廣州地鐵三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口技術(shù)

吳應(yīng)攀(廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部,廣東廣州 510000)

廣州地鐵三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口技術(shù)

吳應(yīng)攀(廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部,廣東廣州 510000)

介紹了廣州地鐵三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口技術(shù),詳細(xì)闡述了信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)關(guān)于駕駛模式、牽引制動(dòng)、車(chē)門(mén)控制和安全回路功能的接口要求及實(shí)現(xiàn)原理。

信號(hào)系統(tǒng) 車(chē)輛系統(tǒng) 接口技術(shù)

1 概述

廣州地鐵三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)采用泰雷茲的SelTrac S40移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng),車(chē)輛系統(tǒng)采用西門(mén)子B型車(chē)列車(chē)控制系統(tǒng)。一套信號(hào)車(chē)載設(shè)備包括：車(chē)載控制器VOBC,加速度計(jì),接收和發(fā)送天線,測(cè)速發(fā)電機(jī),ATC駕駛室顯示屏,對(duì)位環(huán)線和接近傳感器。其中VOBC為信號(hào)車(chē)載系統(tǒng)的核心控制設(shè)備,通過(guò)其子系統(tǒng)接口繼電器單元IRU與其它設(shè)備通信。一套車(chē)輛控制系統(tǒng)包括：輔助電源,車(chē)輛控制單元,駕駛室顯示屏,主控制器,駕駛室控制和模式選擇開(kāi)關(guān),以及牽引、制動(dòng)、車(chē)門(mén)等列車(chē)子系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)KLIP總線、MVB總線以及列車(chē)線與車(chē)輛系統(tǒng)通信,以此控制和監(jiān)視車(chē)輛系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口按功能可以分為：駕駛模式接口、牽引制動(dòng)接口、車(chē)門(mén)控制接口、安全回路接口和人機(jī)交互接口。

2 駕駛模式接口

列車(chē)駕駛模式分為兩類(lèi)：人工模式,包括切斷模式CUT_OUT和限制人工模式RM,此時(shí)列車(chē)運(yùn)行完全由駕駛員控制;ATC模式,包括保護(hù)人工模式PM、ATP后退模式、自動(dòng)駕駛模式ATO和無(wú)人駕駛模式DTRO,此時(shí)列車(chē)運(yùn)行由ATC系統(tǒng)控制。

駕駛模式接口電路如圖2所示。其中,駕駛室占有信號(hào)CM是互鎖的,同時(shí)只能有一個(gè)駕駛室的CM信號(hào)有效。兩端駕駛室的模式選擇開(kāi)關(guān)通過(guò)列車(chē)線連接,并與CM互鎖,只有當(dāng)CM信號(hào)有效時(shí),本駕駛端的駕駛模式選擇信號(hào)才有效。

當(dāng)列車(chē)處于靜止?fàn)顟B(tài)并且模式選擇開(kāi)關(guān)處于RM位時(shí),合上ATP切斷開(kāi)關(guān),ATPC信號(hào)生效,ATPC信號(hào)將切斷VOBC的供電電路,列車(chē)進(jìn)入CUT_OUT模式。在CUT_OUT模式下,VOBC不輸出任何控制信息,列車(chē)運(yùn)行完全由駕駛員負(fù)責(zé)。

當(dāng)列車(chē)處于靜止?fàn)顟B(tài)并且模式選擇開(kāi)關(guān)處于RM位時(shí),ATP切斷開(kāi)關(guān)斷開(kāi),列車(chē)進(jìn)入RM模式。在RM模式下,列車(chē)運(yùn)行由駕駛員負(fù)責(zé),VOBC監(jiān)視列車(chē)狀態(tài),當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)一個(gè)預(yù)先設(shè)定安全速度極限時(shí),VOBC輸出緊急制動(dòng)信號(hào)。

在列車(chē)建立車(chē)地通信并停車(chē)之后,將模式選擇開(kāi)關(guān)打到PM位,PM繼電器吸起,列車(chē)進(jìn)入PM模式。在PM模式下,VOBC輸出動(dòng)態(tài)計(jì)算的推薦速度,駕駛員按照推薦速度行車(chē)。當(dāng)列車(chē)以ATO/PM模式在站臺(tái)沖標(biāo)時(shí),按下ATP后退按鈕,列車(chē)即可進(jìn)入ATP后退模式。ATP后退模式允許列車(chē)在ATP的保護(hù)下后退對(duì)標(biāo)。

在PM模式下,將主控制器置于零位MCO、方向開(kāi)關(guān)置于前位FWD,按下ATO模式按鈕,ATO模式繼電器吸起,列車(chē)進(jìn)入ATO模式。在ATO模式下,忽略方向開(kāi)關(guān)的位置,列車(chē)運(yùn)行完全由ATC系統(tǒng)負(fù)責(zé)。按下兩個(gè)ATO啟動(dòng)按鈕,可以讓列車(chē)在站臺(tái)或者故障恢復(fù)之后以ATO模式發(fā)車(chē)。

