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地铁信号与屏蔽门联动控制系统分析
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摘要:结合广州地铁详细地介绍了地铁信号与屏蔽门联动控制系统的组成、功能,分析了其原理和联动的安全性、可靠性,并指出了在实际运行中的重要性。（参考《建筑中文网》）
关键词:PTI多路接收器,屏蔽门,乘务组号
1 信号与屏蔽门联动系统组成
广州地铁2号线屏蔽门(PSD)是由连续的列车控制系统(ATC)监督和控制。它由车载设备和轨旁设备共同实施,组成联动系统。具体包括:车载设备FZG、轨道电路FTGS、轨旁列车自动防护系统ATP-STG、列车位置识别多路接收器PTI-MUX、屏蔽门PSD,其示意图如图1所示。
ATP-STG用于轨旁设备到车载系统间的单向通信,主要监督PSD状态;FTGS用于传递PSD状态报文;PTI线路系统用于车载系统到轨旁系统间的单向通信,传输PSD开关控制命令和列车的目的地号、车次号、乘务组号等。
站台PSD的开关门命令是由特定的ATO乘务组号报文组成(eg:980982),通过PTI线路系统处理后传递到安全输出继电器,经安全输出继电器动作,传送到PSD控制系统。
2 信号与屏蔽门联动系统功能
2.1 监督PSD状态
轨旁ATP通过故障-安全输入继电器来接收当前PSD状态(开或关),同时也向列车上发送此信息。但在站前、站台和站后3个区段向列车发PSD状态的同时,又给列车发出相应的动作命令。当接收到站台PSD是在关好状态时,才允许列车以ATO或SM模式驾驶;否则,轨旁ATP就在相应的地方设置安全停车点或直接给车辆发送紧急制动命令,以确保站台和列车上的安全。
1·如果列车正处在站前区段(站前区段足够长),轨旁ATP会令其在设置的安全停车点停下,不会进入相应的站台。
2·当列车在站前区段准备入站或已经进入站台区段还未停下时,会马上实施紧急制动,让车在最短时间内停下。
3·当列车在站台区段已经停下准备离站时,轨旁ATP就会在此设置1个安全停车点,停止发送列车开放信号。
4·当列车已经离站进入站后区段,但车尾还未出清站台区段时,轨旁ATP就会直接发出紧急制动命令,保证列车在最短的时间内停下。
其他情况下轨旁ATP只会向车上发PSD处于开状态的命令,不会给列车发其他命令信息,此时列车可以ATO或SM模式行驶。
如果出现上述情况之一,要使列车能够运行,有2种解决方法:①使轨旁ATP接收到的PSD状态为关,这时列车以ATO、SM模式行驶;②列车采用故障RM限速模式行驶,出清相关的区段。
2.2 控制PSD开关
在任何驾驶模式下,列车一占用站台区段,车载ATP就会切断PTI通道,如图1中PTIre-lease,以免由于干扰而给PSD发误动作命令。当列车在ATP指定的停车窗内停下时,车载ATP就会接通PTI通道,同时轨旁ATP给出1个相应的门释放信号,车门允许被打开,PSD也允许被打开。图2画出了开、关PSD命令安全输出原理。
表1定义了开关PSD对应的乘务组号,并指出了相应动作的继电器。
根据各个站的情况,表1中的信息都会作为用户数据,在PTI-MUX系统中配置好,在确定列车是开左门还是右门后,PSD才动作。
1.PSD开控制。当列车门打开时,车载ATO接收到1个车门开信号,经过ATO、PTI处理后,向PSD控制系统发出开门命令信号,然后PSD自动打开。
为了确保PSD不会误动作,车载ATO输出2组不同数字(eg:980982)作为特定的乘务组号开门报文,传给车载PTI处理系统,然后经PTI天线、PTI轨道接收环线或PTIbeacon,最后传到轨旁PTI-MUX,再经PTI-MUX处理后,把980、982二个允许信号分别传给PSDopen1、PSDopen2,它们动作之后,K1、K2也相继动作,最后二路允许信号汇总,K6动作,将有效的“开”PSD命令信号传给PSD控制系统。为了使PSD可靠动作,ATO将连续发“开”PSD命令直到接收到关车门信息。当PSD自动打开后,轨旁ATP就会接收到PSD处于开状态,不允许动车。
