地鐵信號(hào)與屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)研究

王 強(qiáng)

（中鐵電氣化局集團(tuán)西安電氣化工程有限公司，陜西 西安 710000）

1 工程概況

西安北至機(jī)場(chǎng)城際軌道項(xiàng)目南起北客站，北至機(jī)場(chǎng)西站，其整體長(zhǎng)度為29.31km，該線信號(hào)系統(tǒng)工程將正線劃分為6個(gè)控制區(qū)域，設(shè)置5個(gè)一級(jí)設(shè)備集中站（北客站、秦文化公園站、秦漢新城站、藝術(shù)中心站、機(jī)場(chǎng)西站），在一級(jí)的設(shè)備集中站點(diǎn)中進(jìn)行聯(lián)鎖以及ATS等各類設(shè)備的設(shè)置。同時(shí)還要考慮控制的距離，把聯(lián)鎖目標(biāo)相關(guān)的控制器等設(shè)備設(shè)置在機(jī)場(chǎng)集中站。

2 信號(hào)與屏蔽門聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)功能

站臺(tái)輸入、輸出時(shí)序如圖1所示。

圖1 屏蔽門與信號(hào)系統(tǒng)接口電路圖

2.1 監(jiān)督PSD狀態(tài)

軌旁ATP通過故障-安全輸入繼電器來接收PSD狀態(tài)信號(hào)，也能夠借此給列車發(fā)送開關(guān)的信息。然而站前、站臺(tái)、站后這三個(gè)不同的地理區(qū)段在對(duì)列車進(jìn)行信息發(fā)送時(shí)，又會(huì)對(duì)列車下達(dá)一定的動(dòng)作指令。在列車只有接收到PSD處于關(guān)閉狀態(tài)的信息時(shí)，列車才能進(jìn)行ATO或者SM的行駛模式。反之，軌道旁邊的ATP會(huì)在對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行安全的停車點(diǎn)設(shè)置，或者會(huì)直接使列車進(jìn)入緊急剎車的狀態(tài)，從而確保列車及站臺(tái)的安全。

（1）如果列車正處于站前區(qū)段，軌道旁邊的ATP會(huì)借助無線的信息傳輸方式，對(duì)列車的制動(dòng)進(jìn)行合理的安全防護(hù)，假如發(fā)現(xiàn)站臺(tái)的屏蔽門處于打開的狀態(tài)，那么列車會(huì)按常規(guī)的方式停車。

（2）一旦列車處于站臺(tái)前面位置準(zhǔn)備進(jìn)入站點(diǎn)，又或者列車已然進(jìn)入站臺(tái)的區(qū)段還未停車時(shí)，那么系統(tǒng)就會(huì)借助接口的信號(hào)功能對(duì)列車進(jìn)行防護(hù)，從而判斷前面的屏蔽門是否處于關(guān)閉狀態(tài)，若不是關(guān)閉狀態(tài)則列車不會(huì)進(jìn)站，并且列車會(huì)借助軌道的信號(hào)傳輸確認(rèn)屏蔽門是否關(guān)緊，倘若沒有關(guān)緊則列車會(huì)停止啟動(dòng)。

（3）列車完全駛?cè)胲囌?，進(jìn)入對(duì)標(biāo)停車區(qū)域準(zhǔn)備離站時(shí)，軌道旁邊的ATP則會(huì)在此設(shè)立一個(gè)安全的停車地點(diǎn)，并開展制動(dòng)的安全保護(hù)，列車借此來接收站臺(tái)屏蔽門發(fā)送的開關(guān)信息，屏蔽門沒有完全關(guān)閉，列車就不能發(fā)車。

（4）假如列車離開站臺(tái)到達(dá)站臺(tái)后面的區(qū)段，然而列車尾部還沒有成功離開站臺(tái)所處區(qū)段時(shí)，則軌道旁邊的ATP會(huì)使列車緊急剎車，讓列車在最短時(shí)間內(nèi)停車。此時(shí)，系統(tǒng)無法繼續(xù)接收屏蔽門發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，然而聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)則會(huì)給聯(lián)鎖體系發(fā)出安全控制的相關(guān)條件，同時(shí)把車站的聯(lián)鎖和自動(dòng)閉塞的系統(tǒng)納入車站的整體控制邏輯，并讓屏蔽門在列車進(jìn)入站臺(tái)的階段內(nèi)提供安全防護(hù)。