圖2 駕駛模式接口

無(wú)人駕駛模式DTRO,又稱為無(wú)人折返模式。在無(wú)人駕駛模式下,列車(chē)完全由ATC系統(tǒng)控制,不需要有駕駛員在場(chǎng)。列車(chē)進(jìn)入無(wú)人駕駛模式的過(guò)程如下：(1)在PM/ATO模式下,將模式選擇開(kāi)關(guān)打到OFF位;(2)按下無(wú)人駕駛DTRO按鈕,無(wú)人駕駛選擇信號(hào)DMS有效;(3)VOBC收到DMS信號(hào)之后,如果條件滿足,將輸出無(wú)人駕駛使能信號(hào)DME,DME信號(hào)點(diǎn)亮無(wú)人駕駛按鈕;(4)將方向開(kāi)關(guān)和主控手柄置于零位;(5)斷開(kāi)主控鑰匙,DMR信號(hào)失效,ATO繼電器吸起,列車(chē)進(jìn)入無(wú)人駕駛模式;(6)按壓ATO啟動(dòng)按鈕或與之功能相同的站臺(tái)DTRO發(fā)車(chē)按鈕,即可啟動(dòng)列車(chē)運(yùn)行。合上任意駕駛端的主控鑰匙,無(wú)人駕駛復(fù)位繼電器DMR吸起,無(wú)人駕駛模式即刻取消。VOBC也可根據(jù)自身情況,輸出DMR信號(hào)來(lái)取消無(wú)人駕駛模式。

圖3 牽引制動(dòng)接口

將模式選擇開(kāi)關(guān)置于OFF位,列車(chē)進(jìn)入OFF模式。在OFF模式下,列車(chē)施加緊急制動(dòng),禁止列車(chē)移動(dòng)。

3 牽引制動(dòng)接口

車(chē)輛系統(tǒng)采用車(chē)輛控制單元VCU和KLIP總線控制列車(chē)的牽引制動(dòng),VCU和KLIP主要采集方向開(kāi)關(guān)、牽引制動(dòng)命令、牽引制動(dòng)模擬量等信息控制列車(chē)的運(yùn)行。

牽引制動(dòng)接口電路如圖3所示。在人工駕駛模式下,方向開(kāi)關(guān)的位置決定列車(chē)運(yùn)行的方向(F表示前進(jìn),R表示后退),由駕駛員操作的主控手柄輸出牽引制動(dòng)命令(D表示牽引,B表示制動(dòng),FB表示快速制動(dòng)),同時(shí)也由主控手柄決定牽引制動(dòng)力的大小。在PM模式下,方向開(kāi)關(guān)的位置將被忽略,由VOBC輸出前進(jìn)FWD和后退REV信號(hào),但牽引和制動(dòng)命令以及牽引制動(dòng)模擬量仍然由主控手柄輸出。在ATO/DTRO模式下,由ATC系統(tǒng)控制列車(chē)的運(yùn)行,方向開(kāi)關(guān)的位置以及主控手柄的牽引制動(dòng)命令都將被忽略,由VOBC輸出方向信號(hào),同時(shí)也由VOBC輸出牽引命令PWR和制動(dòng)命令BRK,以及牽引制動(dòng)模擬量TEP和TEN。牽引制動(dòng)模擬量大小為0-10V,與牽引制動(dòng)力成正比。

列車(chē)的停車(chē)制動(dòng)信息將通過(guò)KLIP總線反饋給VOBC。另外,VOBC還可以輸出最大常用制動(dòng)命令FSBC。

4 車(chē)門(mén)控制接口

圖4 車(chē)門(mén)控制接口

圖5 安全回路接口

車(chē)輛系統(tǒng)采用電子門(mén)控單元EDCU控制列車(chē)車(chē)門(mén),列車(chē)左側(cè)和右側(cè)的車(chē)門(mén)是由不同的EDCU分開(kāi)控制的,EDCU控制車(chē)門(mén)需要采集車(chē)門(mén)使能信號(hào)、車(chē)門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉命令和零速信號(hào)。車(chē)門(mén)控制接口電路如圖4所示。

