(dāng)車載信號系統(tǒng)或信號專業(yè)出現(xiàn)故障，司機(jī)可以通過操作站臺門端部的PSL 進(jìn)行開關(guān)門，完成乘降作業(yè)。PSL 操作優(yōu)先級高于SIG，使用PSL 開關(guān)門時(shí)，SIG 控制級失效。

當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)或其他險(xiǎn)情的情況下，綜控人員在廣播告知乘客后通過操作綜控室內(nèi)的IBP 盤進(jìn)行開門。首先需要將IBP“無效/有效”鑰匙開關(guān)操作至“有效”位，而后操作上下行的IBP“自動/手動開啟”鑰匙開關(guān)至“手動開啟”位，上下行全部滑動門打開，完成乘客疏散作業(yè)，由于IBP 為非正常運(yùn)營時(shí)刻使用，優(yōu)先級最高，原設(shè)計(jì)為：當(dāng)操作“IBP 有效”后，上下行PSL 級及SIG 級控制均失效。

當(dāng)整側(cè)站臺門發(fā)生故障時(shí)，優(yōu)先確認(rèn)是信號聯(lián)動、PSL、IBP 中的哪一級出現(xiàn)無法開門的問題，還是所有級無法控制，此時(shí)需要了解控制命令回路原理，根據(jù)原理對回路組件及線路情況進(jìn)行檢查。

其次通過捕獲故障衍生出來的聲、光、溫度、氣味等信息，來確認(rèn)故障部位和原因。還可以通過查看遠(yuǎn)方PSA 人機(jī)界面，對系統(tǒng)的各類故障信息、操作信息、事件信息進(jìn)行查詢，根據(jù)查詢到的輔助信息對故障進(jìn)行診斷和定位。

4 故障處理方法

4.1 電磁鎖故障處理方法

全體站臺門電磁鎖故障時(shí)，PSA 界面報(bào)“電磁鎖故障”，門體不能正常開關(guān)，門頭燈、蜂鳴器報(bào)警。若單個滑動門電磁鎖故障報(bào)警時(shí)，經(jīng)檢查確認(rèn)電磁鎖位置、距離均合適，則判斷電磁鎖接線或電磁鎖本體故障，采用更換電磁鎖轉(zhuǎn)接線或電磁鎖的方法進(jìn)行故障處理。

4.2 互鎖解除故障處理方法

互鎖解除功能失效的處理方法包含以下內(nèi)容：

（1）查看PSA 故障信息是否有觸發(fā)操作互鎖解除；

（2）故障發(fā)生后通過操作站臺端部PSL 盤上的互鎖解除鑰匙開關(guān)，如操作互鎖解除而無互鎖解除操作記錄則可能是短接互鎖解除；

（3）短接互鎖解除完成后，檢查互鎖解除開關(guān)接線，如接線無任何問題則直接更換互鎖解除開關(guān)；

（4）若開關(guān)鑰匙斷裂，用鑷子取出斷裂鑰匙，如無法取出則更換互鎖解除開關(guān)；

（5）互鎖解除開關(guān)出現(xiàn)卡阻故障，收車后對互鎖解除開關(guān)進(jìn)行更換。

4.3 IBP 故障處理方法

操作IBP 時(shí)往往是在信號級以及PSL 同時(shí)故障的情況下進(jìn)行，當(dāng)IBP 故障不能被操作時(shí)則需要檢查影響各級控制的電源、線路以及模塊是否故障。如僅為IBP無法控制，其他級可控，排查方法如下：

（1）查看站臺門系統(tǒng)主監(jiān)控系統(tǒng)PSA 的事件記錄，在IBP 命令信息中查看IBP 命令是否有效以及IBP 開門命令是否為綠色有效狀態(tài)；

（2）如操作時(shí)IBP 命令有效，顯示為白色狀態(tài)，則檢查IBP 端子排接線是否正常；

（3）如操作IBP 盤開門命令時(shí)，PSA 界面顯示IBP開門命令為白色狀態(tài)，則表示IBP 開門命令故障，須檢查IBP 盤是否導(dǎo)通，若仍未恢復(fù)則繼續(xù)排查XT1 端子排接線是否正常。