2.PSD关控制。如果列车门关了,车载ATO接收到1个车门关信号,经ATO、PTI系统处理之后向PSD控制系统发出关门命令信号,然后PSD自动关闭。
ATO这时将用另2组不同数字(eg:988990)作为特定的乘务组号关门报文,传给PTI处理系统,经过和开门命令同样的线路,最后把988、990二个允许信号分别传给PSDclose1、PSDclose2,它们动作之后,K3、K4也相继动作,最后二路允许信号汇总,K5动作,将有效的“关”PSD命令信号传给PSD控制系统。同样为了使PSD可靠动作,ATO将连续地发“关”PSD命令直到列车动车离开。当车门、PSD关好后,PSD的状态信息就会从“开”变为“关”,同时其他条件也满足时,轨旁ATP就会释放动车命令给列车,列车才可以以ATO、SM模式离站。
3 联动命令的安全性和可靠性分析
1.用特定的乘务组号报文来控制PSD的开关。如表1,只有出现这些特定的乘务组号报文,开关PSD命令才会生效,同时这些乘务组号必须按特定的逻辑顺序排列。
2.从车载ATO系统的IMU100到轨旁的PTI-MUX之间,整个的PTI通道是安全冗余。从信息源(ATO系统)到最后的目的点(PTI-MUX)之间,整个信息的流程是通过一个冗余CRC系统(车载ATP)控制的,如图1。车载ATP是1个二取二的冗余安全系统,它通过1个安全的数字输出来控制PTI的释放,同时也监控PTI释放继电器的状态。当列车在站台区段停在停车窗内时,车载ATP才会释放PTI继电器,接通ATO系统到PTI-MUX系统间的传输通道。
3.信号命令与PSD控制系统间的接口,比如输出继电器的动作,是通过PTI-MUX运行程序来控制的。PTI-MUX系统设置允许最大容错时间为1s。即PTI-MUX系统如果在1s内没有收到列车发“开”或“关”PSD信号,PTI-MUX程序将保持1s输出原来的PSD命令报文;如果超过了1s,程序就将终止输出。
4.可以避免同时输出开、关PSD等误动作命令。从图2可以看出,要有5个继电器动作才能产生1个有效的PSD命令,因此在同一时间出现“开PSD、关PSD”等错误命令的几率几乎为零。
在PTI-MUX与PSD系统间安装的K1、K2、K3、K4这些继电器在开和关之间是互锁的,能够防止PTI多路接收器同时输出“11”等无效组合命令。即使出现了一些无效组合,PTI-MUX软件系统最后将输出“00”给PSD系统,使PSD不会有任何动作。
5.PTI通道硬件故障。PTI通道元件的可靠性要求极高,特别是K1~K6这些电流继电器,触电就会动作,非常灵敏。由于在传输通道中冗余系统的保护和PSD控制命令是由报文中特定的乘务组号产生,因此单个的硬件故障不可能产生任何错误的PSD控制命令。
4 结束语
PSD是地铁安全的又一道屏障,实现信号与PSD联动,既可以节省大量人力物力,也可以节省大量时间,同时安全保障方面又提高到一个新层次,真正实现地铁特有的优势———安全、准点、快捷、高效。
参考文献
1 Mr.Rahn·Generally、Hardware、FunctionalityofPSDSSN:
A25060-X0037-C016-2-7659DSS:M0110085904.Braun-schweig.TSRAMTPB.2003,9.
2 F.V.D.Ohe·MaintenanceManualPTIInterfaceTracksideUnit
DSS:M0110196583V01·00·Braunschweig·TSRAMTPB·2003,6·
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/9053.htm
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