蘭州軌道交通1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門接口方案探討

馬子云

摘 要：為了維護(hù)運(yùn)營秩序，保障軌道交通運(yùn)營安全，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門采用繼電器電路聯(lián)系接口。文章闡述了聯(lián)系電路的車站信息交換、自動(dòng)管理模式、降級(jí)模式、以及對(duì)PSD的輸出限制，從物理層面和應(yīng)用層面對(duì)接口進(jìn)行了詳細(xì)的描述，考慮到信號(hào)系統(tǒng)屬安全設(shè)備而站臺(tái)門為非安全設(shè)備，又重點(diǎn)對(duì)接口功能安全要求進(jìn)行了說明，以做出不同應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；站臺(tái)門

中圖分類號(hào)：U231+.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0108-03

Abstract： In order to maintain the operation order and ensure the safety of rail transit， relays are used to connect the signal system and the platform gate. This paper describes the station information exchange， automatic management mode， downgrade mode and the output limit of PSD of the contact circuit， and describes in detail the interface between the physical level and the application layer. Considering that the signal system is a safe equipment and the platform door is not safe equipment， the safety requirements of the interface function are emphasized in order to make different coping strategies.

Keywords： rail transit； signal system； platform gate

1 工程概況

蘭州軌道交通1號(hào)線在全線20個(gè)地下車站設(shè)置全封閉站臺(tái)門，站臺(tái)門與信號(hào)系統(tǒng)采用繼電器電路接口，維護(hù)運(yùn)營秩序，保障運(yùn)營安全。

2 功能描述

2.1 車站信息交換

信號(hào)系統(tǒng)（SIG）控制站臺(tái)門（PSD）開門和關(guān)門，當(dāng)列車在站臺(tái)安全停穩(wěn)且停車誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，由車載ATC子系統(tǒng)計(jì)算站臺(tái)門的開門命令。

當(dāng)停站時(shí)間結(jié)束時(shí)，由車載ATC子系統(tǒng)計(jì)算站臺(tái)門關(guān)門命令。只有當(dāng)站臺(tái)門關(guān)閉且鎖緊后，才允許列車離站。同樣的，如果站臺(tái)門沒有關(guān)閉且鎖緊時(shí)，列車是不能進(jìn)站的。

信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)交換以下信息：

“開門控制”：輸出；

“關(guān)門控制”：輸出；

“PSD關(guān)閉且鎖緊狀態(tài)”：輸入；

“PSD互鎖解除信息”：輸入；

2.2 自動(dòng)管理（正常模式）

PSD由來自列車的ATO命令或司機(jī)命令控制，該信息通過車地通信傳輸至軌旁CBI設(shè)備，再由CBI設(shè)備傳輸至PSD系統(tǒng)，這些命令是安全相關(guān)的。作為對(duì)ATO或司機(jī)開關(guān)門控制命令的反饋，PSD向信號(hào)系統(tǒng)提供PSD狀態(tài)（關(guān)閉且鎖緊）。

在CBTC-AM駕駛模式下，可由信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)管理PSD，也可由司機(jī)通過選擇人工開/關(guān)車門和PSD，車門與PSD聯(lián)動(dòng)。

在CBTC-CM駕駛模式下，信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)開車門以及PSD或司機(jī)人工開/關(guān)車門和PSD，車門與PSD聯(lián)動(dòng)。

在BM模式下，若站臺(tái)區(qū)域車地通信可用，同樣能實(shí)現(xiàn)車門-PSD聯(lián)動(dòng)功能。

僅裝備列車能在自動(dòng)管理（正常模式）下運(yùn)營。

2.3 降級(jí)模式：人工管理

信號(hào)系統(tǒng)對(duì)于故障列車（不能發(fā)出PSD控制命令）、非裝備列車、ATP切除模式或在RM模式下的列車不進(jìn)行PSD自動(dòng)控制。如需開/關(guān)站臺(tái)門，必須通過工作人員的人工操作使站臺(tái)門動(dòng)作。

