地鐵信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)的無(wú)線布置方案

于 露

地鐵項(xiàng)目中的信號(hào)系統(tǒng)，不僅要確保行車(chē)安全，還要聯(lián)動(dòng)控制站臺(tái)屏蔽門(mén)。本文將著重對(duì)信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)的配置方案進(jìn)行探討。

1 信號(hào)系統(tǒng)控制屏蔽門(mén)的原理

各地城市地鐵信號(hào)系統(tǒng)大多采用基于通信技術(shù)的移動(dòng)閉塞CBTC系統(tǒng)，具備點(diǎn)式通信級(jí)別和聯(lián)鎖級(jí)別的二級(jí)后備模式。CBTC系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃?個(gè)子系統(tǒng)，包括：列車(chē)自動(dòng)防護(hù)ATP子系統(tǒng)、列車(chē)自動(dòng)駕駛ATO子系統(tǒng)、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控ATS子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖CI子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信DCS子系統(tǒng)。

通常，在信號(hào)系統(tǒng)處于無(wú)線連續(xù)通信或點(diǎn)式通信級(jí)別時(shí)，均要求信號(hào)系統(tǒng)提供車(chē)門(mén)與屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)與屏蔽門(mén)的同步開(kāi)啟和關(guān)閉。列車(chē)正常進(jìn)入車(chē)站站臺(tái)停穩(wěn)以后，車(chē)載ATP／ATO子系統(tǒng)判斷條件滿足 （不同的門(mén)控模式下），將開(kāi)關(guān)屏蔽門(mén)命令通過(guò)DCS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地面CI子系統(tǒng)，CI子系統(tǒng)通過(guò)繼電接口轉(zhuǎn)發(fā)控制命令至屏蔽門(mén)系統(tǒng)，屏蔽門(mén)系統(tǒng)收到命令后按照內(nèi)部邏輯控制屏蔽門(mén)的開(kāi)關(guān)。

為了實(shí)現(xiàn)屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制，信號(hào)DCS子系統(tǒng)在車(chē)站站臺(tái)區(qū)域設(shè)置了屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器。本文介紹的屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器是一種帶有自由波天線的無(wú)線接入點(diǎn)AP箱。在無(wú)線連續(xù)通信或點(diǎn)式通信級(jí)別下，列車(chē)駛?cè)胝九_(tái)與屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器建立無(wú)線通信鏈路，為列車(chē)發(fā)出／接收屏蔽門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)的命令／狀態(tài)信息，提供車(chē)－地通信通道。信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)的控制連接示意圖如圖1所示。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門(mén)系統(tǒng)的控制連接示意圖

2 站臺(tái)屏蔽門(mén)布置方案

由于車(chē)站型式的不同，屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器的無(wú)線布置方案也不同?，F(xiàn)主要針對(duì)常見(jiàn)的島式和側(cè)式站臺(tái)進(jìn)行分析。

2．1 島式站臺(tái)無(wú)線覆蓋方案

站臺(tái)在中間，列車(chē)在兩側(cè)行駛，像島嶼一樣的站臺(tái)為島式站臺(tái)。

2．1．1 方案1

利用車(chē)載無(wú)線設(shè)備車(chē)頭和車(chē)尾分別是紅網(wǎng)和藍(lán)網(wǎng)的特點(diǎn)，在站臺(tái)上行或者下行的兩端各放置一套單網(wǎng)的設(shè)備，如圖2所示。用這種方式組網(wǎng)，在一個(gè)車(chē)站需要4套屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器，每一套設(shè)備都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單套設(shè)備故障不影響正常屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)，并且造價(jià)較低；缺點(diǎn)是在一條線路上除區(qū)間使用的雙網(wǎng)AP，需要另外生產(chǎn)一種單網(wǎng)的AP箱，在整條線路上就會(huì)出現(xiàn)2種AP箱，對(duì)于安裝和維護(hù)不便。

