城軌正線聯(lián)鎖與門設(shè)備的控制接口分析與軟件實現(xiàn)

梁云鵬

在現(xiàn)代軌道交通建設(shè)中，站臺安全門和隧道防淹門是保證旅客及線路安全，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保所必須的技術(shù)裝備。由于門設(shè)備涉及安全問題，所以都由聯(lián)鎖的安全I/O模塊完成對其的控制。作為應(yīng)用于城軌正線的計算機聯(lián)鎖設(shè)備，實現(xiàn)以上的接口控制功能是必須要考慮和實現(xiàn)的。本文將圍繞城軌正線聯(lián)鎖和安全門/防淹門設(shè)備的接口邏輯進行分析，并通過流程圖給出聯(lián)鎖控制軟件的實現(xiàn)方案。

1 站臺安全門控制

1.1 聯(lián)鎖與安全門互鎖的功能需求分析

1．安全門的安全監(jiān)督、控制分別由ATP/ATO來完成，即 ATP負(fù)責(zé)開/關(guān)安全門的安全監(jiān)督，ATO負(fù)責(zé)安全門與車門的同步開/關(guān)控制。

2．安全門系統(tǒng)應(yīng)向聯(lián)鎖子系統(tǒng)提供連續(xù)的“門關(guān)閉且鎖緊”信息，當(dāng)安全門該信息異?；蚵?lián)鎖子系統(tǒng)收不到該信息時，聯(lián)鎖不允許排列進、出站進路且ATP系統(tǒng)將對列車實施緊急制動。除非此時安全門系統(tǒng)不與信號系統(tǒng)處于聯(lián)鎖狀態(tài)。

3．聯(lián)鎖子系統(tǒng)向安全門系統(tǒng)提供開、關(guān)門命令;安全門系統(tǒng)向聯(lián)鎖子系統(tǒng)提供“門關(guān)閉且鎖緊”信息。

4．可以通過“互鎖解除”信號解除站臺安全門與信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系。此信號由站臺安全門系統(tǒng)發(fā)出，并經(jīng)安全通道傳送至信號系統(tǒng)。

5．在聯(lián)鎖子系統(tǒng)既收不到安全門的“門關(guān)閉且鎖緊”信息又收不到“互鎖解除”信息的情況下，列車應(yīng)可以采用一種特定的方式進/出車站。

1.2 接口實現(xiàn)方式

聯(lián)鎖子系統(tǒng)需要利用自身的安全計算機及安全I/O模塊完成站臺安全門的控制與互鎖功能。一般通過4路安全繼電器接點信息完成以上功能:門關(guān)閉且鎖緊、互鎖解除、開門使能、關(guān)門使能。

2 防淹門控制

2.1 聯(lián)鎖子系統(tǒng)與防淹門互鎖的功能需求分析

1．防淹門系統(tǒng)應(yīng)向聯(lián)鎖子系統(tǒng)提供連續(xù)防淹門的“開啟且鎖閉”信息，當(dāng)防淹門該信息異常或聯(lián)鎖子系統(tǒng)收不到該信息時，將不允許向防淹門區(qū)段排列進路。

2．聯(lián)鎖子系統(tǒng)應(yīng)不間斷檢查防淹門系統(tǒng)的“關(guān)門請求”信息，當(dāng)聯(lián)鎖系統(tǒng)收到該信息時，則不允許向防淹門區(qū)段排列進路。

3．已經(jīng)排列向防淹門區(qū)段的進路后，聯(lián)鎖子系統(tǒng)應(yīng)連續(xù)監(jiān)測防淹門的“開啟且鎖閉”及“關(guān)門請求”信號。當(dāng)聯(lián)鎖子系統(tǒng)收不到“開啟且鎖閉”或者收到“關(guān)門請求”信息時，聯(lián)鎖系統(tǒng)必須關(guān)閉防淹門的防護信號。

4．在聯(lián)鎖子系統(tǒng)連續(xù)收到防淹門的“開啟且鎖閉”且檢測到“關(guān)門請求”信息后，在發(fā)出“關(guān)門允許”信息前需做如下聯(lián)鎖檢查。

