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冯维佳
（通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070）
近些年来，随着计算机技术和人工智能的不断进步，城市轨道交通信号系统也在不断发展，全自动无人驾驶场景越来越普及，全自动运行功能也在不断完善。具备全自动运行功能的轨道交通信号系统，可实现以计算机技术及自动化控制技术等现代技术提升轨道交通运营服务水平，给乘客提供更安全更有效率的轨道交通服务，通过由信号设备代替司机或运营人员进行操作，实现全自动运行，进一步提升轨道交通的安全与效率。为实现列车全自动运行，全自动运行站台功能也是信号系统的重要组成部分，因此，本论文旨在研究无人驾驶的全自动运行信号系统中的站台全自动化功能，以便实现列车全自动运行。
随着轨道交通全自动化运行工程技术的发展，通过结合轨道交通工程建设和运营经验，全自动运行标准化不断实现，逐步制定出GB/T 32590.1—2016标准，标准定义了适用于城市轨道交通的不同自动化等级。根据从列车运行过程所需完成各项功能下的人和设备职责划分的角度，自动化等级划分为GoA0、GoA1、GoA2、GoA3和GoA4。
全自动运行场景包括有人值守下列车自动运行和无人值守下的列车自动运行，两者区别为运行异常时处理方式。无人值守下的列车自动运行场景中，所有的轨道交通信号系统功能均由系统负责实现；
有人值守下列车自动运行场景中，则是在部分设备故障或应急情况下，由人员介入控制系统，解决问题，恢复系统正常运行。列车运行包括列车唤醒/休眠、库内发车、场内运行、站台停车、站台发车、站台清客、折返、回库、洗车等正常运营作业，以及车辆火灾、站台火灾、障碍物检测激活等异常运营事件，全自动运行信号系统应能自动实现列车正常运营并能处理异常事件，实现列车全自动运行。
2.1 场景分析
轨道交通列车运营站台场景包括列车进入站台停车、列车站台发车、站台清客。
列车进入站台停车场景是指列车在满足条件时进站停车，打开和关闭车门和站台门，实现乘客上/下车。列车站台发车场景是指列车在站台停稳且开关门后，满足条件时发车出站。站台清客场景是指在折返站和终到站（含临时清客站台）提醒车上乘客下车，站台乘客不能上车，乘客全部下车后发车出站。
对于全自动运行列车，为实现以上站台功能，全自动运行信号系统需实现自动判断列车进入站台停车条件、站台发车条件是否满足，自动控制车门、站台门开/关，并自动停车及发车。有人值守下列车自动运行时，应设置间隙探测设备，实现对停站列车车门和站台门之间的缝隙自动进行间隙探测，以减少乘客或物品夹入站台门与车门的间隙中造成风险，同时，应在站台设置开门、关门及发车按钮，并在控制中心设置按钮旁路功能，用于站台开门、关门作业，以及清客作业；
无人值守下的列车自动运行时，应实现在控制中心远程下发开门、关门及发车命令，并增加对于故障状态的自动处理，远程实现间隙探测系统旁路功能，使列车在间隙探测系统故障时仍能自动发车。
2.2 功能方案
2.2.1 列车进入站台停车
全自动运行模式下，信号系统需自动判断列车移动授权满足进站停车，站台门处于关闭状态等条件。若条件满足，控制列车正常进入站台停车窗内停车，若进站欠标或过标，车载子系统自动控制列车向前或向后跳跃对标，直至停准停稳，下发车门和对应编组的站台门开门命令，等待乘客下车后关闭车门和站台门。
2.2.2 列车站台发车
全自动运行列车在站台停准停稳后，信号系统开始进行停站时间计时，停站时间到时、车门站台门关闭且锁紧、间隙探测检测无障碍物及出站信号开放等出站条件都满足时，列车自动站台发车。间隙探测功能作为全自动运行站台发车条件之一，具有重要作用。
车载子系统可实现自动启动和停止间隙探测。车载子系统启动间隙探测的条件为车载子系统判断列车在站台停准停稳，检测到车门/站台门曾处于打开状态、当前车门/站台门为关闭状态，且此时未处于间隙探测状态。车载子系统启动间隙探测后，向联锁子系统发送间隙探测启动命令，并进入间隙探测状态。车载子系统处于间隙探测状态时，若收到联锁子系统发送的已检测且无障碍物状态，在满足其他发车条件后，自动发车运行；
车载子系统判断与联锁子系统通信故障或收到联锁子系统发送的未检测状态、已检测且有障碍物状态时，触发紧急制动，等待故障处理；
车载子系统判断最小安全后端驶出联锁子系统通信轨道区段后向联锁子系统发起注销，并退出间隙探测状态。