聯(lián)動(dòng)體系給信號(hào)聯(lián)鎖體系發(fā)送安全的控制條件，并把其直接引入車站的聯(lián)鎖還有自動(dòng)閉塞控制中，也以此保證屏蔽門出現(xiàn)故障時(shí)，列車在站臺(tái)區(qū)段能夠得到全程的安全防護(hù)，并綜合考慮屏蔽門具體的狀態(tài)和車輛的控制體系，從而對(duì)列車進(jìn)行發(fā)車保護(hù)。另外，借助列車和地面的通信系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)屏蔽門和列車車門之間的聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)當(dāng)前有線的設(shè)備進(jìn)行的改動(dòng)不大，并且能夠較好地把控控制流程。在其他情況下，軌道旁邊的ATP會(huì)給列車發(fā)送屏蔽門的開啟指令，這時(shí)列車就會(huì)依照ATO等模式啟動(dòng)。

假如出現(xiàn)上面的情況，要讓列車能夠合理地運(yùn)行，可以采用兩種解決方式：第一，使軌道旁邊的ATP獲取到關(guān)閉屏蔽門的信息，此時(shí)可使列車正常行駛。第二，列車可借助故障RM限速形式運(yùn)行，從而離開相應(yīng)的區(qū)段。

2.2 控制PSD開關(guān)

如列車占用站臺(tái)區(qū)段，則車載ATP直接切斷PTI通道。假如列車處于ATP所指定的停車點(diǎn)沒有停車，那么車載的ATP會(huì)直接連接PTI通道，并且給對(duì)應(yīng)的屏蔽門發(fā)送信號(hào)，車門允許被打開，PSD也允許被打開。

（1）PSD開控制。如果列車的車門打開之后，車載的ATO獲取到一個(gè)車門的信息，那么在經(jīng)過處理之后，可以直接給屏蔽門控制管理系統(tǒng)發(fā)送開門的指令，之后PSD直接自動(dòng)開啟。

（2）PSD關(guān)控制。假如列車的車門關(guān)合情況下，車載的ATO獲取到車門關(guān)閉的信息，那么在系統(tǒng)化的處理以后，則會(huì)直接給PSD管理體系發(fā)送關(guān)門后的指令，之后其自動(dòng)關(guān)閉。

3 相關(guān)系統(tǒng)接口

3.1 接口性能概要

對(duì)于列車自動(dòng)管理系統(tǒng)而言，信號(hào)控制設(shè)備是其最重要的一項(xiàng)，兩者之間的信號(hào)傳遞過程如圖2所示。

圖2 信號(hào)傳遞過程

3.2 車站信號(hào)控制器

所有車站都有一套屬于自己的管理設(shè)備，不管是驅(qū)動(dòng)還是接口，都由ATC來控制，其最關(guān)鍵的部分即聯(lián)鎖控制和監(jiān)視設(shè)備。列車的控制中心也可以和聯(lián)鎖控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系，并進(jìn)行信息傳遞。

ATC電子設(shè)備其機(jī)架上面搭配了列車定整體系統(tǒng)的接口，能夠給ATC在列車的裝備上進(jìn)行定位器安裝的接口，并且借助多列車的精確定位，來讓其車載信號(hào)系統(tǒng)與車站各類設(shè)備進(jìn)行直接通信，并且能夠有效且同步管理站臺(tái)屏蔽門具體開關(guān)的信息。

車站控制管理設(shè)備還能夠獲取屏蔽門系統(tǒng)所傳輸?shù)臓顟B(tài)信號(hào)，同時(shí)將這個(gè)信號(hào)直接發(fā)送給列車車載系統(tǒng)，一旦列車車載系統(tǒng)獲取到這個(gè)信號(hào)，就會(huì)直接確認(rèn)屏蔽門關(guān)閉與否，并且將其信息上報(bào)到車輛控制管理中心。

任何一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，假如VCC獲取到全新的路線安排并且確定這個(gè)路線沒有問題時(shí)，則直接轉(zhuǎn)移目標(biāo)點(diǎn)。假如列車車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)列車車門及站臺(tái)屏蔽門均為關(guān)閉時(shí)，此時(shí)列車可正常駛離車站；而當(dāng)其中任何一個(gè)車門出現(xiàn)狀況時(shí)，則站臺(tái)的屏蔽門一直重復(fù)操作，列車無法駛離車站，假如無法接收到該信息，VOBC則會(huì)借助ATC朝著PSD系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，并且讓其重復(fù)關(guān)門。假如沒有成功操作，那么屏蔽門則一直會(huì)打開，并且會(huì)直接上報(bào)到控制管理中心。