圖2 雙網(wǎng)覆蓋方案1

2．1．2 方案2

在車(chē)站上行和下行方向分別只安裝1個(gè)雙網(wǎng)AP箱，在維持低造價(jià)的同時(shí)，也不對(duì)系統(tǒng)作任何的改動(dòng)，是相對(duì)簡(jiǎn)單的一種方案。但是該方案會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性，車(chē)載或者地面單個(gè)無(wú)線設(shè)備故障會(huì)導(dǎo)致屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

這種方式還需要根據(jù)島式站臺(tái)是否配有折返線，分為以下幾種布置情況。

1．非折返站臺(tái)，在列車(chē)正向運(yùn)行前方的站臺(tái)端部布置屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)設(shè)備。如圖3所示。

2．單側(cè)折返站臺(tái)，除了在正向運(yùn)行前方的站臺(tái)端部布置屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器外，還需要在進(jìn)行折返的一側(cè)站臺(tái)的另一端布置屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器，如圖4所示。

圖3 島式非折返站臺(tái)無(wú)線布置方案

3．雙側(cè)折返站臺(tái)，除了在正向運(yùn)行前方的站臺(tái)端部布置屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器，還需要在進(jìn)行折返的兩側(cè)站臺(tái)另一端布置屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器。如圖5所示。

圖5 雙側(cè)折返站臺(tái)無(wú)線布置方案

2．1．3 方案3

仍在一個(gè)車(chē)站布置2臺(tái)屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器。與島式非折返站臺(tái)無(wú)線布置方案相比，這種方案沒(méi)有增加屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器，但是車(chē)載的2套無(wú)線設(shè)備不是分別放在列車(chē)的車(chē)頭和車(chē)尾，而是都安裝在車(chē)頭的位置。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單網(wǎng)設(shè)備故障不影響正常屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)，并且造價(jià)不高；缺點(diǎn)是為了實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備一端具有雙網(wǎng)天線，需要改造列車(chē)單端的信號(hào)車(chē)載機(jī)柜，能夠同時(shí)安裝紅、藍(lán)網(wǎng)2套無(wú)線設(shè)備，這對(duì)于本身很緊湊的車(chē)載設(shè)備空間來(lái)說(shuō)，無(wú)疑又是一種挑戰(zhàn)。且此方案要求車(chē)頭永遠(yuǎn)朝著列車(chē)運(yùn)行方向，無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò) “燈泡線、八字線”換端后的正常運(yùn)行。

2．1．4 方案4

仿照CBTC系統(tǒng)采用無(wú)線自由波天線在區(qū)間的組網(wǎng)方式進(jìn)行布置，在一個(gè)車(chē)站布置4臺(tái)屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器，類(lèi)似圖5所示。優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單套設(shè)備故障不影響正常屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)；缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高。

2．2 側(cè)式站臺(tái)無(wú)線覆蓋方案

列車(chē)在中間行駛，站臺(tái)在兩側(cè)的為側(cè)式站臺(tái)。由于上行和下行的線路距離近，中間沒(méi)有站臺(tái)和其他遮擋的情況下，屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制器只需要2套就可以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)覆蓋。這2套設(shè)備分別在站臺(tái)的兩端，可以安裝在上行或下行的方向，天線同時(shí)覆蓋中間2組列車(chē)，如圖6所示。

3 總結(jié)

通過(guò)上述內(nèi)容的分析，為提高屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)功能的可靠性，提高系統(tǒng)可用性，建議島式站臺(tái)采用方案4進(jìn)行無(wú)線布置。方案4在長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線、重慶地鐵3號(hào)線中已經(jīng)被應(yīng)用。

對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)站臺(tái)屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)設(shè)備的布置，要根據(jù)各車(chē)站實(shí)際情況綜合考慮，既要綜合考慮車(chē)站整體站臺(tái)布局，同時(shí)又要考慮信號(hào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)高效，更要考慮投資及信號(hào)維護(hù)工作量。故島式車(chē)站單網(wǎng)覆蓋方案作為性價(jià)比最好的方案，應(yīng)該被優(yōu)先采用。

圖6 側(cè)式站臺(tái)屏蔽門(mén)覆蓋方案

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