5 實(shí)例應(yīng)用

5.1 電磁鎖行程開關(guān)改進(jìn)方法——以1號線為例

從2020 年1 月屏蔽門控制系統(tǒng)（PSC）記錄中篩選的“行程開關(guān)返信點(diǎn)信號異?！毙畔⒖芍?，此類故障覆蓋該站65%的門體，絕大多數(shù)滑動門一個月內(nèi)報(bào)警次數(shù)在2 次以下，且報(bào)警時(shí)長在1 min 以內(nèi)，機(jī)電人員到場后故障現(xiàn)象消失，維修判斷難度極大，PSC 記錄的“行程開關(guān)返信點(diǎn)信號異?！毙畔⑷绫? 所示。

進(jìn)行專家訪談的目的是：檢驗(yàn)理論框架建構(gòu)的合理性，并且進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，由此編制的量表具備“專家效度”[11]．書面訪談了中美相關(guān)領(lǐng)域的專家和實(shí)務(wù)工作者，參與研究的專家共有20人，其中7名中國數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域?qū)＜遥?名中國職業(yè)教育領(lǐng)域?qū)＜?，兩名中國高職院校?shù)學(xué)教師，一名美國數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域?qū)＜?，兩名美國職業(yè)教育領(lǐng)域?qū)＜乙约皟擅绹鐓^(qū)學(xué)院數(shù)學(xué)教師．訪談提綱采用開放式問題的設(shè)計(jì)，旨在探究專家對高職院校數(shù)學(xué)教師所應(yīng)具備的核心知識、能力和品性的觀點(diǎn)，補(bǔ)充研究建立的假設(shè)性理論架構(gòu)的完整性．訪談提綱詳見附錄1．

由表1 可見，行程開關(guān)返信點(diǎn)故障多為軟故障，即觸點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷的情況并伴有門頭燈報(bào)警。故障發(fā)生后，站務(wù)人員可將滑動門設(shè)為“手動開”狀態(tài)后報(bào)修。機(jī)電維修人員到場后診斷手動開關(guān)門無故障，電磁鎖安裝位置也均正常，此時(shí)無法判斷左右門電磁鎖的具體故障部位（2 個電磁鐵、4 個行程開關(guān)）。此類故障導(dǎo)致電磁鎖故障率高且運(yùn)營時(shí)間內(nèi)不易判斷。如將左右電磁鎖整體更換，則維修成本過高，造成維修浪費(fèi)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，采用船型免剝線快速接線端子進(jìn)行故障處理，使用端子將電磁鎖行程開關(guān)返信點(diǎn)出線并聯(lián)。該端子適用線徑0.5～1.5 mm 的軟線或硬線，接線牢固，且可以反復(fù)使用，船型端子如圖1 所示，接好端子后的電磁鎖如圖2 所示。

表1 王府井站“行程開關(guān)返信點(diǎn)信號異常”部分信息

圖1 船型接線端子（單位：mm）

圖2 接好端子后的電磁鎖

電磁鎖行程開關(guān)進(jìn)行改進(jìn)前，按動單個行程開關(guān)模擬故障，門頭燈紅燈點(diǎn)亮，返信點(diǎn)間有DC24V 電壓，如圖3 所示；改進(jìn)后按動單個行程開關(guān)模擬故障，門頭燈不再報(bào)警，返信點(diǎn)間電壓為0，如圖4 所示。

圖3 返信點(diǎn)間電壓為DC24V

圖4 返信點(diǎn)間電壓為0

在方案實(shí)施后及每月的維保檢修中，為確保接線牢固并驗(yàn)證2 個行程開關(guān)狀態(tài)均為良好，維修人員應(yīng)分別按動單個行程開關(guān)，門頭燈不應(yīng)報(bào)警；同時(shí)按下2 個行程開關(guān)，門頭燈報(bào)警。

