城市轨道交通屏蔽门系统与信号系统联锁设计

摘 要

屏蔽门与信号系统联锁是保障城市轨道交通实现无人驾驶功能的重要组成部分，为无人驾驶城市轨道交通提供了安全保障。本文在分析其功能的基础上，提出了模块化的设计方案，并针对方案进行了实现和测试，结果满足轨道交通运营的要求。

【关键词】城市轨道交通 屏蔽门 无人驾驶 信号系统联锁

1 城市轨道交通屏蔽门系统简介

屏蔽门系统电气部分主要由门控单元DCU、中央控制盘PSC、就地控制盘PSL和综合后备盘IBP等构成。其中门控单元为门体运动的控制和驱动设备，根据设备室发出的控制命令执行开关门操作。中央控制盘PSC安装于地铁设备室中，接收来自于信号系统SIG和PSL等设备的命令信息，经过逻辑分析和综合，发出开、关门命令；屏蔽门状态信号反馈给监控系统MMS，监控所有设备的运行情况。

2 联锁系统主要内容及目的

本文主要介绍城市轨道交通中信号系统与屏蔽门系统的接口方式和工作原理，以及屏蔽门系统在正常运行和各种故障模式运行，信号系统对屏蔽门和列车的控制以及屏蔽门对列车门的影响。信号系统与屏蔽门系统之间的联动控制与状态监督，提高了城市轨道交通系统的自动化程度，有利于行车安全，也为无人驾驶系统的发展奠定了基础。

3 联锁系统主要功能

屏蔽门系统与信号系统联锁功能主要能够实现当某个屏蔽门故障时能够保障对应列车门不会打开或某个列车门故障时保障对应屏蔽门关闭且锁紧，并能够及时报警，报警信息上传至综合监控，保障乘客人身安全。

4 接口方式

屏蔽门系统的PSC与信号系统接口主要通过硬线加以太网RJ45通信总线方式。硬线主要分为：信号系统向屏蔽门系统的PSC发送不同编组的开门信号、关门信号；屏蔽门系统的PSC向信号系统提供互锁解除信号、关门到位且锁紧信号。以太网RJ45通信总线主要分为：屏蔽门系统的PSC向信号系统发送每个单元门的状态信息；信号系统向屏蔽门系统的PSC发送每个列车门的状态信息。

5 屏蔽门与列车门联锁工作原理

针对列车无人驾驶运营模式下的控制要求，在原有Modbus信息总线的基础上，增加一套Modbus安全总线。由PSC使用以太网Modbus通信和信号系统对接，完成故障门信息的交换，当上一站列车车门故障时，信号系统通过以太网总线发送故障信息至本站屏蔽门系统；PSC接收到信号系统发来的故障车门信息，一方面通过以太网传送至监控主机，监控主机在界面中显示出来，并记录到日志中；另一方面PSC通过独立的MODBUS安全总线发送给对应的门控单元，经过安全确认后，门控单元屏蔽该单元硬线的开关门指令，并通过门状态指示灯和蜂鸣器的高频闪烁通知乘客到相邻门上车；实现屏蔽门系统收到“×号门故障”信号，系统控制与列车故障门相对应的屏蔽门关闭不动作。当列车离站后，该故障信息自动清除。

当本站某个屏蔽门有故障时，通过MODBUS通信发送至PSC，PSC接收到信号经过逻辑判断以MODBUS通信方式发送至信号系统；信号系统与列车交互，并控制对应的列车门关闭。从而实现屏蔽门与列车门联锁功能。

6 系统软件实现

6.1 通信连接管理模块

通信连接管理模块的功能主要包括：

（1）与监控主机的以太网异步通信连接。

（2）与门控单元的MODBUS总线连接，并作为主站。

（3）对通信状态进行实时检测，出现故障时自动重连。

该软件提供对监控主机和门控单元的连接，满足多种站台结构和编组情况的要求，具体输入数据为LinkObject（连接对象），IPAddress（监控主机的IP地址），TMMSPort（监控主机服务器端口），SerialPort（串口端口），Baudrate（波特率），Linetype（被监控门控单元所属线型），DCUNumber（被监控门控单元从站地址）。

6.2 软件设计流程图

（1）PSC接收到故障列车门信号后，下发远程关门控制字（0x8282）到对应DCU，同时读取该DCU的远程控制字作对比，当控制字相同时，确定下发成功；当不同时，重新发送，如若持续3s仍无法下发成功，则确定通信故障，通过蜂鸣器报警，由站台工作人员通过LCB手动关闭该门，一般通信故障在正常的周期状态轮询阶段就可以检测出来，并通过蜂鸣器和监控软件中的门控单元监控界面通知站台工作人员具体的故障门编号。PSC收到列车离站信号后，下发控制字（0x0000）到对应DCU，重复直到下发成功，如图1中的流程图1所示。

（2）PSC接收到某个单元门DCU故障后，进行故障对比，确认单元门无法打开后，把故障信息存入内存通过以太网通信发送至信号系统，经确认后，发送数据至列车门，使对应单元列车门在进站后不打开。乘客可从旁边门上、下车，确保拥挤后发生危险。如图1中的流程图2所示。

7 结论

本文在分析城市轨道交通屏蔽门与信号系统联锁的基础上，提出了模块化设计方案，并根据方案完成了硬、软件的设计。通过实际测试，满足稳定性、可靠性的需求，具备应用到实际项目工程的条件。

作者单位

1.北京经纬信息技术公司 北京市 100081

2.中国铁道科学研究院电子计算技术研究所 北京市 100081