地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)技術淺談

引言

　　地鐵屏蔽門系統(tǒng)是一個典型的機電一體化產(chǎn)品,其沿站臺邊緣布置，將車站站臺與行車隧道區(qū)域隔離開，降低車站空調通風系統(tǒng)的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，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，提高了地鐵的服務水平。

1 系統(tǒng)構成及功能實現(xiàn)

　　1.1 系統(tǒng)構成

　　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)、通訊介質及通訊接口及外圍設備等組成。中央接口盤(PSC)又由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)、兩個單元控制器(PEDC)、接線端子、接口設備及控制配電回路組成。典型站配置一個中央接口盤(PSC)、兩個就地控制盤(PSL)、每扇滑動門一個門控單元(DCU)。

　　1.2 系統(tǒng)控制功能

　　系統(tǒng)級控制是在正常運行模式下由信號系統(tǒng)(SIG)直接對屏蔽門進行控制的方式。在系統(tǒng)級控制方式下，列車到站并停在允許的誤差范圍內時(如：±300mm)，信號系統(tǒng)向屏蔽門每側單元控制器(PEDC)發(fā)送“長/短車開/關門”命令，單元控制器(PEDC)通過門控單元(DCU)對每扇滑動門進行實時控制，實現(xiàn)屏蔽門的系統(tǒng)級控制操作。單元控制器(PEDC)與門控單元(DCU)通過可靠的硬線連接。站臺級控制是由列車駕駛員或站務人員在站臺的就地控制盤(PSL)上對屏蔽門進行“開/關門”的控制方式。當系統(tǒng)級控制不能正常實現(xiàn)時，列車駕駛員或站務人員可在就地控制盤(PSL)上通過“專用鑰匙”及”開/關門按鈕”對屏蔽門進行“開/關門”操作，實現(xiàn)屏蔽門的站臺級控制操作。

　　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，完成每側屏蔽門單元相關信息的集成。包括收集PSC,PSL,IBP 以及屏蔽門電源的信息，屏蔽門故障警報儲存，屏蔽門正常系統(tǒng)運行記錄等。單元控制器(PEDC)與主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)之間的監(jiān)測信號通過可靠的硬線來連接，每個單元控制器(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)，由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)監(jiān)測屏蔽門系統(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)視是通過使用通訊網(wǎng)絡(現(xiàn)場總線)來實現(xiàn)的。每個門控單元(DCU)在網(wǎng)絡上都有一個唯一的地址，工程上，為了便于管理和標識，每個門控單元(DCU)的地址可取決于門控單元(DCU)在站臺上的位置(上/下行線、門單元號)。由主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)監(jiān)測門控單元(DCU)的相關狀態(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)完成整個車站所有門單元的相關信息集成,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，每個門控單元(DCU)的檢測到的對應滑動門的狀態(tài)信息必須通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡與主監(jiān)視系統(tǒng)進行通訊;在整條地鐵線路范圍內，每個車站的主監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)與主控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口建立通訊。

　　鑒于現(xiàn)場總線技術的開放性、互可操作性與互用性、高度分散性及對現(xiàn)場環(huán)境適應性等特性，目前廣泛應用于工業(yè)控制領域，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)絡就使用了現(xiàn)場總線技術。下面以廣州地鐵為例，簡單介紹CANbus現(xiàn)場總線。

　　2.2 CANbus現(xiàn)場總線

　　CAN是控制網(wǎng)絡ControlAreaNetwork的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標準組織制訂為國際標準，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應用在離散控制領域。

　　CAN協(xié)議也是建立在國際標準組織(ISO)的開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)基礎上的，不過，其模型結構只有3層，只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂上層的應用層。其信號傳輸介質為雙絞線，通信速率最高可達 1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達 1 0km/kbps,可掛接設備最多可達 110個。

　　CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡上任何節(jié)點均在任意時刻主動向其它節(jié)點發(fā)送信息，支持點對點、一點對多點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，當出現(xiàn)幾個節(jié)點同時在網(wǎng)絡上傳輸信息時，優(yōu)先級高的節(jié)點可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級低的節(jié)點則主動停止發(fā)送，從而避免了總線沖突。

　　屏蔽門系統(tǒng)中網(wǎng)絡拓撲結構為總線型，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)作為車站重要設備?？紤]到各車控室及控制中心(OCC)能夠有效、科學、合理地對各車站進行管理、調度，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的應急模式的執(zhí)行，必然牽涉到與相關專業(yè)接口問題，接口問題的處理好壞，直接影響了屏蔽門系統(tǒng)功能的實現(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、低壓配電、車站建筑、限界及軌道等都存在接口，以下簡單介紹與主控系統(tǒng)及信號系統(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

結束語

　　屏蔽門系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)。目前，由于屏蔽門控制部分核心技術還需要靠進口，國產(chǎn)化率不高，投資是相當昂貴的。只有發(fā)展、鼓勵一批國內的屏蔽門生產(chǎn)企業(yè)(設計院所)加快核心技術的開發(fā)、研究，培養(yǎng)一支高素質的屏蔽門系統(tǒng)工程師，實現(xiàn)屏蔽門系統(tǒng)國產(chǎn)化，降低造價，相信屏蔽門在我國將會有更加廣泛的應用前景。