地鐵信號系統對位隔離功能室內測試方案研究

李西娜 張正

摘? 要：對于全自動無人駕駛地鐵信號系統，列車到站停車后，信號系統可以控制站臺門和車門同時打開和關閉；當站臺門或車門出現故障時，需要對站臺門或車門進行對位隔離操作，鎖閉故障站臺門或車門，并及時對故障進行處理，保障地鐵信號系統及旅客乘降安全。該文介紹站臺門和車門對位隔離的基本流程，并根據其接口特點，對室內測試對位隔離功能的方案進行探討與分析。

關鍵詞：地鐵信號系統；全自動無人駕駛；站臺門；車門；測試方案

中圖分類號：U231? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）08-0001-04

Abstract： For the fully automatic driverless subway signal system， after the train arrives at the station， the signal system can control the platform door and the train door to open and close at the same time; when the platform door or train door fails， it is necessary to isolate the platform door or train door， lock the platform door or train door of the fault station， and deal with the fault in time to ensure the safety of subway signal system and passenger boarding and landing. This paper introduces the basic flow of platform door and train door alignment isolation， and according to its interface characteristics， discusses and analyzes the scheme of indoor test alignment isolation function.

Keywords： subway signal system; fully automatic driverless system; platform door; train door; test scheme

站臺門與車門對位隔離功能是指當車門或站臺門發生故障時，通過車輛信息管理系統與信號系統、信號系統與站臺門系統之間互相傳輸車門與站臺門的故障信息，鎖閉故障車門或站臺門，實現列車進站后故障列車門對應的站臺門或故障站臺門對應的列車門不進行聯動開關的功能[1]。

地鐵信號系統的實施是一個復雜的系統工程，為減少項目現場調試工作量，降低工程成本[2]，可充分發揮室內測試的效能作用，在室內環境下，盡可能多地對信號系統的功能性能進行有效驗證。本文從室內測試角度出發，結合鄭州地鐵10號線對位隔離功能，對室內測試對位隔離功能進行測試方案設計和場景分析，可供類似項目測試參考。

1? 名詞縮寫

為了提高信息傳遞和表達的速度和效率，本文使用了一些地鐵信號系統相關的專業術語和名詞縮寫，為了幫助更好地理解這些縮寫，在表1中對本文涉及的縮寫提供了相應的解釋和擴展。

2? 對位隔離流程

對于室內對位隔離測試，由于條件限制，無法配置車輛TIMS、站臺門控制器、PSD等真實設備，但室內測試平臺，可根據各子系統之間的接口及信息傳輸場景，充分模擬現場真實操作流程，根據實際設備接口功能，通過仿真軟件來實現各接口之間的信息傳輸與操作控制，進而在室內實驗室條件下，實現完備的對位隔離功能測試。

站臺門和車門對位隔離流程如圖1所示，對位隔離功能的實現，需要地鐵信號系統中ATS、車載CC、車輛TIMS、CI和站臺門系統之間的協同工作，車載CC通過與車輛TIMS交互車門隔離信息和開關門狀態信息，以及與站臺門系統交互站臺門隔離信息和開關門狀態信息，實現車門與站臺門對位故障隔離，鎖閉故障車門和站臺門。

圖1中實線箭頭為站臺門故障切除時，隔離車門的信息交互走向：ATS會周期地向站臺門系統請求站臺門隔離消息，當站臺門發生故障時，站臺門系統會將需要隔離的站臺門信息發送給ATS，當列車車頭壓入站臺軌時，ATS會將本站的站臺門故障隔離狀態發送給當前車載CC，車載CC收到站臺門故障消息后，結合站臺門故障消息，匹配列車的車門側及車門編號，會將對應車門隔離命令發送給車輛TIMS，列車到站停穩并下發開門命令時，車輛會根據隔離命令保持需要隔離的車門關閉，避免打開故障站臺門對應的列車車門，站臺門系統控制保持故障切除的站臺門關閉，實現站臺門故障時隔離對應的車門功能。

圖1中虛線箭頭為車門故障切除時，隔離站臺門的信息交互走向：當車門發生故障時，車輛TIMS會將車門故障信息發給車載CC，車載CC結合車門故障消息，將車門故障切除狀態及對應站臺門隔離命令發送給ATS，ATS從車載CC收到站臺門隔離命令后，在調度中心界面顯示對應的車門故障隔離狀態，當列車車頭壓入站臺軌時，ATS會向站臺門系統發送“禁止PSD開門”請求，將需要隔離的站臺門編號及隔離命令發送至站臺門系統，避免打開故障車門對應的站臺門，當列車進站停穩并下發開門命令后，車輛TIMS會控制故障車門保持關閉，站臺門系統控制故障車門對應的站臺門保持關閉，實現車門故障時，隔離對應站臺門功能[3]。

