對CAN總線的地鐵屏蔽門控制及應(yīng)用分析

蔡衛(wèi)廷

摘要：本文主要分析了CAN總線和地鐵屏蔽門控制監(jiān)測功能，重點(diǎn)介紹了CAN總線在地鐵屏蔽門控制中的應(yīng)用效果，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)控制信號的實(shí)時交換，而且還可以提高地鐵屏蔽門系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對CAN總線進(jìn)行應(yīng)用，以期為地鐵屏蔽門控制及應(yīng)用提供可靠的保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會效益。。

關(guān)鍵詞：CAN總線;地鐵屏蔽門;控制效果

地鐵屏蔽門系統(tǒng)屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，集電子、機(jī)械、建筑和控制等于一體，它一般是沿地鐵站臺邊緣進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到隔離地鐵站臺候車室與列車的目的。在地鐵屏蔽門系統(tǒng)中，電氣監(jiān)控系統(tǒng)是核心，其能夠同時完成控制和監(jiān)視作用，其內(nèi)部接線選擇了現(xiàn)場總線和硬線直連兩種方式，對報警、狀態(tài)信息等非重要因素且數(shù)據(jù)量大的選擇了現(xiàn)場總線，如應(yīng)急門狀態(tài)、滑動門狀態(tài)等，對涉及人身安全因素的安全信號選擇了硬線直連，如開關(guān)門命令、互鎖解除、門全關(guān)且鎖定等。而CAN總線是一種現(xiàn)場總線，將其應(yīng)用到地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)中，既能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，提高信號利用率，而且還可以確保地鐵屏蔽門的安全、高效運(yùn)行。

1.CAN總線概述

通常情況下，CAN總線是一種多主總線，其在設(shè)備檢測及控制中得到了廣泛應(yīng)用。與一般通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有實(shí)時性、可靠性和靈活性的優(yōu)勢，具體特點(diǎn)如下：（1）CAN節(jié)點(diǎn)通過對報文的標(biāo)識符進(jìn)行濾波就能夠?qū)崿F(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對點(diǎn)及全局廣播方式來完成數(shù)據(jù)信息的發(fā)送和接收;（2）能夠?qū)崿F(xiàn)多主方式工作;（3）CAN總線通信選擇了短幀格式;（4）直接通信距離最大超過了10km（但是通信速率低于5kbit/s），最高通信速率超過了lMbit/s（但是通信距離小于40 m）節(jié)點(diǎn)數(shù)超過了110個，常用的通信介質(zhì)有雙絞線、光導(dǎo)纖維或同軸電纜;（5）選擇了非破壞性總線仲裁技術(shù);（6）CAN總線引入了CRC檢驗(yàn)，具有比較強(qiáng)的錯誤處理功能，確保數(shù)據(jù)通信的及時性、可靠性。

CAN總線采用了CAN2.0B協(xié)議，根據(jù)OSI七層參考模型可以把CAN總線劃分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，具體如圖1所示。

2.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)

2.1控制功能

地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)可以根據(jù)操作地點(diǎn)和方式的不同劃分為系統(tǒng)級控制、手動操作控制和站臺級控制等三種，其中系統(tǒng)級控制優(yōu)先級最低，手動操作優(yōu)先級最高。（1）系統(tǒng)級控制。在地鐵正常運(yùn)行狀態(tài)下，由列車駕駛員來控制屏蔽門?；谙到y(tǒng)級控制下，列車到站并按照要求停在合理范圍內(nèi)，在駕駛室內(nèi)由列車駕駛員來完成屏蔽門的開關(guān)操作，經(jīng)信號系統(tǒng)（SIC）可以將控制命令傳輸至中央控制盤（PSC），隨后通過單元控制器（PEDC）就能夠發(fā)出ENABLE和OPEN信號，借助門控單元（DCU）就可以控制滑動門的開/關(guān)門，這樣就完成了屏蔽門的系統(tǒng)級控制操作;（2）手動操作控制。其主要是由乘客或站臺人員對屏蔽門進(jìn)行操作。如果個別屏蔽門操作機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障時，乘客在軌道側(cè)用開門把手或站臺人員在站臺側(cè)用鑰匙打開屏蔽門;（3）站臺級控制。在站臺端頭控制盤 （PSL）上，列車駕駛員對屏蔽門進(jìn)行控制，即所謂的站臺級控制。如果系統(tǒng)級控制無法滿足地鐵屏蔽門控制要求時，列車駕駛員就可以通過站臺端頭控制盤（PSL）來實(shí)現(xiàn)對屏蔽門的開、關(guān)。

