地铁信号系统对位隔离功能室内测试方案研究

李西娜 张正

摘  要：对于全自动无人驾驶地铁信号系统，列车到站停车后，信号系统可以控制站台门和车门同时打开和关闭；当站台门或车门出现故障时，需要对站台门或车门进行对位隔离操作，锁闭故障站台门或车门，并及时对故障进行处理，保障地铁信号系统及旅客乘降安全。该文介绍站台门和车门对位隔离的基本流程，并根据其接口特点，对室内测试对位隔离功能的方案进行探讨与分析。

关键词：地铁信号系统；全自动无人驾驶；站台门；车门；测试方案

中图分类号：U231      文献标志码：A          文章编号：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

站台门与车门对位隔离功能是指当车门或站台门发生故障时，通过车辆信息管理系统与信号系统、信号系统与站台门系统之间互相传输车门与站台门的故障信息，锁闭故障车门或站台门，实现列车进站后故障列车门对应的站台门或故障站台门对应的列车门不进行联动开关的功能[1]。

地铁信号系统的实施是一个复杂的系统工程，为减少项目现场调试工作量，降低工程成本[2]，可充分发挥室内测试的效能作用，在室内环境下，尽可能多地对信号系统的功能性能进行有效验证。本文从室内测试角度出发，结合郑州地铁10号线对位隔离功能，对室内测试对位隔离功能进行测试方案设计和场景分析，可供类似项目测试参考。

1  名词缩写

为了提高信息传递和表达的速度和效率，本文使用了一些地铁信号系统相关的专业术语和名词缩写，为了帮助更好地理解这些缩写，在表1中对本文涉及的缩写提供了相应的解释和扩展。

2  对位隔离流程

对于室内对位隔离测试，由于条件限制，无法配置车辆TIMS、站台门控制器、PSD等真实设备，但室内测试平台，可根据各子系统之间的接口及信息传输场景，充分模拟现场真實操作流程，根据实际设备接口功能，通过仿真软件来实现各接口之间的信息传输与操作控制，进而在室内实验室条件下，实现完备的对位隔离功能测试。

站台门和车门对位隔离流程如图1所示，对位隔离功能的实现，需要地铁信号系统中ATS、车载CC、车辆TIMS、CI和站台门系统之间的协同工作，车载CC通过与车辆TIMS交互车门隔离信息和开关门状态信息，以及与站台门系统交互站台门隔离信息和开关门状态信息，实现车门与站台门对位故障隔离，锁闭故障车门和站台门。

图1中实线箭头为站台门故障切除时，隔离车门的信息交互走向：ATS会周期地向站台门系统请求站台门隔离消息，当站台门发生故障时，站台门系统会将需要隔离的站台门信息发送给ATS，当列车车头压入站台轨时，ATS会将本站的站台门故障隔离状态发送给当前车载CC，车载CC收到站台门故障消息后，结合站台门故障消息，匹配列车的车门侧及车门编号，会将对应车门隔离命令发送给车辆TIMS，列车到站停稳并下发开门命令时，车辆会根据隔离命令保持需要隔离的车门关闭，避免打开故障站台门对应的列车车门，站台门系统控制保持故障切除的站台门关闭，实现站台门故障时隔离对应的车门功能。

图1中虚线箭头为车门故障切除时，隔离站台门的信息交互走向：当车门发生故障时，车辆TIMS会将车门故障信息发给车载CC，车载CC结合车门故障消息，将车门故障切除状态及对应站台门隔离命令发送给ATS，ATS从车载CC收到站台门隔离命令后，在调度中心界面显示对应的车门故障隔离状态，当列车车头压入站台轨时，ATS会向站台门系统发送“禁止PSD开门”请求，将需要隔离的站台门编号及隔离命令发送至站台门系统，避免打开故障车门对应的站台门，当列车进站停稳并下发开门命令后，车辆TIMS会控制故障车门保持关闭，站台门系统控制故障车门对应的站台门保持关闭，实现车门故障时，隔离对应站台门功能[3]。

3  车门及站台门系统接口

3.1  车载CC与车辆TIMS接口

郑州地铁10号线电客车为6节编组，车辆每侧为30个车门。根据项目的接口技术规格，车载CC和TIMS之间的接口（物理、协议、功能和操作描述）为多功能车辆总线（简称MVB总线），如图2所示。MVB总线是一种主要用于对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线，是列车通信网络的一种，具有实时性强、可靠性高、冗余及容错性能好等优点，被广泛应用于城市轨道交通列控车载设备中，主要用来实现列控车载设备单元模块之间的数据通信[4]。

