信号系统与屏蔽门系统的逻辑与控制

城市轨道交通研究2009信号系统与屏蔽门系统的逻辑与控制付文刚(中铁第一勘察设计院集团有限公司,710043,西安助理工程师)介绍了城市轨道交通中信号系统与屏蔽门系统的接口方式和工作原理,以及屏蔽门系统在正常运行和各种故障模式运行、列车在不同编组情况时,信号系统对屏蔽门和列车的控制。信号系统与屏蔽门系统之间的联动控制与状态监督,提高了城市轨道交通系统的自动化程度,有利于行车安全,也为无人驾驶系统的发展奠定了基础。城市轨道交通;信号系统;屏蔽门;逻辑控制U231+.6LogicControlofSignalSystemandPlatformScreenDoorsFuWengangAbstractThispaperdescribestheinterfacemodesandworkingprinciplesofthesignalsystemandtheplatformscreendoorsysteminurbanmasstransit,introducesthecontrolofsignalsystemontheplatformscreendoors(PSD)andtrainswhichwillensurethesaftyofpassengersandthenormaloperationoftrains.ThelogiccontrolofsignalsystemandPSDsystemisappliedfordifferentmodes,suchasthenormalmovement,malfunctionmovementandgroupsmovement.Keywordsurbanmasstransit;signalsystem;platformscreendoors;logiccontrolAuthorsaddressChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupLtd.,710043,Xian,China在城市轨道交通中,信号系统作为自动控制系统的重要组成部分,担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的作用。屏蔽门(PSD)设置在轨道交通地下车站站台边缘位置,将轨行区与站台候车区隔离,具有降低空调能耗、保障乘客候车安全、环保、减少噪声及消除活塞风对候车乘客的不适感、提高候车舒适性等功能。随着国家节能政策的实施,屏蔽门系统已经成为现代轨道交通工程的必备设施和重要组成部分。为了实现屏蔽门的自动开关,一般情况下屏蔽门由信号系统进行控制。而要更好地实现无人驾驶技术,就必须实现屏蔽门、列车车门与信号系统之间的联动控制,建立联锁关系。1信号系统与屏蔽门控制系统之间通过安全认证的传输通道连接。接口界面在屏蔽门设备室内屏蔽门中央接口盘外线端子排,采用继电接口方式。屏蔽门系统在每侧站台提供一组接口与信号系统连接,因此,岛式站台和侧式站台有两组接口,一岛两侧式站台有四组接口(如广州地铁1号线与2号线换乘站公园前站)。信号系统向屏蔽门系统发送!开门∀及!关门∀的控制命令,并且该命令一直保持,直到下一次发出改变门状态的命令终止。屏蔽门系统向信号系统提供屏蔽门的状态信息(PSD开门或PSD关闭锁定),一直保持到下一次改变门状态命令时终止。在屏蔽门系统故障时,向信号系统发送!互锁解除∀的信息,以解除互锁关系。2#地铁设计规范∃(GB50157%2003)第16.8.7条规定:信号系统应能控制站台屏蔽门与列车车门的开、闭按预定顺序动作。信号系统中列车自动保护(ATP)子系统负责对屏蔽门状态的连续安全监督,列车自动运行(ATO)子系统负责屏蔽门与车门的同步开、关控制。列车在车站停车,经ATP确认满足停车精度的要求后,才允许ATO向列车门控系统和站台屏蔽门系统发送开门指令。列车需要离开站台时,由ATO自动或人工发出关闭车门和屏蔽门的命令,经ATP确认车门和屏蔽门均已关闭且锁定后才允许起动列车。2.12.1.1控制屏蔽门系统滑动门的打开列车到站停车,ATP子系统确认列车停在允许的误差范围内(&500mm)。若不满足停车精度要求,则屏蔽门和车门均不能打开,允许列车以规定的∋50∋限速(不大于5km/h)后退一定距离(不大于5m)或者依据ATP系统移动授权点的位置前进一定距离,以达到停车精度要求。