1)與防淹門相關(guān)的進路是否辦理，如果沒有辦理，可以直接發(fā)送“允許關(guān)閉”信息。

2)如果檢測到與防淹門相關(guān)的進路已經(jīng)辦理，則進行下列相關(guān)處理:①如果進路處于選排階段 (在進路處理模塊中選排不會成功)，防淹門功能模塊檢查防淹門區(qū)段處于空閑狀態(tài)，直接發(fā)送“允許關(guān)門”信息。②如果進路處于進路鎖閉階段，分為2種情況處理。預(yù)先鎖閉階段，防淹門功能模塊檢查防淹門防護區(qū)段處于空閑狀態(tài)，直接發(fā)送“允許關(guān)門”信息;接近鎖閉階段，經(jīng)過t秒延時后，檢測列車是否越過防淹門防護信號機，再做處理。③當(dāng)聯(lián)鎖收到“關(guān)門請求”信息時列車已經(jīng)進入防淹門防護區(qū)段，此時聯(lián)鎖應(yīng)立即向ATP/ATO設(shè)備發(fā)送危險信息，但聯(lián)鎖此時不能發(fā)出“關(guān)門允許”信息，需值班員人工指揮列車退出防護信號機，當(dāng)且僅當(dāng)聯(lián)鎖系統(tǒng)檢查到防淹門區(qū)段空閑時，方可發(fā)出“關(guān)門允許”信息。

5．開、關(guān)命令和表示狀態(tài)信息的傳輸通道應(yīng)采用安全通道。

6．聯(lián)鎖子系統(tǒng)向防淹門系統(tǒng)提供允許關(guān)門命令，防淹門系統(tǒng)向聯(lián)鎖子系統(tǒng)提供“開啟且鎖閉”及“關(guān)門請求”信息。

2.2 接口實現(xiàn)方式

聯(lián)鎖子系統(tǒng)需要利用自身的安全計算機及安全I/O板完成防淹門的控制與互鎖功能。聯(lián)鎖子系統(tǒng)一般通過3路安全繼電器接點信息完成以上功能:開啟且鎖閉、關(guān)門請求、關(guān)門允許。

3 聯(lián)鎖與站臺安全門的接口設(shè)計

聯(lián)鎖子系統(tǒng)一般通過以下4路安全繼電器接點信息完成與安全門的接口功能。

1．互鎖解除。該繼電器由安全門控制系統(tǒng)控制，當(dāng)聯(lián)鎖與安全門系統(tǒng)處于互鎖狀態(tài)時繼電器落下。此時聯(lián)鎖需與安全門完成互鎖功能。

2．門關(guān)閉且鎖緊。該繼電器由安全門控制系統(tǒng)控制，當(dāng)安全門關(guān)閉且鎖緊時繼電器勵磁吸起。該繼電器落下，聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)該禁止排列接/發(fā)車進路，如果進路已經(jīng)建立，必須立即關(guān)閉信號并且向列車發(fā)出緊急制動指令。

3．開門使能。該繼電器由聯(lián)鎖子系統(tǒng)控制，當(dāng)列車進站且聯(lián)鎖設(shè)備受到ATP/ATO設(shè)備發(fā)出的列車停穩(wěn)且停準(zhǔn)信息后，通過驅(qū)采機安全I/O板使該繼電器勵磁吸起。

4．關(guān)門使能。該繼電器由聯(lián)鎖子系統(tǒng)控制，當(dāng)列車ATP/ATO發(fā)出安全門關(guān)門指令后，通過驅(qū)采機安全I/O板使“關(guān)門使能”繼電器勵磁吸起，同時使“開門使能”繼電器失電落下。當(dāng)檢測到“關(guān)閉且鎖緊”信號后應(yīng)使“關(guān)門使能”繼電器落下。當(dāng)“關(guān)門使能”繼電器勵磁時間超過t秒 (具體時間根據(jù)不同的安全門廠家再設(shè)計聯(lián)絡(luò)會中確定)后依然無法檢測到“關(guān)閉且鎖緊”信號，聯(lián)鎖設(shè)備需要向ATP/ATO設(shè)備報警。

4 聯(lián)鎖與防淹門的接口設(shè)計

聯(lián)鎖子系統(tǒng)一般通過3路安全繼電器接點信息完成與防淹門的接口功能。

1．開啟且鎖閉。該繼電器由防淹門系統(tǒng)控制，常態(tài)為勵磁吸起狀態(tài)，表示防淹門開啟且處于鎖閉狀態(tài)。聯(lián)鎖系統(tǒng)不間斷檢測該繼電器狀態(tài)，如果該繼電器落下則無法選排包含防淹門的進路。