該方案落實(shí)后，運(yùn)營期間的行程開關(guān)故障率下降96.7%。員工維修時(shí)，主要檢查電磁鐵運(yùn)行狀況是否良好即可，將行程開關(guān)問題推移至夜間維保時(shí)段內(nèi)解決。不僅縮小運(yùn)營期間故障維修范圍，提高維修效率，而且也降低維修成本。該方案在“降本增效”方面取得一定成果，也得到公司相關(guān)部門的肯定。

調(diào)取2021年6月10日至7月10日的王府井站“行程開關(guān)返信點(diǎn)信號異?！毙畔?，除維修員工夜間維保時(shí)段檢測端子接線可靠度時(shí)，報(bào)出少數(shù)門體發(fā)生此類故障，運(yùn)營時(shí)間內(nèi)此類故障徹底消失，收效顯著。PSC記錄故障如表2 所示。

表2 方案實(shí)施后1 個月的PSC 記錄

5.2 互鎖解除改進(jìn)方法——以八通線為例

利用PSL 盤至站臺門機(jī)房原有16 芯控制線纜中的4 芯線纜（已使用12 芯，剩余4 芯），連接鑰匙開關(guān)的2對常開點(diǎn)，通過鑰匙開關(guān)通斷040—041 點(diǎn)和042—043點(diǎn)，向信號專業(yè)發(fā)出指令。最大程度的擺脫站臺門設(shè)備對互鎖解除指令發(fā)出的限制，確保指令可靠發(fā)出。

改進(jìn)后的互鎖解除命令將由原來的單路發(fā)出變?yōu)殡p路如圖5 所示，正常情況下雙路同時(shí)發(fā)出，工控機(jī)內(nèi)有互鎖解除操作記錄，PSL 盤上的紅色互鎖解除指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)出現(xiàn)PEDC 板卡故障、KA6 繼電器故障或系統(tǒng)完全失電的情況，操作互鎖解除后，工控機(jī)無互鎖解除操作記錄，PSL 盤上的紅色互鎖解除指示燈不會點(diǎn)亮，但指令仍可通過鑰匙開關(guān)發(fā)出，不會影響行車。

圖5 改進(jìn)后的互鎖解除命令與信號專業(yè)接口圖

由于提示操作時(shí)不僅需要通過觀察互鎖解除指示燈判斷命令是否發(fā)出，還需通過手臺聯(lián)系綜控室，觀察行車監(jiān)視屏進(jìn)行確認(rèn)，因此改進(jìn)后需對站務(wù)人員進(jìn)行及時(shí)培訓(xùn)，需熟練掌握操作步驟。

方案實(shí)施前測量SIG 端子排PSC-3 的041A 與042A 端子間電壓。未操作互鎖解除時(shí)電壓為0，操作后為DC24V，互鎖解除指示燈點(diǎn)亮，有操作記錄。之后斷開PEDC 電源空氣開關(guān)（模擬故障），再次測量兩點(diǎn)間電壓：未操作互鎖解除時(shí)電壓為0，操作后仍為0。

改進(jìn)方案實(shí)施后：測量信號端子排PSC-3 的041A端子與042A 端子間電壓。未操作互鎖解除時(shí)電壓為0，操作后為DC24V，互鎖解除指示燈點(diǎn)亮，有操作記錄。之后斷開PEDC 電源空氣開關(guān)（模擬故障），再次測量兩點(diǎn)間電壓：未操作互鎖解除時(shí)電壓為0，操作后為DC24V，但互鎖解除指示燈不亮，無操作記錄。

5.3 IBP 改進(jìn)方法——以S1線為例

為確保安全可靠的運(yùn)營，地鐵公司每月開展各類應(yīng)急演練工作，其中就包括站臺門IBP 演練，演練一般在晚間平峰時(shí)段選取一側(cè)站臺門進(jìn)行，如表3 所示。