通常情況下，門單元具有自動、隔離和測試3種控制模式，其中正常情況下，地鐵屏蔽門處于自動模式，在門單元出現(xiàn)故障時，隔離模式可以供站臺工作人員使用，進(jìn)而把故障的門單元與整個系統(tǒng)隔離開來，以免影響乘客的安全。測試模式主要是供檢修人員使用。在隔離和測試模式下，門單元不接收站臺級和系統(tǒng)級控制信號，同時旁通鎖緊和關(guān)閉信號。

2.2監(jiān)測功能

在地鐵屏蔽門中，監(jiān)視功能主要負(fù)責(zé)對屏蔽門的自動/手動、開/關(guān)等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并相應(yīng)的輸出燈光信號，同時對供電電源、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)等設(shè)備運(yùn)行情況給予監(jiān)測，對電源故障、DCU和門機(jī)故障、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)故障等信號給予及時采集、分析和報警，而且還能夠在系統(tǒng)內(nèi)部按照要求設(shè)置解除閉鎖和邏輯閉鎖功能。此外，通過現(xiàn)場總線接口，控制系統(tǒng)可以把屏蔽門系統(tǒng)的操作、報警、狀態(tài)及故障信號傳輸至車站控制室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS），從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)測與管理。

3.CAN總線在地鐵屏蔽門控制中的應(yīng)用

對于屏蔽門控制系統(tǒng)而言，中央控制盤（PSC）、車站監(jiān)視器 （PSA）、門控單元（DCU）可以通過智能節(jié)點(diǎn)與CAN總線實(shí)現(xiàn)掛接，進(jìn)而形成全分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效傳輸，而且還可以實(shí)現(xiàn)信息共享。在AN總線網(wǎng)絡(luò)上，即使任何一個設(shè)備出現(xiàn)故障，仍然能確保整個網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，PSC作為主設(shè)備主要負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)測整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而DCU作為從設(shè)備主要負(fù)責(zé)為PSC提供相關(guān)有用信息。實(shí)際上，在整個CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，PSC與DCU間的數(shù)據(jù)通信是重點(diǎn)，要想提高通信效率和可靠性，一般會在PSC與DCU間選擇雙CAN總線冗余連接的方式進(jìn)行通信。實(shí)際上，兩路CAN總線互為熱備用，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的同時傳送。在屏蔽門控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果一路CAN總線出現(xiàn)故障，此時另一路備用CAN總線將會開始工作，整個切換過程無擾動，進(jìn)而不會對地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。PSC與DCU間選擇雙CAN總線冗余連接原理如圖2所示，，

4.結(jié)束語

綜上所述，在地鐵屏蔽門系統(tǒng)運(yùn)行過程中，引入CAN總線技術(shù)不僅可以提高系統(tǒng)的實(shí)時性和穩(wěn)定性，而且安裝維護(hù)簡單，系統(tǒng)成本低，具有比較好的升級、擴(kuò)展能力。此時就需要結(jié)合地鐵屏蔽門特點(diǎn)來對CAN總線給予科學(xué)、合理的應(yīng)用，以此來提高地鐵屏蔽門控制效率。

參考文獻(xiàn)

[1]包演生，姜濤，謝鈞安.CAN波特率自適應(yīng)在屏蔽門系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2020，5（19）：61-62.

[2]王寧，上官王請.簡述地鐵屏蔽門與信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制的基本方式[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，3（18）：116-117.

南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司，江蘇南京 210012