2．關(guān)門請求。該繼電器由防淹門系統(tǒng)控制，常態(tài)為勵磁吸起狀態(tài)，表示防淹門正常不需要申請關(guān)閉，電路故障和洪水災(zāi)害都會導(dǎo)致該繼電器失磁落下。聯(lián)鎖系統(tǒng)不間斷檢測該繼電器狀態(tài)，如果該繼電器落下則無法選排包含防淹門的進路。

3．關(guān)門允許。該繼電器由聯(lián)鎖子系統(tǒng)控制，常態(tài)為失磁落下狀態(tài)，表示信號系統(tǒng)不允許防淹門關(guān)閉。聯(lián)鎖系統(tǒng)收到“關(guān)門請求”信息且完成相應(yīng)聯(lián)鎖邏輯判斷后，可以使之勵磁吸起，控制防淹門關(guān)閉。

圖1 門設(shè)備監(jiān)測模塊流程圖

圖2 進路選排模塊流程圖

5 聯(lián)鎖應(yīng)用層邏輯控制軟件設(shè)計

本軟件基于進路表式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，門設(shè)備所涉及的繼電器都將作為聯(lián)鎖用接口繼電器統(tǒng)計入聯(lián)鎖主機的應(yīng)用數(shù)據(jù)中，通過現(xiàn)場采集的信息結(jié)合聯(lián)鎖主機中存儲的應(yīng)用數(shù)據(jù)，聯(lián)鎖邏輯軟件會經(jīng)過相應(yīng)的判斷，輸出控制指令。以下流程圖只對由聯(lián)鎖直接輸出控制的功能加以說明，對于上文提到的與ATP/ATO設(shè)備相關(guān)的功能不加闡述。

1．門設(shè)備監(jiān)測模塊流程圖見圖1。

2．進路選排模塊流程圖見圖2。

3．進路鎖閉模塊流程圖見圖3。

4．信號保持模塊流程圖見圖4。

以上是加入門設(shè)備控制邏輯的聯(lián)鎖軟件實現(xiàn)流程圖。需要說明的是:在進路解鎖模塊中不需要檢查門設(shè)備條件，因為解鎖意味著列車已經(jīng)離開相關(guān)區(qū)段 (區(qū)段故障解鎖要特殊處理)，且在門設(shè)備監(jiān)測模塊中可以看出ATP/ATO系統(tǒng)已經(jīng)對門設(shè)備的狀態(tài)完成監(jiān)控，從而實現(xiàn)車-地聯(lián)控，門設(shè)備已經(jīng)不能對行車安全構(gòu)成威脅，所以解鎖流程可以按照傳統(tǒng)的聯(lián)鎖檢查條件完成。

6 結(jié)束語

軌道交通是解決城市日益惡化的交通及環(huán)境問題的最優(yōu)方案，同時也是城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的必然發(fā)展趨勢。目前，國內(nèi)城軌信號系統(tǒng)還基本采用國外廠商的技術(shù)解決方案和產(chǎn)品，特別是正線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)作為信號系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一，由于其高安全性、高可靠性的特殊要求，以及與其他子系統(tǒng)的接口邏輯比較復(fù)雜，所以在國產(chǎn)化方面一直困難重重。本文所分析的門設(shè)備接口邏輯和給出的軟件設(shè)計方案，已經(jīng)在實驗室完成功能驗證，證明其邏輯正確，軟件運行良好，但是目前設(shè)計的聯(lián)鎖靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，對軟件使用的聯(lián)鎖數(shù)據(jù)要求較高，數(shù)據(jù)制作工作較為繁復(fù)，今后在聯(lián)鎖應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還要繼續(xù)優(yōu)化。

［1］ TB/T3027-2002.計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件［S］．北京:中國鐵道出版社，2002

［2］ GB/T12758-2004.城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004．

［3］ 北京地鐵建設(shè)管理有限責(zé)任公司．北京地鐵昌平線一期工程信號系統(tǒng)招標(biāo)文件技術(shù)冊［G］．北京2009．

(責(zé)任編輯:張 利)