3? 車門及站臺門系統接口

3.1? 車載CC與車輛TIMS接口

鄭州地鐵10號線電客車為6節編組，車輛每側為30個車門。根據項目的接口技術規格，車載CC和TIMS之間的接口（物理、協議、功能和操作描述）為多功能車輛總線（簡稱MVB總線），如圖2所示。MVB總線是一種主要用于對有互操作性和互換性要求的互連設備之間的串行數據通信總線，是列車通信網絡的一種，具有實時性強、可靠性高、冗余及容錯性能好等優點，被廣泛應用于城市軌道交通列控車載設備中，主要用來實現列控車載設備單元模塊之間的數據通信[4]。

為確保列車車門和站臺門一一對應，對列車A、B側及車門編號順序定義如下。

1）當司機室CAB1被激活，鑒于列車的運行方向，A側位于列車左方，B側位于列車右方；當司機室CAB2 被激活，鑒于列車的運行方向，A 側位于列車右方，B 側位于列車左方，如圖3所示。

2）A側車門從CAB1至CAB2以1～30排序，命名定義為TD_1_A，TD_2_A，…，TD_29_A，TD_30_A；B側車門從CAB2至CAB1以30～1排序，命名定義為TD_1_B，TD_2_B，…，TD_29_B，TD_30_B，如圖3所示。

當列車車門發生故障時，車輛TIMS向車載CC發送的車門故障隔離信息中，0表示車門無故障隔離，1表示車門有故障隔離。

當站臺門發生故障時，車載CC向車輛TIMS發送的站臺門故障隔離信息中，0表示站臺門無故障隔離，1表示站臺門有故障隔離。

根據車載CC與車輛TIMS的接口方式和車門順序定義，室內測試車門故障，隔離對應站臺門時，可以在測試平臺監測到的接口狀態有：①車輛TIMS→車載CC。車門發生故障后，車輛TIMS向車載CC發送的車門故障信息是否正確。②車載CC→ATS。車載CC結合車門故障消息，向ATS發送的車門故障切除狀態及對應站臺門隔離命令是否正確。③ATS→站臺門系統。ATS向站臺門系統發送的需要隔離的站臺門編號及隔離信息是否正確。

室內測試時可以根據車門故障隔離碼位狀態，來判斷各接口之間消息傳輸是否正確。

3.2? ATS與站臺門接口

根據鄭州地鐵10號線ATS-PSD接口技術規格，ATS和站臺門系統之間的接口為RJ45接口，該接口采用MODBUS TCP/IP協議。MODBUS標準定義了一個應用層的消息協議，位于OSI模型的第7層，其提供了連接至不同類型總線或網絡上的設備之間的“客戶端/服務器”通信。PSD 為TCP server， ATS為TCPclient。在該接口中，定義了站臺門編號及順序如圖4所示。

根據接口要求，當站臺門發生故障時，ATS向車載CC發送的站臺門故障隔離信息中，0表示無故障隔離，1表示有故障隔離。

當車門發生故障時，車載CC向ATS發送的車門故障隔離信息中，碼位0表示無故障隔離，1表示有故障隔離。

根據ATS與PSD的接口及站臺門順序定義，室內測試站臺門故障，隔離對應車門時，可以在測試平臺監測到的接口狀態有：①站臺門系統→ATS。站臺門發生故障后，站臺門系統向ATS發送的需要隔離的站臺門信息是否正確。②ATS→車載CC。在列車進站前，ATS向當前車載CC發送的本站站臺門故障隔離狀態是否正確。③車載CC→車輛TIMS。車載CC收到站臺門故障消息后，向車輛TIMS發送的本站站臺門故障隔離狀態是否正確。

室內測試時可以根據站臺門故障隔離碼位狀態，來判斷各接口之間消息傳輸是否正確。

4? 室內測試場景分析

4.1? 室內測試平臺

室內測試平臺，不僅能夠通過測試機架連接地鐵信號系統中CC、ZC、LC、CI和ATS等真實子系統，還可以運行各子系統的仿真程序，模擬整個地鐵信號系統的運行場景，執行各子系統間的集成測試，從而使測試和開發人員在室內就可以對該系統進行嚴格和專業的測試。

城市軌道交通是城市公共交通系統的骨干，其安全運行對于城市的發展和人民的生活起居具有重要意義，而對位隔離功能是其中一種重要的安全措施。下面將根據室內測試平臺真實設備及仿真情況，結合地鐵信號系統對位隔離流程，對室內測試對位隔離功能進行場景分析與探討。