預(yù)計(jì)的故障包括PSD系統(tǒng)故障、軌旁信號(hào)系統(tǒng)故障、車載信號(hào)系統(tǒng)故障和車地通信故障。

2.4 降級(jí)模式：旁路單個(gè)PSD和旁路所有的PSD

2.4.1 互鎖解除信息

通常，在PSL上也將設(shè)置一個(gè)互鎖解除開關(guān)旁路所有的PSD，當(dāng)PSD關(guān)閉且鎖緊的狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)，操作員可以通過使用在PSL上的互鎖解除開關(guān)執(zhí)行PSD旁路操作。

互鎖解除開關(guān)為自復(fù)位式，開關(guān)激活期間PSD系統(tǒng)應(yīng)持續(xù)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送互鎖解除信息。信號(hào)系統(tǒng)接收到互鎖解除信息后，將向ATC子系統(tǒng)發(fā)送PSD關(guān)且鎖閉信息，以允許ATO或ATP模式下的列車正常進(jìn)出車站。

2.4.2 PSD旁路：取消單道PSD的監(jiān)控

PSD系統(tǒng)應(yīng)能單獨(dú)隔離和人工鎖閉每道PSD門（單道PSD門旁路）。當(dāng)某道門被隔離后，PSD系統(tǒng)將不考慮該道門的故障，持續(xù)給信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送PSD關(guān)閉且鎖緊信息。

2.5 對(duì)PSD的輸出限制

如果出現(xiàn)緊急情況，PSD系統(tǒng)須允許車上乘客或車站操作員人工打開PSD。

PSD系統(tǒng)將裝備應(yīng)急門，當(dāng)列車在車站沒有正常停車時(shí)，用于緊急救援。

為了能實(shí)現(xiàn)PSD降級(jí)處理，每道PSD應(yīng)能被隔離或人工鎖閉（每道PSD都能單獨(dú)旁路）。

PSD系統(tǒng)須提供方式允許車上乘客或車站操作員（在緊急情況發(fā)生時(shí)）人工打開屏蔽門。

3 詳細(xì)描述

3.1 物理層

3.1.1 靜態(tài)描述

信號(hào)系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)間的外部接口通過PSD系統(tǒng)與CBI子系統(tǒng)的安全輸入/輸出實(shí)現(xiàn)的。

3.1.2 電氣接口

a.信號(hào)系統(tǒng)需要獲取的PSD信息

PSD系統(tǒng)應(yīng)為每個(gè)信息提供兩個(gè)安全繼電器的干接點(diǎn)：PSD關(guān)閉且鎖緊；PSD互鎖解除。

信號(hào)系統(tǒng)通過24VDC電壓和PSD系統(tǒng)提供的這兩組節(jié)點(diǎn)來勵(lì)磁信號(hào)系統(tǒng)的接口繼電器，并通過信號(hào)系統(tǒng)的接口繼電器讀取其接點(diǎn)狀態(tài)。

b.PSD獲取信號(hào)系統(tǒng)信息

信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)每個(gè)控制命令/信息提供兩個(gè)安全繼電器干接點(diǎn)。

開門控制；關(guān)門控制。

這些繼電器將由信號(hào)系統(tǒng)I/O設(shè)備的安全輸出管理。

PSD應(yīng)能通過24VDC電壓和信號(hào)系統(tǒng)提供的這兩組節(jié)點(diǎn)來勵(lì)磁PSD的接口繼電器，并通過PSD的接口繼電器讀取接點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)激活開/關(guān)門命令時(shí)，提供閉合接點(diǎn)。在任何故障情況下，這些接點(diǎn)都是斷開的。

3.1.3 接口界面

信號(hào)系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)接口分界位于車站PSD設(shè)備室控制盤端子排外線側(cè)，雙方的分界點(diǎn)位于下圖的紅線處，如圖1所示。

3.1.4 接口說明

信號(hào)系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)采用安全型繼電接口方式，繼電電路均采用雙斷電路。電路的設(shè)計(jì)須符合故障-安全原則。具體接口要求如下：

