地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)技術(shù)淺談

引言

　　地鐵屏蔽門系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,其沿站臺(tái)邊緣布置，將車站站臺(tái)與行車隧道區(qū)域隔離開(kāi)，降低車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。同時(shí)減少了列車運(yùn)行噪音和活塞風(fēng)對(duì)車站的影響，防止人員跌落軌道產(chǎn)生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環(huán)境，提高了地鐵的服務(wù)水平。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及功能實(shí)現(xiàn)

　　1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　屏蔽門控制系統(tǒng)主要由中央接口盤(PSC)、就地控制盤(PSL)、門控單元(DCU)、通訊介質(zhì)及通訊接口及外圍設(shè)備等組成。中央接口盤(PSC)又由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)、兩個(gè)單元控制器(PEDC)、接線端子、接口設(shè)備及控制配電回路組成。典型站配置一個(gè)中央接口盤(PSC)、兩個(gè)就地控制盤(PSL)、每扇滑動(dòng)門一個(gè)門控單元(DCU)。

　　1.2 系統(tǒng)控制功能

　　系統(tǒng)級(jí)控制是在正常運(yùn)行模式下由信號(hào)系統(tǒng)(SIG)直接對(duì)屏蔽門進(jìn)行控制的方式。在系統(tǒng)級(jí)控制方式下，列車到站并停在允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)(如：±300mm)，信號(hào)系統(tǒng)向屏蔽門每側(cè)單元控制器(PEDC)發(fā)送“長(zhǎng)/短車開(kāi)/關(guān)門”命令，單元控制器(PEDC)通過(guò)門控單元(DCU)對(duì)每扇滑動(dòng)門進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)屏蔽門的系統(tǒng)級(jí)控制操作。單元控制器(PEDC)與門控單元(DCU)通過(guò)可靠的硬線連接。站臺(tái)級(jí)控制是由列車駕駛員或站務(wù)人員在站臺(tái)的就地控制盤(PSL)上對(duì)屏蔽門進(jìn)行“開(kāi)/關(guān)門”的控制方式。當(dāng)系統(tǒng)級(jí)控制不能正常實(shí)現(xiàn)時(shí)，列車駕駛員或站務(wù)人員可在就地控制盤(PSL)上通過(guò)“專用鑰匙”及”開(kāi)/關(guān)門按鈕”對(duì)屏蔽門進(jìn)行“開(kāi)/關(guān)門”操作，實(shí)現(xiàn)屏蔽門的站臺(tái)級(jí)控制操作。

　　1.3 監(jiān)視功能

　　主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)是中央接口盤(PSC)核心部分，完成每側(cè)屏蔽門單元相關(guān)信息的集成。包括收集PSC,PSL,IBP 以及屏蔽門電源的信息，屏蔽門故障警報(bào)儲(chǔ)存，屏蔽門正常系統(tǒng)運(yùn)行記錄等。單元控制器(PEDC)與主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)之間的監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)可靠的硬線來(lái)連接，每個(gè)單元控制器(PEDC)將為主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)的邏輯輸入模塊提供其操作狀態(tài)(邏輯電平信號(hào))，由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)監(jiān)測(cè)屏蔽門系統(tǒng)的基本操作狀態(tài)。門控單元(DCU)與主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)之間的監(jiān)視是通過(guò)使用通訊網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)場(chǎng)總線)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)門控單元(DCU)在網(wǎng)絡(luò)上都有一個(gè)唯一的地址，工程上，為了便于管理和標(biāo)識(shí)，每個(gè)門控單元(DCU)的地址可取決于門控單元(DCU)在站臺(tái)上的位置(上/下行線、門單元號(hào))。由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)監(jiān)測(cè)門控單元(DCU)的相關(guān)狀態(tài)信息。

2 系統(tǒng)信息集成

　　2.1 概述

　　如前所述，屏蔽門控制系統(tǒng)必須完成控制和監(jiān)視兩項(xiàng)基本功能，門控單元(DCU)完成每扇門的具體控制功能，而主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)完成整個(gè)車站所有門單元的相關(guān)信息集成,并提供與主控系統(tǒng)接口的界面，完成屏蔽門系統(tǒng)的監(jiān)視功能。在車站范圍內(nèi)，每個(gè)門控單元(DCU)的檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)滑動(dòng)門的狀態(tài)信息必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)與主監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行通訊;在整條地鐵線路范圍內(nèi)，每個(gè)車站的主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)與主控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)接口建立通訊。

　　鑒于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開(kāi)放性、互可操作性與互用性、高度分散性及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性等特性，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，并取得了良好的效果，在屏蔽門系統(tǒng)中主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)與門控單元(DCU)的通訊網(wǎng)絡(luò)就使用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。下面以廣州地鐵為例，簡(jiǎn)單介紹CANbus現(xiàn)場(chǎng)總線。

　　2.2 CANbus現(xiàn)場(chǎng)總線

　　CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。

　　CAN協(xié)議也是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)基礎(chǔ)上的，不過(guò)，其模型結(jié)構(gòu)只有3層，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂上層的應(yīng)用層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá) 1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 1 0km/kbps,可掛接設(shè)備最多可達(dá) 110個(gè)。

　　CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。它采用總線仲裁技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)則主動(dòng)停止發(fā)送，從而避免了總線沖突。

　　屏蔽門系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型，物理層為EIA-RS232C/RS485協(xié)議，使用雙絞線。

3 系統(tǒng)外接口處理

　　屏蔽門系統(tǒng)作為車站重要設(shè)備?？紤]到各車控室及控制中心(OCC)能夠有效、科學(xué)、合理地對(duì)各車站進(jìn)行管理、調(diào)度，屏蔽門系統(tǒng)必須與車站其他系統(tǒng)建立密切的聯(lián)系，配合車站及控制中心完成相應(yīng)的應(yīng)急模式的執(zhí)行，必然牽涉到與相關(guān)專業(yè)接口問(wèn)題，接口問(wèn)題的處理好壞，直接影響了屏蔽門系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及在緊急情況下乘客及工作人員的安全。屏蔽門系統(tǒng)與主控、信號(hào)、低壓配電、車站建筑、限界及軌道等都存在接口，以下簡(jiǎn)單介紹與主控系統(tǒng)及信號(hào)系統(tǒng)的接口處理。

　　3.1 屏蔽門系統(tǒng)與主控系統(tǒng)(MCS)的接口

　　屏蔽門系統(tǒng)與主控系統(tǒng)接口共兩種類型：以太網(wǎng)接口(PSD/MCS.1)及硬線接(PSD/MCS.2)。如下圖1所示

　　圖1 接口位置圖

結(jié)束語(yǔ)

　　屏蔽門系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。目前，由于屏蔽門控制部分核心技術(shù)還需要靠進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率不高，投資是相當(dāng)昂貴的。只有發(fā)展、鼓勵(lì)一批國(guó)內(nèi)的屏蔽門生產(chǎn)企業(yè)(設(shè)計(jì)院所)加快核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究，培養(yǎng)一支高素質(zhì)的屏蔽門系統(tǒng)工程師，實(shí)現(xiàn)屏蔽門系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，降低造價(jià)，相信屏蔽門在我國(guó)將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用前景。