为确保列车车门和站台门一一对应，对列车A、B侧及车门编号顺序定义如下。

1）当司机室CAB1被激活，鉴于列车的运行方向，A侧位于列车左方，B侧位于列车右方；当司机室CAB2 被激活，鉴于列车的运行方向，A 侧位于列车右方，B 侧位于列车左方，如图3所示。

2）A侧车门从CAB1至CAB2以1～30排序，命名定义为TD_1_A，TD_2_A，…，TD_29_A，TD_30_A；B侧车门从CAB2至CAB1以30～1排序，命名定义为TD_1_B，TD_2_B，…，TD_29_B，TD_30_B，如图3所示。

当列车车门发生故障时，车辆TIMS向车载CC发送的车门故障隔离信息中，0表示车门无故障隔离，1表示车门有故障隔离。

当站台门发生故障时，车载CC向车辆TIMS发送的站台门故障隔离信息中，0表示站台门无故障隔离，1表示站台门有故障隔离。

根据车载CC与车辆TIMS的接口方式和车门顺序定义，室内测试车门故障，隔离对应站台门时，可以在测试平台监测到的接口状态有：①车辆TIMS→车载CC。车门发生故障后，车辆TIMS向车载CC发送的车门故障信息是否正确。②车载CC→ATS。车载CC结合车门故障消息，向ATS发送的车门故障切除状态及对应站台门隔离命令是否正确。③ATS→站台门系统。ATS向站台门系统发送的需要隔离的站台门编号及隔离信息是否正确。

室内测试时可以根据车门故障隔离码位状态，来判断各接口之间消息传输是否正确。

3.2  ATS与站台门接口

根據郑州地铁10号线ATS-PSD接口技术规格，ATS和站台门系统之间的接口为RJ45接口，该接口采用MODBUS TCP/IP协议。MODBUS标准定义了一个应用层的消息协议，位于OSI模型的第7层，其提供了连接至不同类型总线或网络上的设备之间的“客户端/服务器”通信。PSD 为TCP server， ATS为TCPclient。在该接口中，定义了站台门编号及顺序如图4所示。

根据接口要求，当站台门发生故障时，ATS向车载CC发送的站台门故障隔离信息中，0表示无故障隔离，1表示有故障隔离。

当车门发生故障时，车载CC向ATS发送的车门故障隔离信息中，码位0表示无故障隔离，1表示有故障隔离。

根据ATS与PSD的接口及站台门顺序定义，室内测试站台门故障，隔离对应车门时，可以在测试平台监测到的接口状态有：①站台门系统→ATS。站台门发生故障后，站台门系统向ATS发送的需要隔离的站台门信息是否正确。②ATS→车载CC。在列车进站前，ATS向当前车载CC发送的本站站台门故障隔离状态是否正确。③车载CC→车辆TIMS。车载CC收到站台门故障消息后，向车辆TIMS发送的本站站台门故障隔离状态是否正确。

室内测试时可以根据站台门故障隔离码位状态，来判断各接口之间消息传输是否正确。

4  室内测试场景分析

4.1  室内测试平台

室内测试平台，不仅能够通过测试机架连接地铁信号系统中CC、ZC、LC、CI和ATS等真实子系统，还可以运行各子系统的仿真程序，模拟整个地铁信号系统的运行场景，执行各子系统间的集成测试，从而使测试和开发人员在室内就可以对该系统进行严格和专业的测试。

城市轨道交通是城市公共交通系统的骨干，其安全运行对于城市的发展和人民的生活起居具有重要意义，而对位隔离功能是其中一种重要的安全措施。下面将根据室内测试平台真实设备及仿真情况，结合地铁信号系统对位隔离流程，对室内测试对位隔离功能进行场景分析与探讨。