4.2? 站臺門故障，隔離對應車門

根據對位隔離流程，室內測試站臺門故障，隔離對應車門時，可分為以下幾個步驟。

1）在測試平臺用仿真軟件模擬站臺門系統，并通過網絡與ATS連接，以便向ATS發送站臺門故障消息。

2）在仿真軟件端編寫一組站臺門故障消息，并將站臺門故障消息發送給ATS。

3）在ATS端查看收到的消息，如果ATS能成功收到站臺門故障消息，則說明站臺門系統與ATS之間站臺門隔離消息傳輸正常，否則需要檢查ATS配置。

4）ATS成功接收到上行站臺門故障消息后，駕駛一輛FAM列車駛向站臺，當列車車頭壓入站臺軌時，查看車載CC收到的消息，如果車載CC收到的消息和ATS消息一致，說明車載CC收到了ATS發送的站臺門故障切除消息，ATS和車載CC之間站臺門隔離消息傳輸正常，如果不一致，需要檢查ATS配置或車載CC配置。

室內測試時，無法模擬車輛TIMS隔離車門的動作，但可以通過查看車載CC向車輛TIMS發送的故障隔離消息，并以此來判斷站臺門隔離車門功能正常。

具體測試流程如圖5所示。

4.3? 車門故障，隔離對應站臺門

根據對位隔離流程，室內測試車門故障，隔離對應站臺門時，可分為以下幾個步驟。

1）用仿真軟件模擬車輛TIMS，并將仿真軟件接入車載CC，以便向車載CC發送車門故障消息。

2）在仿真軟件端編寫一組車門故障消息，并將車門故障消息發送給車載CC。

3）查看車載CC收到的消息，如果車載CC成功收到了車門故障消息，說明車載CC與車輛TIMS接口的車門隔離狀態消息傳輸正常，否則，需要檢查車載CC配置。

4）查看ATS收到的消息，如果ATS收到的消息與車載CC發送的消息一致，說明車載CC已將車門故障切除信息及對應站臺門隔離命令發送給了ATS，同時在ATS調度界面也會顯示對應的車門故障狀態，也同樣說明車載CC與ATS接口的車門隔離狀態消息傳輸正常，否則，需要檢查ATS及車載CC配置。

室內測試時，無法模擬站臺門控制器隔離站臺門的動作，但可以通過查看ATS向站臺門系統發送的故障隔離消息，并以此來判斷車門隔離站臺門功能正常。

具體測試流程如圖6所示。

根據圖5、圖6測試方案及流程分析設計，完成了鄭州地鐵10號線的室內對位隔離功能測試，并對測試過程中發現的軟件缺陷和錯誤進行了分析和修改，提高了整個系統的可靠性。

5? 結束語

對于全自動無人駕駛的地鐵項目，信號系統已經實現了車門與站臺門的開關聯動，當車門或站臺門一方出現故障時，如果另一方仍將全部打開或關閉，將會導致嚴重的安全隱患，同時也會影響列車運營效率[5]。為了保證列車運行效率和乘客的安全，提高系統的安全性和可靠性，當站臺門或車門出現故障時，需要對站臺門或車門進行對位隔離，引導乘客從正常的車門上下列車，保障安全，進而也會提高列車運行效率[6]。

雖然室內不能完整地實現車門、站臺門故障對位隔離的動作場景，但是關鍵場景的室內測試，可以幫助盡早發現和糾正系統軟件中潛在的錯誤和缺陷，并及時給予修復，從而提高軟件的質量和可靠性，不僅可以避免這些問題在調試過程中帶來的風險和隱患，還可以大幅減少現場調試時間，縮短項目周期，提升調試效率，縮減項目成本。本文對鄭州地鐵10號線全自動無人駕駛項目車門、站臺門對位隔離室內測試場景進行了描述和分析，為后續全自動無人駕駛項目對位隔離功能室內測試提供了重要的參考價值。

參考文獻：

[1] 丁忠鋒，劉波.城市軌道交通列車車門與站臺屏蔽門對位隔離技術[J].城市軌道交通研究，2018，21（10）：159-160.

[2] 李迎春，李葉，劉錦峰.地鐵FAO信號系統關鍵場景分析與測試設計[J].鐵道通信信號，2021，57（12）：76-81.

[3] 曾亮.杭州地鐵6號線車門/站臺門故障對位隔離方案[J].自動化應用，2020（5）：140-143，147.

[4] 于曉娜，王建敏，王懷江.基于多功能車輛總線（MVB）的消息數據傳輸協議[J].鐵路通信信號工程技術，2017，14（1）：22-25.

[5] 申龍龍.關于地鐵信號系統站臺門與車門對位隔離的分析[J].數字通信世界，2020（3）：41，28.

[6] 景順利.城市軌道交通全自動駕駛對位隔離功能設計與實現[J].信息化研究，2020，46（2）：49-52.