表3 全路網(wǎng)站臺門IBP 演練計(jì)劃

以S1 線為例，當(dāng)演練進(jìn)行時(shí)，由于綜控員首先需要進(jìn)行“IBP 有效”操作，此時(shí)上下行站臺門優(yōu)先級同時(shí)切入“IBP”級。如遇非演練側(cè)站臺列車駛?cè)?，進(jìn)行正常開關(guān)門作業(yè)時(shí)，站臺門則無法通過SIG 和PSL 開關(guān)門，造成衍生故障發(fā)生，延誤列車。

改進(jìn)前操作“IBP 有效”SA1 開關(guān)后，上下行繼電器KA2 得電，全部站臺門優(yōu)先級同時(shí)切入IBP 級?，F(xiàn)將此模式改進(jìn)為：操作“IBP 有效”和一側(cè)“IBP 手動開啟”后，本側(cè)站臺門切入IBP 級，未操作“IBP 手動開啟”側(cè)的站臺門優(yōu)先級則不受影響，將上下行站臺門進(jìn)行了區(qū)分。

變“IBP 有效”同IBP 上行“手動開啟”及下行“手動開啟”的并聯(lián)關(guān)系為分別串聯(lián)關(guān)系，此時(shí)上下行KA2繼電器將不再受SA1 開關(guān)單獨(dú)控制，需操作SA1 及對應(yīng)側(cè)站臺的SA2 后才可得電吸合，確保單獨(dú)操作“IBP有效”時(shí)不影響SIG 和PSL 的系統(tǒng)級控制。

斷開原SA2 上行及SA2 下行同X6-1連線（IBP 盤處）；將X6-3 引出2 根出線至SA2 上行開門，SA2 下行開門開關(guān)上口（IBP盤處）；斷開原IBP-3 端子處來自X6-3 的進(jìn)線（PSC 柜處）；將原IBP-3 端子分別進(jìn)入上下行PEDC 的進(jìn)線連至改進(jìn)后IBP4 及IBP11 端子（PSC 柜處），如圖6 所示。

圖6 改進(jìn)后的IBP 原理圖

改進(jìn)前，操作IBP“有效/無效”SA1開關(guān)至“有效位”，對上下行站臺進(jìn)行SIG開關(guān)門、PSL 開關(guān)門測試，門體應(yīng)無法動作。改進(jìn)后，操作IBP“有效/無效”SA1開關(guān)至“有效位”，對上下行站臺進(jìn)行SIG開關(guān)門、PSL 開關(guān)門測試，門體應(yīng)正常動作；保持“IBP 有效”位不動，將上行站臺的IBP“自動/手動開啟”SA2 開關(guān)操作至“手動開啟”位，上行站臺門PSL、SIG 控制開關(guān)門，門體應(yīng)無法控制，但下行站臺門不受影響；下行站臺與上行站臺同理?；謴?fù)IBP“有效/無效”至“無效”位，恢復(fù)IBP“自動/手動開啟”為“自動”位后，SIG 及PSL 控制開關(guān)門正常。

方案實(shí)施后，在每次應(yīng)急演練中，杜絕上下行站臺門同時(shí)切換為IBP 控制級所引發(fā)的衍生故障。既可滿足火災(zāi)等極端情況下使用，也滿足非火災(zāi)模式下的其他運(yùn)營需求，彌補(bǔ)原有的設(shè)計(jì)短板。

6 結(jié)論

（1）根據(jù)站臺門發(fā)生的故障，應(yīng)具體情況具體分析，運(yùn)營部門做好應(yīng)急方案，定時(shí)進(jìn)行應(yīng)急演練，保障安全運(yùn)營。提高產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量，定期進(jìn)行保養(yǎng)，定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，延長設(shè)備使用壽命。

（2）站臺門發(fā)生故障時(shí)，遵循行車規(guī)則和安全原則，先通車后維修，乘務(wù)和站臺人員做好應(yīng)急措施。站臺門發(fā)生故障后，若應(yīng)急措施不能解決故障，應(yīng)立刻報(bào)修，作業(yè)時(shí)需確保運(yùn)營安全，包括車輛、乘客、工作人員的安全，須在軌區(qū)作業(yè)的要在運(yùn)營結(jié)束后進(jìn)行。