城市軌道交通信號系統(tǒng)和防淹門系統(tǒng)的接口研究

楊 亮

（通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070）

1 概述

當地鐵線路經過高水位區(qū)域時，為防止因地質災害或意外造成隧道漬水，避免因水浸而造成的人員傷亡及設備損失，需在進出水域的隧道兩端合理位置設置防淹門作為防水淹措施。

信號系統(tǒng)承擔保障地鐵列車安全、高效運行的任務。為避免因防淹門造成的侵限事故，信號系統(tǒng)需要對防淹門關閉動作進行安全授權并將防淹門狀態(tài)納入列車移動授權計算邏輯，保障行車安全。同時，為保證列車在日常運營中高效運行，需在防淹門安全防護的基礎上結合運行場景設計列車與地面聯動機制。

基于上述原因，本文從接口技術要求、硬件接口、信號各子系統(tǒng)處理邏輯3 個層次進行分析，梳理總結了信號系統(tǒng)為實現防淹門防護所需要實現的功能，闡述了信號系統(tǒng)與防淹門的信息交互內容和硬件接口電路設計，從信號各子系統(tǒng)功能需求上分析了與防淹門的聯動過程。

2 信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口技術要求

在CBTC、點式、聯鎖級別均應實現信號系統(tǒng)與防淹門的接口功能。

信號系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測防淹門狀態(tài)并在狀態(tài)異常時應采取防護措施。

信號系統(tǒng)正常工作時能夠可靠采集防淹門申請關閉信息，協調防淹門區(qū)域內列車盡快駛離并阻止防淹區(qū)域外車輛進入防淹區(qū)，向防淹門發(fā)送允許關閉信息。

當信號系統(tǒng)因故障或條件不滿足而不能向防淹門系統(tǒng)提供“允許防淹門關閉”信號時，提供人工防護下的防淹門緊急控制手段。

對由于防淹門請求關閉而引起的防淹門防護信號機的關閉，信號不能自動開放，必須人工重開。

3 信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的硬件接口設計

3.1 接口分界

為明確信號系統(tǒng)供貨商和防淹門供貨商的供貨范圍及責任，信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口位置設置在防淹門系統(tǒng)設備控制室接線端子排。接口界面劃分如圖1 所示。

圖1 信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)接口界面劃分示意圖Fig.1 Schematic diagram of interface division between signal system and flood gate system

3.2 功能接口信息

為滿足技術要求，信號系統(tǒng)需與防淹門系統(tǒng)交換以下信息：防淹門狀態(tài)信息、防淹門請求關閉信息、信號系統(tǒng)授權關閉信息。

為實時監(jiān)測防淹門狀態(tài)，設置FYMKJ：防淹門開門鎖閉繼電器。常態(tài)吸起，表示防淹門處于開門狀態(tài)；當其落下時，表示防淹門處于關門或故障狀態(tài)。該繼電器由防淹門專業(yè)通過繼電接口送給信號系統(tǒng)，應為一個持續(xù)不間斷的信息。

為采集防淹門申請關閉信息，設置FYMGQJ：防淹門關門請求繼電器。常態(tài)處于吸起狀態(tài)，表示防淹門未請求關閉或防淹門方面未人工辦理請求關門操作。當其落下時，表示防淹門請求關門。該繼電器由防淹門專業(yè)通過繼電接口送給信號系統(tǒng)，應為一個持續(xù)不間斷的信息。

為向防淹門系統(tǒng)提供“允許防淹門關閉”信息，設置FYMGYJ：防淹門關門允許繼電器。常態(tài)處于落下狀態(tài)，當收到防淹門請求關門信息（FYMGQJ落下）后，滿足關閉防淹門條件時，驅動FYMGYJ吸起。FYMGQJ 恢復吸起后，FYMGYJ 隨之恢復落下。在收到防淹門請求關門信息，并滿足防淹門關閉條件時，允許關門繼電器因故障未能吸起，防淹門操控應由人工確認。

3.3 信號與防淹門的硬件接口

1）接口電路

信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)采用繼電電路接口，接口需符合故障-安全原則。接口電路如圖2 所示。

防淹門系統(tǒng)采用的接口繼電器為安全型繼電器，用以發(fā)送防淹門“開門”及“關門請求”狀態(tài)信息，由信號系統(tǒng)提供可調采集電源（DC24 V～60 V）。

信號系統(tǒng)將提供兩組接點用以發(fā)送“關門允許命令”信息，由防淹門系統(tǒng)提供可調采集電源（DC24 V～60 V）。

2）聯鎖子系統(tǒng)的驅動采集接口電路

信號系統(tǒng)通過計算機聯鎖子系統(tǒng)和防淹門接口。

為可靠采集防淹門的門開且鎖閉、關門請求信息，聯鎖的每一系采集兩個繼電器的前后接點（雙采）。為防止繼電器抖動引起信號關閉造成列車緊急制動，對采集的防淹門關門請求繼電器和防淹門開門且鎖閉繼電器進行濾波延時處理。

聯鎖子系統(tǒng)驅動并回采關門允許繼電器。聯鎖周期性監(jiān)督防淹門關門允許繼電器的采集狀態(tài)和驅動狀態(tài)。如果兩者狀態(tài)不一致，則需設置計時。若計時結束后狀態(tài)仍不一致，則需要向控顯和監(jiān)測發(fā)送報警。若防淹門關門允許繼電器是在無驅動吸起命令時錯誤吸起，則設置系統(tǒng)上電鎖閉狀態(tài)，在配置的周期后停機。關門允許繼電器的物理驅動采用雙斷方式，防止混線造成誤驅動。

