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    屏蔽門(Ｐｌａｔｆｏｒｍｓｃｒｅｅｎｄｏｏｒｓ,簡(jiǎn)稱ＰＳＤ)系統(tǒng)是現(xiàn)代化軌道交通工程的必備設(shè)施,它沿軌道交通站臺(tái)邊緣設(shè)置,將軌道區(qū)與站臺(tái)候車區(qū)隔離,具有節(jié)能、環(huán)保和安全等功能。安裝屏蔽門系統(tǒng)后,不僅可以防止乘客跌落軌道而發(fā)生危險(xiǎn),確保乘客安全,減少人為引起的停車延誤,提高列車準(zhǔn)點(diǎn)率,而且可以減少站臺(tái)區(qū)與軌道區(qū)之間冷熱氣流的交換,從而降低環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗,節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。

　　 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)相結(jié)合是屏蔽門系統(tǒng)工程的重要環(huán)節(jié)。此外,要更好地確保乘客的安全以及奠定無(wú)人駕駛的技術(shù)基礎(chǔ),就必須實(shí)現(xiàn)屏蔽門與列車車門的連動(dòng),并確保屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的列車自動(dòng)防護(hù)(ＡＴＰ)之間建立聯(lián)鎖關(guān)系。根據(jù)世界各城市軌道交通工程的成功先例,屏蔽門普遍由信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。廣州于2004年10月開始對(duì)正在運(yùn)營(yíng)的地鐵1號(hào)線加裝屏蔽門系統(tǒng)。該項(xiàng)工程預(yù)計(jì)總投資金額為1.484億元人民幣,是目前我國(guó)最大的一項(xiàng)軌道交通屏蔽門系統(tǒng)工程。本文主要對(duì)廣州地鐵2號(hào)線及1號(hào)線加裝屏蔽門系統(tǒng)工程中的西門子信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口進(jìn)行分析。

     1　屏蔽門系統(tǒng)所需信號(hào)系統(tǒng)的條件及功能

　　(1) 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口僅考慮線路上的列車的正向運(yùn)行,但要滿足屏蔽門對(duì)停車精度的要求。只有停車精度要求被滿足,信號(hào)系統(tǒng)才允許自動(dòng)或人工向列車和站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)送開門命令。目前,用于廣州地鐵2號(hào)線的ＬＺＢ700Ｍ型中,ＡＴＰ和ＡＴＯ(列車自動(dòng)運(yùn)行)系統(tǒng)是由德國(guó)西門子公司提供的,其列車定點(diǎn)停車的精度ＡＴＯ系統(tǒng)為±0.3ｍ,成功率99.99%,ＡＴＰ系統(tǒng)為±0.5ｍ,已滿足屏蔽門對(duì)停車精度的要求。廣州地鐵1號(hào)線同樣采用ＬＺＢ700Ｍ型ＡＴＰ、ＡＴＯ,目前列車停車的精度ＡＴＯ系統(tǒng)為±0.5ｍ,成功率99.5%,ＡＴＰ系統(tǒng)為±1ｍ。由此可見,要安裝屏蔽門首先必須改善列車的停車狀況,停車精度至少要達(dá)到ＡＴＯ系統(tǒng)為±0.4ｍ,成功率99.5%,ＡＴＰ系統(tǒng)為±0.5ｍ的要求;并要保證在列車停車精度為±400ｍｍ情況下,列車乘客門凈開度≥1200ｍｍ(屏蔽門門開寬度為2000ｍｍ)。

　　(2)只有屏蔽門關(guān)閉的情況下列車才能運(yùn)行。ＡＴＰ軌旁單元通過故障安全型繼電器輸入接點(diǎn)接收當(dāng)前屏蔽門的狀態(tài)(ＰＳＤ開門或ＰＳＤ關(guān)門)。如果屏蔽門是開門狀態(tài),ＡＴＰ軌旁單元會(huì)設(shè)置一個(gè)安全停車點(diǎn),不讓任何列車駛?cè)胂鄳?yīng)的車站站臺(tái)。
 
