淺談TSAFER-UC1000型CBTC信號(hào)系統(tǒng)與車輛接口

摘? 要? TSAFER-UC1000型CBTC信號(hào)系統(tǒng)是一套完整的信號(hào)系統(tǒng)解決方案，具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可滿足輕軌、城際鐵路、磁懸浮及地鐵等多個(gè)城市軌道交通運(yùn)輸?shù)囊?，符合?guó)際IEEE1474需求標(biāo)準(zhǔn)、EN50126/EN50128/EN50129國(guó)際安全設(shè)計(jì)與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)具有全自動(dòng)無(wú)人駕駛的能力。作為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的信號(hào)系統(tǒng)，其與車輛的相互配合關(guān)系到軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩?，本文主要?duì)TSAFER-UC1000型CBTC信號(hào)系統(tǒng)與車輛的各項(xiàng)接口進(jìn)行分析闡述，為雙方的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞? TSAFER-UC1000? CBTC? 車輛? 接口

CBTC信號(hào)系統(tǒng)是軌道交通運(yùn)輸?shù)摹爸袠猩窠?jīng)”，能夠提前預(yù)知線路前方的運(yùn)行條件，例如坡道、彎道等，同時(shí)能夠準(zhǔn)確判斷前方列車的位置，實(shí)時(shí)對(duì)列車速度、停車地點(diǎn)進(jìn)行控制，極大地提高了線路的運(yùn)載能力。缺少CBTC信號(hào)系統(tǒng)，軌道交通運(yùn)營(yíng)將回歸原始狀態(tài)，極大地降低了運(yùn)輸?shù)男屎桶踩?。如果CBTC信號(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕則降低了列車的運(yùn)輸效率，使線路出現(xiàn)晚點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致列車追尾、冒進(jìn)，損害乘客的安全。

自主CBTC信號(hào)系統(tǒng)包含的ATP（列車自動(dòng)防護(hù)）、ATS（列車自動(dòng)監(jiān)督）、ATO（列車自動(dòng)駕駛）、CBI（計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖）四個(gè)核心子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能將行車調(diào)度、司機(jī)、列車融合成一個(gè)整體，保證軌道交通的有效運(yùn)行，因此TSAFER-UC1000型CBTC信號(hào)系統(tǒng)與車輛的接口配合極大地關(guān)系到整個(gè)軌道交通系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)男始翱煽啃浴１疚闹饕獜碾姎饨涌?、牽?制動(dòng)接口兩個(gè)方面對(duì)雙方的接口條件進(jìn)行分析闡述。

1 電氣接口

1.1車載信號(hào)控制設(shè)備電源

車載信號(hào)控制設(shè)備由車輛蓄電池供電（按照 EN50155 標(biāo)準(zhǔn)），信號(hào)設(shè)備輸入電源標(biāo)稱電壓值為 DC110V。車輛提供電壓變化應(yīng)當(dāng)在標(biāo)稱電壓值的 70%到 120%的范圍內(nèi)（-30%，+25%），變化范圍從 DC 77V到137.5V。

車載信號(hào)設(shè)備與車輛電源的連接必須通過(guò)最短的路徑（最短電纜長(zhǎng)度）直接連接。過(guò)長(zhǎng)的電纜連接不同類型的負(fù)載，可能會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)知串?dāng)_。DC110V 電源電壓使用電纜的芯線橫截面應(yīng)不小于 1.5MM2。每一個(gè)車載信號(hào)設(shè)備電源均由單獨(dú)的斷路器進(jìn)行控制及保護(hù)。如根據(jù) IEC898 以及 EN60898 標(biāo)準(zhǔn)，所有的斷路器都應(yīng)當(dāng)具有C特性，斷路電流容量為10A。

1.2數(shù)字接口

數(shù)字量接口是車載信號(hào)設(shè)備與車輛之間的控制接口，按照安全等級(jí)可分為安全數(shù)字量輸入輸出接口和非安全數(shù)字量輸入輸出接口，按照傳輸方向可分為輸入接口和輸出接口。

為了確保車載信號(hào)設(shè)備能正常工作、免受列車電氣系統(tǒng)電磁干攏，ATC 所有的外部的I/O 都采用繼電器/光耦電位隔離方法，輸入/輸出信息都采用獨(dú)立接點(diǎn)。