在ATC模式下,當(dāng)列車(chē)進(jìn)站對(duì)標(biāo)停穩(wěn)之后,VOBC自動(dòng)輸出相應(yīng)側(cè)的車(chē)門(mén)允許信號(hào),左側(cè)為DELN和DELP,右側(cè)為DERN和DERP,該信號(hào)是進(jìn)行列車(chē)車(chē)門(mén)的任何操作的前提,將一直保持到VOBC收到車(chē)門(mén)關(guān)閉并鎖閉信號(hào)DCLS1和DCLS2及列車(chē)出發(fā)命令之后才取消。在ATO模式下,VOBC在發(fā)出車(chē)門(mén)允許信號(hào)的同時(shí)發(fā)送持續(xù)時(shí)間為1秒的車(chē)門(mén)開(kāi)啟命令DOLAC/DORAC,相應(yīng)側(cè)的車(chē)門(mén)將自動(dòng)打開(kāi),DOLC和DORC為車(chē)門(mén)開(kāi)啟命令的回采信號(hào)。如果關(guān)門(mén)模式DM為自動(dòng),停站時(shí)間結(jié)束之后,VOBC自動(dòng)發(fā)送車(chē)門(mén)關(guān)閉命令;如果DM為手動(dòng),則由駕駛員按壓列車(chē)關(guān)門(mén)按鈕手動(dòng)發(fā)送車(chē)門(mén)關(guān)閉命令。在PM模式下,需要由駕駛員按壓開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕手動(dòng)開(kāi)關(guān)列車(chē)車(chē)門(mén)。

在人工模式下,列車(chē)靜止,駕駛員按壓車(chē)門(mén)強(qiáng)制按鈕也可激活相應(yīng)車(chē)門(mén)允許信號(hào),在激活車(chē)門(mén)允許信號(hào)之后即可通過(guò)按壓車(chē)門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉按鈕操作列車(chē)車(chē)門(mén),復(fù)位強(qiáng)開(kāi)按鈕之后,車(chē)門(mén)允許信號(hào)消失。

在任何駕駛模式下,均可使用車(chē)門(mén)重新開(kāi)啟按鈕。車(chē)門(mén)重新開(kāi)啟按鈕僅僅用于開(kāi)啟沒(méi)有關(guān)閉并鎖閉的車(chē)門(mén),該信號(hào)通過(guò)KLIP總線作用于EDCU。同時(shí)KLIP也會(huì)將該信號(hào)反饋給VOBC。

VOBC實(shí)時(shí)采集車(chē)門(mén)狀態(tài),如果車(chē)門(mén)狀態(tài)出現(xiàn)異常,列車(chē)將立即緊急制動(dòng)。車(chē)輛系統(tǒng)提供了車(chē)門(mén)旁路開(kāi)關(guān)可用于旁路車(chē)門(mén)的開(kāi)啟狀態(tài),從而給予VOBC虛假的車(chē)門(mén)關(guān)閉信號(hào)。

5 安全回路接口

安全回路,又稱為緊急制動(dòng)回路,該回路監(jiān)視列車(chē)重要設(shè)備的狀態(tài),由車(chē)輛系統(tǒng)提供。VOBC為該回路供電,當(dāng)安全回路為開(kāi)路狀態(tài)時(shí),無(wú)牽引使能信號(hào),列車(chē)立即施加緊急制動(dòng)。

安全回路接口如圖5所示。該安全回路監(jiān)視的狀態(tài)有：列車(chē)占有TM,非駕駛端的駕駛室占有CM,列車(chē)連掛狀態(tài)CP,全部緊急停車(chē)按鈕EB,VCU狀態(tài),駕駛端駕駛室占有CM,兩個(gè)安全回路操作接點(diǎn)SL1和SL2。SL1和SL2用于監(jiān)視車(chē)門(mén)等相關(guān)安全設(shè)備的狀態(tài),當(dāng)列車(chē)靜止L-ZS且主控手柄為零位MC0時(shí),將不監(jiān)視SL1和SL2的狀態(tài)。如果上述任何一種狀態(tài)異常,安全回路開(kāi)路,VOBC不再輸出牽引使能信號(hào)PEC,逆變器控制單元ICU斷開(kāi),車(chē)輛控制器VCU和電子制動(dòng)單元EBCU施加列車(chē)緊急制動(dòng),緊急制動(dòng)的狀態(tài)EBSP和EBSN將持續(xù)反饋給VOBC。在CUT_OUT模式下,安全回路由車(chē)輛系統(tǒng)接管,PEC信號(hào)也由車(chē)輛系統(tǒng)提供。另外,按鈕SLB可以旁路SL1和SL2。

6 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了廣州地鐵三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口技術(shù)。信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口按功能可以分為：駕駛模式接口、牽引制動(dòng)接口、車(chē)門(mén)控制接口和安全回路接口。熟悉信號(hào)系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)的接口要求及實(shí)現(xiàn)原理,可方便維護(hù)人員查找故障原因、提高維護(hù)質(zhì)量,從而提高運(yùn)營(yíng)水平,同時(shí)也為將來(lái)新線建設(shè)的接口設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]廣州地鐵3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書(shū)[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

[2]廣州地鐵3號(hào)線車(chē)載設(shè)備維護(hù)手冊(cè)[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

[3]廣州地鐵3號(hào)線ATC與車(chē)輛接口控制文件[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

This article describes the interface technology between Signal system and Train system for GuangZhou metro line 3. Discusses the interface requirements and implement methods of the functions of Operation models, Traction and braking, Door control and Safe loop between Signal system and Train system in detail.

SIG System Train System Interface Technology