　　(3)ＰＳＤ的狀態(tài)通過ＡＴＰ報(bào)文傳輸給列車。當(dāng)列車接近運(yùn)營(yíng)停車點(diǎn),且屏蔽門的狀態(tài)由“ＰＳＤ關(guān)閉”變化為“ＰＳＤ開門”時(shí),ＡＴＰ軌旁單元會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)讓列車停車。

　　(4)確保當(dāng)列車停在停車窗位置范圍內(nèi)時(shí)才連通列車到軌旁的通信通道。當(dāng)列車在站臺(tái)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí),ＡＴＰ通過不激活“ＰＴＩ(ｐｏｓｉｔｉｖｅｔｒａｉｎｉｄｅｎｔｉｆｉ ｃａｔｉｏｎ,有車標(biāo)志)釋放”切斷ＰＴＩ通道。如果列車停到指定的ＡＴＰ停車窗位置時(shí),則通過ＡＴＰ激活“ＰＴＩ釋放”讓ＰＴＩ通道連通。當(dāng)列車車門打開時(shí),這些報(bào)文會(huì)通過ＰＴＩ通道傳輸?shù)杰壟詥卧?屏蔽門會(huì)隨之而打開。

　　(5)屏蔽門控制系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)提供全部門“關(guān)閉及鎖定”和“互鎖解除”信息,接口采用安全型干接點(diǎn)雙斷硬線連接,接口分界點(diǎn)在屏蔽門控制設(shè)備外的線端子排。

　　(6)列車在ＡＴＰ停車窗范圍內(nèi)停穩(wěn)后,ＡＴＰ車載單元會(huì)發(fā)出打開列車車門的信號(hào)。當(dāng)列車車門打開,ＡＴＰ車載單元一個(gè)持續(xù)的故障安全輸出則會(huì)切斷列車的牽引系統(tǒng)。這是為了防止列車在車門開啟的情況下人為地啟動(dòng)列車。
 
　　(7)ＰＴＩ ＭＵＸ(ＰＴＩｔｒａｃｋｓｉｄｅｕｎｉｔ)根據(jù)接收來(lái)的2個(gè)不同的ＰＳＤ編碼(對(duì)應(yīng)ＰＳＤ開門的編碼)驅(qū)動(dòng)2個(gè)繼電器輸出,它們是表示“ＰＳＤ開門”命令的接口。為了產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的控制信號(hào),ＡＴＯ需不斷發(fā)送“ＰＳＤ開門”命令,直到屏蔽門被請(qǐng)求關(guān)閉為止。

　　(8)如果列車車門關(guān)閉(人工或自動(dòng)),屏蔽門也隨之關(guān)閉,這些報(bào)文會(huì)通過ＰＴＩ通道傳輸?shù)杰壟詥卧Ｄ壳皬V州1、2號(hào)線列車只有人工關(guān)閉車門功能。    

　　(9)ＡＴＰ車載單元在關(guān)閉車門的同時(shí),輸出關(guān)閉屏蔽門命令。只有收到列車車門關(guān)閉好,且通過ＡＴＰ報(bào)文接收到屏蔽門的“關(guān)閉及鎖定狀態(tài)”信息后,列車牽引系統(tǒng)才被釋放,ＡＴＰ才允許啟動(dòng)列車。

　　(10)開左門或開右門應(yīng)與站臺(tái)的位置和列車運(yùn)行方向相符合。如在換乘站(如公園前站),屏蔽門的開關(guān)要根據(jù)有利于乘客導(dǎo)向的原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì):先開下客側(cè)的屏蔽門,后開上客側(cè)的屏蔽門。

　　(11)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)生故障,或屏蔽門實(shí)際已關(guān)閉但因故不能有效地把“關(guān)閉及鎖定狀態(tài)”信號(hào)傳送給ＡＴＰ系統(tǒng)時(shí),司機(jī)只有按“ＰＳＤ互鎖解除”按鈕,屏蔽門系統(tǒng)才能給ＡＴＰ系統(tǒng)送出“互鎖解除”的信號(hào),用以切斷屏蔽門系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)間的聯(lián)鎖關(guān)系,ＡＴＰ才允許啟動(dòng)列車。且司機(jī)必須在每次發(fā)車前都按下“ＰＳＤ互鎖解除”按鈕,直到故障修復(fù)為止。