1.2.1 數(shù)字量輸出信號(hào)接口電氣說(shuō)明

車載信號(hào)控制設(shè)備輸出方式包括繼電器觸點(diǎn)和電平輸出兩種方式。

并具有以下定義：

繼電器觸點(diǎn)方式：

1） 控制信號(hào)為邏輯“1”，即繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合;

2） 控制信號(hào)為邏輯“0”，即繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。

電平方式：

1） 控制信號(hào)為邏輯“1”表示輸出高電平（≥DC77V）;

2） 控制信號(hào)為邏輯“0”表示輸出低電平（

安全性要求：

對(duì)于車載信號(hào)控制設(shè)備安全關(guān)鍵輸出信號(hào)，車載信號(hào)控制設(shè)備采用繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)，邏輯“0”定義為安全側(cè)。

1.2.2 數(shù)字量輸入信號(hào)接口電氣說(shuō)明

車載信號(hào)控制設(shè)備采集車輛狀態(tài)的數(shù)字量輸入信號(hào)，采用繼電器觸點(diǎn)、機(jī)械觸點(diǎn)信號(hào)和電平信號(hào)：

繼電器觸點(diǎn)方式

1） 控制信號(hào)為邏輯“1”表示車輛繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合或常閉觸點(diǎn)斷開(kāi);

2） 控制信號(hào)為邏輯“0”表示車輛繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)或常閉觸點(diǎn)閉合。

電平方式：

1） 控制信號(hào)為邏輯“1”表示輸入高電平（≥DC77V）;

2） 控制信號(hào)為邏輯“0”表示輸入低電平（

安全性要求：

1） 對(duì)于ATP 安全關(guān)鍵輸入繼電器觸點(diǎn)信號(hào)，車輛須提供2 組觸點(diǎn)（采用1 組常閉觸點(diǎn)和1 組常開(kāi)觸點(diǎn)組合方式），且觸點(diǎn)來(lái)源于兩組獨(dú)立繼電器。并確保兩組繼電器同步性，在所有運(yùn)行情況下，所允許的觸點(diǎn)間最大不同步時(shí)間為50MS;

2） 同時(shí)應(yīng)確保繼電器一個(gè)觸點(diǎn)故障應(yīng)不會(huì)影響其它觸點(diǎn)的正常工作;

3） 應(yīng)避免由彈簧引起的跳動(dòng)。最大允許持續(xù)時(shí)間：5MS;

4） 出于可靠性考慮，應(yīng)滿足以下切換能力： 機(jī)械壽命> 5 * 107次（滿載時(shí)：> 2 * 105 次）;

其他要求：

1） 遵循DIN EN 50155 標(biāo)準(zhǔn)的所有要求;

2） 車輛應(yīng)提供數(shù)字量輸入信號(hào)的過(guò)電流保護(hù);

根據(jù)上述定義可對(duì)車載信號(hào)設(shè)備的輸入信號(hào)進(jìn)行確定，車輛可通過(guò)信號(hào)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路控制及邏輯控制。

2 牽引/制動(dòng)信號(hào)接口

ATO 利用兩個(gè)數(shù)字信號(hào)（牽引和制動(dòng)）及一個(gè)模擬信號(hào)，表示列車的牽引制動(dòng)狀態(tài)和加速度。當(dāng)設(shè)置為牽引時(shí)，模擬值表示加速;當(dāng)設(shè)置為制動(dòng)時(shí)，模擬值表示減速。兩者都未設(shè)置時(shí)，表示惰行。

信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)車載設(shè)備內(nèi)部硬件組合邏輯控制模擬電流大小的輸出，由此控制系統(tǒng)對(duì)列車實(shí)施牽引制動(dòng)力的大小。信號(hào)系統(tǒng)所提供的為ATO牽引/制動(dòng)加速度率，由車輛根據(jù)載重進(jìn)行牽引/制動(dòng)力的補(bǔ)充計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

TSAFER-UC1000型CBTC信號(hào)系統(tǒng)與車輛的電氣及牽引/制動(dòng)接口關(guān)系到列車運(yùn)行的安全及平穩(wěn)性，對(duì)列車運(yùn)行尤為重要。通過(guò)對(duì)電氣接口、牽引/制動(dòng)接口的分析，明確了雙方的設(shè)計(jì)原則，使兩個(gè)系統(tǒng)最大限度的兼容，保障列車的平穩(wěn)運(yùn)行。

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曾寒穎? 無(wú)錫地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司