圖2 信號系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口電路圖Fig.2 Diagram for the interface circuit of signal system and flood gate system

防淹門相關繼電器的采集和驅動電路如圖3、4所示。

4 信號各子系統(tǒng)對防淹門處理邏輯

信號系統(tǒng)中定義了防淹門區(qū)域及其出入口。防淹門區(qū)域指兩端防淹門外側端點之間的區(qū)域，以移動授權（MA）方向為依據定義入口防淹門及出口防淹門。如圖5 所示，當移動授權方向為上行方向時，左側防淹門為入口防淹門，右側防淹門為出口防淹門；當移動授權方向為下行方向時，右側防淹門為入口防淹門，左側防淹門為出口防淹門。

各系統(tǒng)間信息交互如圖6 所示。

聯鎖子系統(tǒng)通過采集開門鎖緊繼電器狀態(tài)和請求關門繼電器狀態(tài)獲取防淹門狀態(tài)信息，進路防護邏輯增加對防淹門狀態(tài)信息的檢查條件。

對于駛入防淹門區(qū)域的進路，增加的鎖閉、開放及保持檢查條件包括入口防淹門開門鎖閉且無關門請求且聯鎖未輸出關門允許命令、出口防淹門開門鎖閉且無關門請求且聯鎖未輸出關門允許命令。

圖3 采集電路圖Fig.3 Diagram of acquisition circuit

圖4 驅動電路圖Fig.4 Diagram of driving circuit

圖5 防淹門區(qū)域示意圖Fig.5 Schematic diagram of floor gate area

圖6 系統(tǒng)間信息交互示意圖Fig.6 Schematic diagram of inter-system information exchange

對于駛出防淹門區(qū)域的進路，增加的鎖閉、開放及保持檢查條件包括出口防淹門開門鎖閉且聯鎖未輸出關門允許命令。

根據上述處理邏輯，聯鎖子系統(tǒng)對防淹門區(qū)域駛入進路同時檢查駛入、駛出兩端的防淹門是否關閉（已關閉或正在關閉）或已請求關閉，盡快阻止列車進入防淹門區(qū)域。對防淹門區(qū)域駛出進路則僅檢查駛出端防淹門是否關閉（已關閉或正在關閉），保證列車可以盡快駛離防淹門區(qū)域。

聯鎖子系統(tǒng)根據進路狀態(tài)判斷是否允許防淹門動作，并通過驅動關門允許繼電器狀態(tài)向防淹門系統(tǒng)發(fā)送允許關門信息。聯鎖僅在防淹門區(qū)域內區(qū)段均未被進路或保護區(qū)段鎖閉且空閑時才允許防淹門關閉。

通過檢查防淹門區(qū)域內區(qū)段的占用狀態(tài)，保證了防淹門區(qū)域內沒有列車；通過檢查防淹門區(qū)域內區(qū)段未鎖閉，結合聯鎖進路解鎖時的接近鎖閉檢查條件，可以確保不存在即將駛入防淹門區(qū)域的列車。綜上所示，可以確保聯鎖發(fā)出允許關門信號的時刻開始，防淹門區(qū)域不會存在列車。

聯鎖子系統(tǒng)根據采集的防淹門相關繼電器狀態(tài)生成防淹門狀態(tài)信息，同進路信息一并發(fā)送給ZC子系統(tǒng)。ZC 子系統(tǒng)根據進路狀態(tài)及防淹門狀態(tài)計算列車移動授權。

列車未駛入包含防淹門區(qū)域的進路時，如圖7所示，ZC 根據聯鎖進路信息設置列車移動授權。若進路未開放則將移動授權終點設置在進路始端信號機外方，防止列車進入防淹門區(qū)域。

圖7 移動授權場景1Fig.7 Scenario 1 of movement authority

當列車安全包絡進入包含防淹門區(qū)域的進路，且包絡未與入口防淹門重疊，如圖8 所示，入口防淹門關閉，ZC 以防淹門入口做為安全防護點，計算MA至防淹門入口并回縮安全余量，即圖8 中a 點位置。

圖8 移動授權場景2Fig.8 Scenario 2 of movement authority

當列車安全包絡部分或完全進入防淹門防護區(qū)域，且未與出口防淹門重疊，如圖9 所示，出口防淹門關閉，此時ZC 向列車發(fā)送特殊控制報文，列車降級。

當列車安全包絡完全駛出防淹門防護區(qū)域時，如圖10 所示，列車運行不受入口或出口防淹門關閉的影響，ZC 為列車正常計算MA。

圖9 移動授權場景3Fig.9 Scenario 3 of movement authority

圖10 移動授權場景4Fig.10 Scenario 4 of movement authority

聯鎖子系統(tǒng)向ATS 子系統(tǒng)發(fā)送防淹門狀態(tài)、防淹門請求關閉狀態(tài)以及允許/不允許關閉防淹門狀態(tài)信息。ATS 子系統(tǒng)在人機界面上實時顯示防淹門相關狀態(tài)信息，輔助相關人員掌握防淹門相關信息。

5 結束語

城市軌道交通信號系統(tǒng)是地鐵運行指揮的大腦，將防淹門系統(tǒng)納入信號系統(tǒng)接口，既能有效保證行車安全和運輸效率，又能兼顧出現險情時，高效控制防淹門設備。