　　(12)屏蔽門系統(tǒng)應(yīng)為每側(cè)站臺(tái)提供一組接口與信號(hào)系統(tǒng)連接,因此,島式站臺(tái)和側(cè)式站臺(tái)有兩組接口,一島兩側(cè)式站臺(tái)有四組接口(如公園前站)。  

　　(13)由于廣州地鐵1、2號(hào)線的列車編組方式相同,在信號(hào)系統(tǒng)中沒有考慮采用不同的列車編組來(lái)開啟對(duì)應(yīng)的屏蔽門。

　　2 信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口控制

    2.1 接口信號(hào)描述     

　　信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門控制系統(tǒng)之間使用信號(hào)控制電纜連接,使用繼電、雙斷、安全型干接點(diǎn)等方式的接口電路。兩系統(tǒng)接口信號(hào)的描述見表1。

　　2.2 ＡＴＰ子系統(tǒng)對(duì)ＰＳＤ打開狀態(tài)時(shí)的保護(hù)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)
     
　　屏蔽門的狀態(tài)通過ＡＴＰ報(bào)文傳輸給列車。ＡＴＰ子系統(tǒng)在屏蔽門不同的打開情況下監(jiān)督列車的移動(dòng),并最終控制列車導(dǎo)向安全。其出現(xiàn)的情

　　圖1中:情況1和2若ＰＳＤ打開,軌旁ＡＴＰ會(huì)生成一個(gè)安全停車點(diǎn)讓列車不能進(jìn)入相應(yīng)車站的站臺(tái)。在情況1中,當(dāng)列車制動(dòng)距離小于列車與安全停車點(diǎn)的接近距離時(shí),列車實(shí)施正常制動(dòng)讓列車在停車點(diǎn)前停車。而在情況2中,當(dāng)列車制動(dòng)距離大于列車與安全停車點(diǎn)的接近距離時(shí),列車則要被實(shí)施緊急制動(dòng)。在情況3中,列車在站臺(tái)區(qū)域移動(dòng),同時(shí)收到“ＰＳＤ關(guān)閉”改變?yōu)椤埃校樱拈_門”的信息時(shí),車載ＡＴＰ單元會(huì)產(chǎn)生一個(gè)緊急制動(dòng)。同樣,在情況4中,車載ＡＴＰ單元也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)緊急制動(dòng),這是因?yàn)榱熊囄膊窟€在站臺(tái)區(qū)域內(nèi)。在情況5中,列車已出清站臺(tái)區(qū)域時(shí)ＰＳＤ打開,這時(shí)列車不會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)。通過上述的5種情況,確保在ＰＳＤ打開的情況下禁止列車在站臺(tái)區(qū)段移動(dòng),防止危及乘客的安全。

     2.3 接口硬線連接的安全設(shè)計(jì)     

     簡(jiǎn)單的故障會(huì)導(dǎo)致屏蔽門錯(cuò)誤地開、關(guān)門,這是必須要防止的。現(xiàn)說(shuō)明接口故障的安全設(shè)計(jì)。2.3.1 ＰＴＩＭＵＸ和ＰＳＤ控制器之間的繼電器盒 ＰＴＩ ＭＵＸ和ＰＳＤ控制器之間采用繼電器進(jìn)行隔離,防止電氣干擾影響信號(hào)系統(tǒng)。同時(shí)為提高安全性,接口電路采用4線雙切線路。一個(gè)正常的ＰＳＤ命令是由4個(gè)ＰＴＩＭＵＸ輸出繼電器組合確定的,可以避免“ＰＳＤ開門”和“ＰＳＤ關(guān)門”兩個(gè)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。這些繼電器會(huì)安裝在ＰＴＩ ＭＵＸ上,通過復(fù)合的接點(diǎn)關(guān)系防止“ＰＳＤ開門”和“ＰＳＤ關(guān)門”命令的錯(cuò)誤輸出。其原理見圖2。繼電器盒的繼電器輸出狀態(tài)與邏輯結(jié)果見表2。