接口電路應(yīng)與所選用的繼電器特性相匹配。

信號(hào)系統(tǒng)向PSD系統(tǒng)發(fā)送的開、關(guān)PSD命令必須連續(xù)不中斷。不應(yīng)同時(shí)既發(fā)出開門命令，又發(fā)出關(guān)門命令，兩個(gè)命令在信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)互鎖。

PSD系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送的“PSD關(guān)閉且鎖閉” 信號(hào)和“PSD互鎖解除”信號(hào)必須連續(xù)不中斷；開、關(guān)門命令和門表示狀態(tài)信息的傳輸通道應(yīng)采用安全通道；信號(hào)系統(tǒng)與PSD系統(tǒng)之間的接口電纜原則實(shí)行上/下行分開、命令/信息分開的原則；信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)雙方接口信息進(jìn)行事件記錄。

3.2 應(yīng)用層

3.2.1 靜態(tài)描述

為了確保其功能和限制條件，信號(hào)系統(tǒng)和PSD的接口將符合：正常情況下，PSD開/關(guān)門由信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)控制；對(duì)于故障列車、未裝備列車、ATC切除列車和RM模式下的列車，能執(zhí)行PSD人工管理；當(dāng)所有列車車門和PSD都關(guān)閉后，才允許列車離開車站；如果信號(hào)系統(tǒng)不能檢測到PSD關(guān)閉且鎖緊，將不允許接近列車進(jìn)入/離開站臺(tái)。

3.2.2 根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)I/O輸出控制PSD動(dòng)作

在正常運(yùn)營模式下，PSD系統(tǒng)將根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)輸出執(zhí)行操作，如表1所述：

3.2.3 根據(jù)PSD輸出的URBALIS系統(tǒng)的操作

根據(jù)PSD系統(tǒng)的輸出，URBALIS系統(tǒng)執(zhí)行的操作，如表2、表3所述。

3.2.4 動(dòng)態(tài)描述-時(shí)序圖

a.PSD系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)序圖

當(dāng)PSD系統(tǒng)收到信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送開關(guān)門命令時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)后才會(huì)被PSD系統(tǒng)判斷有效，這意味著信號(hào)系統(tǒng)所發(fā)送的命令需要持續(xù)一個(gè)最小的時(shí)間（300ms）用來激活PSD系統(tǒng)。

PSD和車門控制的同步由信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商、PSD供貨商以及車輛供貨商共同負(fù)責(zé)，PSD通過調(diào)節(jié)開關(guān)門動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行配合。

b.站臺(tái)開關(guān)門動(dòng)作時(shí)序圖

T0為信號(hào)系統(tǒng)I/O的開門命令輸出和該命令被PSD外部系統(tǒng)考慮之間的時(shí)間延遲。

T'0為信號(hào)系統(tǒng)I/O的關(guān)門命令輸出和該命令被PSD外部系統(tǒng)考慮的時(shí)間延遲。

t_PSD_activation_and_ope

ning時(shí)間和t_PSD_activation_a

nd_closing 時(shí)間應(yīng)由信號(hào)系統(tǒng)用于PSD/列車車門的同步性和停站時(shí)間定義（表4）。

4 結(jié)束語

站臺(tái)門系統(tǒng)相對(duì)信號(hào)系統(tǒng)來說屬于非安全性系統(tǒng)，本聯(lián)系電路力求信號(hào)對(duì)站臺(tái)門的開關(guān)控制，還能實(shí)時(shí)知曉站臺(tái)門的各種狀態(tài)，以做出不同應(yīng)對(duì)策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限

公司.蘭州市城市軌道交通1號(hào)線一期工程（陳官營～東崗段）信號(hào)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)[Z].蘭州，2013.

[2]卡斯柯信號(hào)有限公司&中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.蘭州市城市軌道交通1號(hào)線一期工程（陳官營～東崗段）信號(hào)系統(tǒng)與防淹門接口技術(shù)規(guī)格書[Z].蘭州，2015.

[3]朱洪波.信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口原理及故障處理[J].技術(shù)與市場，2017（6）：107-108.

[4]吳艾玲.屏蔽門系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)[J].電子世界，2014（15）：132-133.