地鐵屏蔽門(mén)控制系統技術(shù)淺談

引言

　　地鐵屏蔽門(mén)系統是一個(gè)典型的機電一體化產(chǎn)品,其沿站臺邊緣布置，將車(chē)站站臺與行車(chē)隧道區域隔離開(kāi)，降低車(chē)站空調通風(fēng)系統的運行能耗。同時(shí)減少了列車(chē)運行噪音和活塞風(fēng)對車(chē)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(chē)環(huán)境，提高了地鐵的服務(wù)水平。

1 系統構成及功能實(shí)現

　　1.1 系統構成

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

　　1.2 系統控制功能

　　系統級控制是在正常運行模式下由信號系統(SIG)直接對屏蔽門(mén)進(jìn)行控制的方式。在系統級控制方式下，列車(chē)到站并停在允許的誤差范圍內時(shí)(如：±300mm)，信號系統向屏蔽門(mén)每側單元控制器(PEDC)發(fā)送“長(cháng)/短車(chē)開(kāi)/關(guān)門(mén)”命令，單元控制器(PEDC)通過(guò)門(mén)控單元(DCU)對每扇滑動(dòng)門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現屏蔽門(mén)的系統級控制操作。單元控制器(PEDC)與門(mén)控單元(DCU)通過(guò)可靠的硬線(xiàn)連接。站臺級控制是由列車(chē)駕駛員或站務(wù)人員在站臺的就地控制盤(pán)(PSL)上對屏蔽門(mén)進(jìn)行“開(kāi)/關(guān)門(mén)”的控制方式。當系統級控制不能正常實(shí)現時(shí)，列車(chē)駕駛員或站務(wù)人員可在就地控制盤(pán)(PSL)上通過(guò)“專(zhuān)用鑰匙”及”開(kāi)/關(guān)門(mén)按鈕”對屏蔽門(mén)進(jìn)行“開(kāi)/關(guān)門(mén)”操作，實(shí)現屏蔽門(mén)的站臺級控制操作。

　　1.3 監視功能

　　主監視系統(MMS)是中央接口盤(pán)(PSC)核心部分，完成每側屏蔽門(mén)單元相關(guān)信息的集成。包括收集PSC,PSL,IBP 以及屏蔽門(mén)電源的信息，屏蔽門(mén)故障警報儲存，屏蔽門(mén)正常系統運行記錄等。單元控制器(PEDC)與主監視系統(MMS)之間的監測信號通過(guò)可靠的硬線(xiàn)來(lái)連接，每個(gè)單元控制器(PEDC)將為主監視系統(MMS)的邏輯輸入模塊提供其操作狀態(tài)(邏輯電平信號)，由主監視系統(MMS)監測屏蔽門(mén)系統的基本操作狀態(tài)。門(mén)控單元(DCU)與主監視系統(MMS)之間的監視是通過(guò)使用通訊網(wǎng)絡(luò )(現場(chǎng)總線(xiàn))來(lái)實(shí)現的。每個(gè)門(mén)控單元(DCU)在網(wǎng)絡(luò )上都有一個(gè)唯一的地址，工程上，為了便于管理和標識，每個(gè)門(mén)控單元(DCU)的地址可取決于門(mén)控單元(DCU)在站臺上的位置(上/下行線(xiàn)、門(mén)單元號)。由主監視系統(MMS)監測門(mén)控單元(DCU)的相關(guān)狀態(tài)信息。

2 系統信息集成

　　2.1 概述

　　如前所述，屏蔽門(mén)控制系統必須完成控制和監視兩項基本功能，門(mén)控單元(DCU)完成每扇門(mén)的具體控制功能，而主監視系統(MMS)完成整個(gè)車(chē)站所有門(mén)單元的相關(guān)信息集成,并提供與主控系統接口的界面，完成屏蔽門(mén)系統的監視功能。在車(chē)站范圍內，每個(gè)門(mén)控單元(DCU)的檢測到的對應滑動(dòng)門(mén)的狀態(tài)信息必須通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與主監視系統進(jìn)行通訊;在整條地鐵線(xiàn)路范圍內，每個(gè)車(chē)站的主監視系統(MMS)與主控系統通過(guò)以太網(wǎng)接口建立通訊。

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

　　2.2 CANbus現場(chǎng)總線(xiàn)

　　CAN是控制網(wǎng)絡(luò )ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早由德國B(niǎo)OSCH公司推出，用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線(xiàn)規范現已被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(lǐng)域。

　　CAN協(xié)議也是建立在國際標準組織(ISO)的開(kāi)放系統互連參考模型(OSI)基礎上的，不過(guò)，其模型結構只有3層，只取OSI底層的物理層、數據鏈路層和頂上層的應用層。其信號傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)，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(gè)。

　　CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任何節點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動(dòng)向其它節點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數據。它采用總線(xiàn)仲裁技術(shù)，當出現幾個(gè)節點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò )上傳輸信息時(shí)，優(yōu)先級高的節點(diǎn)可繼續傳輸數據，而優(yōu)先級低的節點(diǎn)則主動(dòng)停止發(fā)送，從而避免了總線(xiàn)沖突。

　　屏蔽門(mén)系統中網(wǎng)絡(luò )拓撲結構為總線(xiàn)型，物理層為EIA-RS232C/RS485協(xié)議，使用雙絞線(xiàn)。

3 系統外接口處理

　　屏蔽門(mén)系統作為車(chē)站重要設備?？紤]到各車(chē)控室及控制中心(OCC)能夠有效、科學(xué)、合理地對各車(chē)站進(jìn)行管理、調度，屏蔽門(mén)系統必須與車(chē)站其他系統建立密切的聯(lián)系，配合車(chē)站及控制中心完成相應的應急模式的執行，必然牽涉到與相關(guān)專(zhuān)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(mén)系統功能的實(shí)現及在緊急情況下乘客及工作人員的安全。屏蔽門(mén)系統與主控、信號、低壓配電、車(chē)站建筑、限界及軌道等都存在接口，以下簡(jiǎn)單介紹與主控系統及信號系統的接口處理。

　　3.1 屏蔽門(mén)系統與主控系統(MCS)的接口

　　屏蔽門(mén)系統與主控系統接口共兩種類(lèi)型：以太網(wǎng)接口(PSD/MCS.1)及硬線(xiàn)接(PSD/MCS.2)。如下圖1所示

　　圖1 接口位置圖

結束語(yǔ)

　　屏蔽門(mén)系統是一個(gè)復雜的系統。目前，由于屏蔽門(mén)控制部分核心技術(shù)還需要靠進(jìn)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(mén)生產(chǎn)企業(yè)(設計院所)加快核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究，培養一支高素質(zhì)的屏蔽門(mén)系統工程師，實(shí)現屏蔽門(mén)系統國產(chǎn)化，降低造價(jià)，相信屏蔽門(mén)在我國將會(huì )有更加廣泛的應用前景。