3.3 接口信號(hào)描述

（1）開門命令。三節(jié)車廂和六節(jié)車廂的編組列車比較適合該方法。開門命令發(fā)送條件：當(dāng)ATC系統(tǒng)收到VOBC開啟屏蔽門的信息之后，則ATC會(huì)直接命令其開門。VOBC需滿足下面條件之后，方可繼續(xù)操作屏蔽門：①其方向和位置需和站臺(tái)保持一致。②接近傳感器須檢測(cè)到機(jī)車已經(jīng)在站臺(tái)上準(zhǔn)確定位。③成功進(jìn)行停車的制動(dòng)。④當(dāng)列車整體處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，正好停在其站內(nèi)。⑤牽引系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)列車停止?fàn)恳@一命令。信號(hào)持續(xù)時(shí)間。如輸入電平高于輸入高電壓時(shí)，則信號(hào)一直開啟，直到可以獲取ATC對(duì)其發(fā)出關(guān)門的指令。

（2）關(guān)門命令。發(fā)送條件：在VOBC對(duì)屏蔽門發(fā)出關(guān)閉命令時(shí)，信號(hào)先傳輸至ATC，然后由ATC將信號(hào)傳送給PSD系統(tǒng)，再執(zhí)行關(guān)門的命令。

（3）屏蔽門鎖閉信息。發(fā)送條件：如全部屏蔽門均已鎖閉，則PSD系統(tǒng)將所收到的信號(hào)直接傳遞給ATC。信號(hào)持續(xù)時(shí)間：如輸入電平高于輸入高電壓時(shí)，則信號(hào)一直開啟，直到PSD收到開門的命令。

（4）緊急逃生門、自動(dòng)屏蔽門狀態(tài)信息。發(fā)送條件：PSD系統(tǒng)能夠借助這個(gè)信息顯示其工作的狀態(tài)，一旦PSD系統(tǒng)出現(xiàn)問題，則信號(hào)顯示為故障。當(dāng)輸入電平低于輸入低電壓且信號(hào)且保持在這一狀態(tài)時(shí)，則說明PSD處于正常工作狀態(tài)，在ATC收到鎖閉信號(hào)后可使列車駛離車站。當(dāng)輸入電平高于輸入高電壓時(shí)且信號(hào)且保持在這一狀態(tài)時(shí)，則說明PSD不用收到鎖閉信號(hào)依然可駛離車站。信號(hào)持續(xù)時(shí)間：該信號(hào)在低電平和高電平之間不斷切換。

互鎖解除信息可由下面兩種方式傳輸至信號(hào)系統(tǒng)：

方案1：信號(hào)系統(tǒng)采集屏蔽門關(guān)閉且鎖緊信息及屏蔽門互鎖解除信息。屏蔽門的兩個(gè)安全相關(guān)信息通過安全繼電器傳遞給信號(hào)系統(tǒng)處理邏輯，當(dāng)消除互鎖狀態(tài)之后繼電器吸起，此時(shí)聯(lián)鎖會(huì)將PSD關(guān)閉且使其處于鎖緊狀態(tài)，并將信號(hào)發(fā)送至軌旁ATC和車載ATC。

方案2：對(duì)屏蔽門系統(tǒng)電路要求，將互鎖解除的節(jié)點(diǎn)并聯(lián)入其關(guān)閉且鎖閉的回路中，信號(hào)系統(tǒng)采集屏蔽門關(guān)閉且鎖緊信息。屏蔽門為PSD關(guān)閉且鎖緊信息通過安全性繼電器傳遞給信號(hào)系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)通過安全型繼電器進(jìn)行采集。信號(hào)系統(tǒng)處理邏輯是當(dāng)鎖閉繼電器處于吸起狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖會(huì)迅速響應(yīng)關(guān)閉PSD，同時(shí)將這一狀態(tài)發(fā)送至列車ATC，使其收到信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，對(duì)地鐵的信號(hào)系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，是當(dāng)前地鐵安全管理的重要屏障。文章分析了地鐵信號(hào)與屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)，需要充分重視應(yīng)用該系統(tǒng)，在把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)的同時(shí)通過科學(xué)設(shè)計(jì)的方式來提升地鐵運(yùn)行的安全層次。