联锁子系统未处于间隙探测状态时，若判断站台门关闭，收到车载子系统发送的间隙探测启动命令，且距上一次收到间隙探测停止命令的时间间隔大于一定值时，方可采集该间隙探测启动命令并进入间隙探测状态，控制间隙探测系统启动间隙探测。联锁子系统处于间隙探测状态时，若判断与发起当前间隙探测的车载子系统通信中断，或收到其发送的间隙探测终止命令时，退出间隙探测状态，并控制间隙探测系统停止间隙探测。
联锁子系统未处于间隙探测状态时，不可向车载子系统发送障碍物真实状态，需发送未检测状态；
联锁子系统处于间隙探测状态时，若收到间隙探测系统发送的已检测且无障碍物信息，则向车载子系统转发已检测且无障碍物状态；
联锁子系统处于间隙探测状态时，若收到间隙探测系统发送的已检测且有障碍物信息，则向车载子系统转发已检测且有障碍物状态，并向中心子系统提示报警车门与站台门之间存在障碍物。
2.2.3 站台清客
全自动运行信号系统判断列车运行至本次运行终点站、尽头站等需清客的站台时，可实现自动触发清客，提醒车上乘客下车，站台乘客不能上车。站台值班员人工进行清客确认后，可通过按压站台关门按钮关门，按压发车按钮发车或由控制中心远程下发站台关门和发车命令。
开始站台清客作业后，若站台值班员按下开门/关门按钮，联锁子系统采集到开门/关门按钮按下信息后，或联锁子系统收到中心子系统直接下发的站台开门/关门命令，则将该命令发送给车载子系统；
车载子系统收到开门/关门命令后，若门允许条件满足，则执行车门/站台门联动，将开门/关门命令通过硬线信号发送给车辆打开/关闭车门，同时向联锁子系统发送打开/关闭站台门命令。若站台值班员按下发车按钮，联锁子系统采集到发车按钮按下信息后，或联锁子系统收到中心子系统直接下发的站台发车命令，将该命令发送给车载子系统；
车载子系统收到发车命令后，若车门关闭且锁闭、站台门关闭且锁闭，且其他发车条件均满足，则结束站台清客作业，按运行计划启动列车进入折返轨，进行折返作业或驶回场/段。
2.3 故障监测与处理
若联锁子系统判断启动间隙探测一定时间（该时间应大于间隙探测系统对于联锁子系统下发的启动间隙探测命令响应时间）后，仍未收到间隙探测系统的已检测且无障碍物状态，则向中心子系统提示报警间隙探测系统故障。待确认间隙探测故障状态后，可通过按压间隙探测系统旁路按钮向联锁子系统发送间隙探测旁路状态或由中心子系统向联锁子系统下发间隙探测系统旁路命令。联锁子系统若收到旁路状态或命令，则将间隙探测系统状态旁路，并向车载子系统发送已检测且无障碍物状态，列车自动发车。
联锁子系统可对站台开门、关门、发车按钮状态信息进行监测，若持续一定时间收到按钮按下状态，则向中心子系统提示报警按钮故障。待确认按钮故障状态后，通过中心子系统向联锁子系统下发按钮旁路命令，对该按钮进行旁路，避免影响正常站台作业。当需要进行站台开门、关门，以及清客作业时，站台值班员可通过同侧站台其他门控箱进行控制或通过控制中心远程控制。
2.4 接口设计
2.4.1 硬线接口
每侧站台设置自动间隙探测设备，与联锁子系统采用继电接口方式，分别设置间隙探测状态继电器、间隙探测状态旁路继电器、间隙探测启动继电器、间隙探测终止继电器。
每侧站台分别设置开门、关门、发车按钮，与联锁子系统采用继电接口方式，开门、关门、发车按钮整合为一个门控箱（带门锁），在交路折返站、回场/段车站按每侧站台3个（头/中/尾）进行设置，在其他车站按每侧站台2个（头/尾）进行设置；
发车按钮主要用于清客确认及发车功能，只在有清客作业的车站进行设置。
联锁子系统采集间隙探测状态继电器、间隙探测状态旁路继电器、开门、关门、发车按钮继电器；
联锁子系统驱动间隙探测启动继电器、间隙探测终止继电器。
2.4.2 通信接口
全自动运行站台功能涉及全自动运行信号系统中的联锁子系统、车载子系统、中心子系统。各子系统间通过以太网通信交互信息，如图1所示。
图1 通信接口示意Fig.1 Schematic diagram of communication interface
本文对适用于全自动运行信号系统的站台功能进行研究，分析站台功能场景，设计站台功能方案，设计站台功能接口，对具体的工程应用场景提供了一定的参考价值。后续在功能开发和工程应用阶段还可进一步拓展、进一步完善这些功能，使其更加适用于全自动运行信号系统，以提高城市轨道交通运行安全及运营效率。
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