4.2  站台门故障，隔离对应车门

根据对位隔离流程，室内测试站台门故障，隔离对应车门时，可分为以下几个步骤。

1）在测试平台用仿真软件模拟站台门系统，并通过网络与ATS连接，以便向ATS发送站台门故障消息。

2）在仿真软件端编写一组站台门故障消息，并将站台门故障消息发送给ATS。

3）在ATS端查看收到的消息，如果ATS能成功收到站台门故障消息，则说明站台门系统与ATS之间站台门隔离消息传输正常，否则需要检查ATS配置。

4）ATS成功接收到上行站台门故障消息后，驾驶一辆FAM列车驶向站台，当列车车头压入站台轨时，查看车载CC收到的消息，如果车载CC收到的消息和ATS消息一致，说明车载CC收到了ATS发送的站台门故障切除消息，ATS和车载CC之间站台门隔离消息传输正常，如果不一致，需要检查ATS配置或车载CC配置。

室内测试时，无法模拟车辆TIMS隔离车门的动作，但可以通过查看车载CC向车辆TIMS发送的故障隔离消息，并以此来判断站台门隔离车门功能正常。

具体测试流程如图5所示。

4.3  车门故障，隔离对应站台门

根据对位隔离流程，室内测试车门故障，隔离对应站台门时，可分为以下几个步骤。

1）用仿真软件模拟车辆TIMS，并将仿真软件接入车载CC，以便向车载CC发送车门故障消息。

2）在仿真软件端编写一组车门故障消息，并将车门故障消息发送给车载CC。

3）查看车载CC收到的消息，如果车载CC成功收到了车门故障消息，说明车载CC与车辆TIMS接口的车门隔离状态消息传输正常，否则，需要检查车载CC配置。

4）查看ATS收到的消息，如果ATS收到的消息与车载CC发送的消息一致，说明车载CC已将车门故障切除信息及对应站台门隔离命令发送给了ATS，同时在ATS调度界面也会显示对应的车门故障状态，也同样说明车载CC与ATS接口的车门隔离状态消息传输正常，否则，需要检查ATS及车载CC配置。

室内测试时，无法模拟站台门控制器隔離站台门的动作，但可以通过查看ATS向站台门系统发送的故障隔离消息，并以此来判断车门隔离站台门功能正常。

具体测试流程如图6所示。

根据图5、图6测试方案及流程分析设计，完成了郑州地铁10号线的室内对位隔离功能测试，并对测试过程中发现的软件缺陷和错误进行了分析和修改，提高了整个系统的可靠性。

5  结束语

对于全自动无人驾驶的地铁项目，信号系统已经实现了车门与站台门的开关联动，当车门或站台门一方出现故障时，如果另一方仍将全部打开或关闭，将会导致严重的安全隐患，同时也会影响列车运营效率[5]。为了保证列车运行效率和乘客的安全，提高系统的安全性和可靠性，当站台门或车门出现故障时，需要对站台门或车门进行对位隔离，引导乘客从正常的车门上下列车，保障安全，进而也会提高列车运行效率[6]。

虽然室内不能完整地实现车门、站台门故障对位隔离的动作场景，但是关键场景的室内测试，可以帮助尽早发现和纠正系统软件中潜在的错误和缺陷，并及时给予修复，从而提高软件的质量和可靠性，不仅可以避免这些问题在调试过程中带来的风险和隐患，还可以大幅减少现场调试时间，缩短项目周期，提升调试效率，缩减项目成本。本文对郑州地铁10号线全自动无人驾驶项目车门、站台门对位隔离室内测试场景进行了描述和分析，为后续全自动无人驾驶项目对位隔离功能室内测试提供了重要的参考价值。

参考文献：

[1] 丁忠锋，刘波.城市轨道交通列车车门与站台屏蔽门对位隔离技术[J].城市轨道交通研究，2018，21（10）：159-160.

[2] 李迎春，李叶，刘锦峰.地铁FAO信号系统关键场景分析与测试设计[J].铁道通信信号，2021，57（12）：76-81.

[3] 曾亮.杭州地铁6号线车门/站台门故障对位隔离方案[J].自动化应用，2020（5）：140-143，147.

[4] 于晓娜，王建敏，王怀江.基于多功能车辆总线（MVB）的消息数据传输协议[J].铁路通信信号工程技术，2017，14（1）：22-25.

[5] 申龙龙.关于地铁信号系统站台门与车门对位隔离的分析[J].数字通信世界，2020（3）：41，28.

[6] 景顺利.城市轨道交通全自动驾驶对位隔离功能设计与实现[J].信息化研究，2020，46（2）：49-52.