通過其繼電器控制電路邏輯結(jié)果分析,16種繼電器可能的動(dòng)作組合中,只有2種組合會(huì)產(chǎn)生正確的輸出(ＰＳＤ開門和ＰＳＤ關(guān)門)。這樣的設(shè)計(jì)也是為了防止繼電器失誤而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出命令。

2.3.1 報(bào)文容錯(cuò)     

　　車載ＡＴＯ通過ＰＴＩ信標(biāo)到ＰＴＩ-ＭＵＸ的整個(gè)傳輸通道的報(bào)文都有ＣＲＣ(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))進(jìn)行校驗(yàn)。另外,列車停在停車窗位置范圍時(shí),整個(gè)ＰＴＩ傳輸通道才連通,以確保其它情況下沒有任何的報(bào)文接收,影響到ＰＳＤ的功能。

　　2.4 兩側(cè)都有屏蔽門的設(shè)計(jì)  
   
    該情況是列車可以打開左側(cè)、右側(cè)或者同時(shí)都要打開兩側(cè)車門的情況。 
    
　　這里使用了6個(gè)繼電器,其功能分別是:允許開門,允許關(guān)門,兩側(cè)門都開,開左門,開右門,關(guān)閉所有門。通過這6個(gè)繼電器的接點(diǎn)組合控制ＰＳＤ的命令輸出:①開右側(cè)屏蔽門,允許開門和開右門的繼電器吸起;②開左側(cè)屏蔽門,允許開門和開左門的繼電器吸起;③開兩側(cè)屏蔽門,允許開門和兩側(cè)門都開的繼電器吸起;④關(guān)閉屏蔽門,允許關(guān)門和關(guān)閉所有門的繼電器吸起。繼電器的輸出狀態(tài)和邏輯結(jié)果見表3。

　　如表3所述,只有上述的情況會(huì)產(chǎn)生命令輸出,其它的組合是無(wú)效的。通過其繼電器的互鎖關(guān)系,確保不會(huì)因繼電器錯(cuò)誤動(dòng)作產(chǎn)生有效的屏蔽門控制命令。如在公園前站這個(gè)需要兩側(cè)開門的換乘站,在設(shè)計(jì)上要考慮屏蔽門對(duì)乘客的導(dǎo)向作用,兩側(cè)屏蔽門要先開下客門再開上客門,而關(guān)門時(shí)要先關(guān)下客門再關(guān)上客門。這就需要在車載軟件中設(shè)置兩側(cè)車門的開關(guān)延時(shí)時(shí)間。同樣兩側(cè)屏蔽門開關(guān)的時(shí)間也應(yīng)作對(duì)應(yīng)的設(shè)置。

　　2.5 車門與屏蔽門的同步  
   
　　屏蔽門和列車車門的開門時(shí)間,會(huì)在小于1ｓ內(nèi)同步啟動(dòng)。屏蔽門和列車門關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)大致相同。同步要求的延誤,主要是因?yàn)閱?dòng)指令要從信號(hào)系統(tǒng)的車載設(shè)備傳送到信號(hào)系統(tǒng)的地面設(shè)備,傳送過程中會(huì)產(chǎn)生延誤。關(guān)門同步實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。列車車門及屏蔽門收到關(guān)門命令也不是立即關(guān)閉的，而是都有一個(gè)延時(shí)時(shí)間。根據(jù)實(shí)際情況各自確定一個(gè)關(guān)門的延時(shí)時(shí)間即可。

　　3 結(jié)語(yǔ)    
 
　　屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)合提高了屏蔽門的自動(dòng)性和安全性,在保證列車和乘客安全,實(shí)現(xiàn)快速、高密度、有序運(yùn)行等功能的同時(shí),為乘客提供了一個(gè)舒適安全的乘車環(huán)境。通過了解信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)之間的控制與監(jiān)督,就能更深入了解屏蔽門系統(tǒng)的運(yùn)作過程。