ATP/ATO车载系统通过车地通信设备PTI环线向车控室发出!列车到站∀持续信息,同时向屏蔽门系统和列车发送开门命令。该命令通过屏蔽门主控机(PEDC)传给门控单元(DCU);DCU收到开门命令后,按顺序执行解锁、开门的操作,同时PEDC停止向信号系统发送!关闭锁定∀的状态信息。开左门或右门应符合站台的位置和运行方向。2.1.2控制屏蔽门系统滑动门的关闭停站时间到,ATP/ATO车载系统通过PEDC向DCU发出关门命令。DCU收到关门命令后,按顺序执行关门、闭锁的操作。在所有的滑动门关闭且锁定后,PEDC给轨旁ATP系统发送全部滑动门!关闭并锁定∀的状态信息,轨旁ATP系统安全可靠收到此信息后,才允许起动列车。若有一个屏蔽门单元没有锁定,屏蔽门系统不能给出闭锁信息。2.22.2.1停站列车的解除互锁当屏蔽门系统发生故障,或屏蔽门已经关闭但因故!关闭并锁定∀的状态信号不能有效地传送给ATP系统时,为了不影响线路的正常运营,由列车司机或授权的站台工作人员在站台端部通过专用钥匙操作位于就地控制盘(PSL)上的转换开关,屏蔽门系统经PEDC向ATP系统发送!互锁解除∀的信号,用以解除屏蔽门系统和信号系统间的互锁关系,ATP系统才允许列车起动离开站台。该信号一直保持到故障修复为止。2.2.2ATP子系统对屏蔽门打开状态时的保护列车准备进站时,信号系统与屏蔽门系统进行联锁。ATP轨旁单元通过故障安全型继电器的接点条件,接收当前屏蔽门的状态并传输给列车。当列车在运行中屏蔽门处于打开状态时,ATP子系统监督并控制列车的安全移动。(1)列车进站时,屏蔽门打开,轨旁ATP会生成一个安全停车点,不让列车驶入相应的车站站台。当列车制动距离小于列车与安全停车点的接近距离时,列车实施正常制动,使列车在停车点前停车。当列车制动距离大于列车与安全停车点的接近距离时,列车则要被实施紧急制动。(2)列车已进入站台区域,收到!PSD关闭∀改变为!PSD开门∀的信息时,车载ATP单元产生一个紧急制动命令使列车停车。(3)列车尚未完全驶离站台区域,收到!PSD关闭∀改变为!PSD开门∀的信息时,车载ATP单元也会产生一个紧急制动命令使列车停车。(4)列车已完全出清站台区域时,信号系统与屏蔽门系统解除联锁关系,这时屏蔽门打开,列车不会产生紧急制动。2.2.3屏蔽门失去关闭状态表示只有在列车不间断地接收到屏蔽门关闭状态信息的情况下,列车才能进入站台区域或从站台区域发车。当因故失去屏蔽门关闭状态表示时,信号系统将封锁相应站台,关闭信号机,不允许列车进、出站,并对正在进站和出站的列车实施紧急制动。2.3不同编组列车在线路上混合运营,信号系统根据列车编组情况给屏蔽门系统发送对应的开、关门控制命令。以4节编组和6节编组列车混跑为例,4节编组列车在站台的停车位置有两种情况,即列车停在站台中央(4节编组列车停在距站台端部1/6处)和发车方向站台的端部。不论哪种情况,只要列车的停车位置确定,信号系统会根据列车编组数向屏蔽门系统发送对应列车编组的开门控制信号;同时,屏蔽门系统向信号系统提供站台全部屏蔽门的!关闭并锁定∀状态信息,信号系统在收到该信息后才允许列车起动。如图1所示。图1运行不同编组列车时信号系统对屏蔽门开、关门控制示意图3列车在ATP停车窗范围内停稳后,列车车门打开。为了防止列车在车门开启的情况下人为地起动(56)∋51∋4È研究报告城市轨道交通研究2009年、学生乘客希望有符合他们经济能力的票,外地来沪乘客希望购买到定期有效的票,地铁车票爱好者希望收集到精美的纪念车票,等等。虽然!一票通∀改造中预留了很多车票类型,但一直没有公开发行。4针对上述一系列问题,运营部门正通过多种途径加以完善或解决。2007年上海轨道交通已经实现了与公交的联乘优惠,实现了交通卡在上海火车站、宜山路、虹口足球场等3个车站的出站换乘,改进了现有清算规则,加强了对售检票设施设备的维护保养,调整了纸硬币兼收售票机与硬币售票机的配置比例等;同时,配合政府部门!公交优先∀战略的推广,推出了敬老卡优惠、公交卡累计优惠等措施。除了以上措施,运营部门还可通过以下工作来提高票务系统的服务水平。4.1,减少人为售票误差,采用无人售票模式是轨道交通网络化运营管理发展的方向。无人售票需要车站服务中心的支撑,乘客在自主购票时遇到困难可通过求助按钮得到票务中心服务人员的帮助。此外,服务中心还提供包括售卡、充资、补票等票务服务,以及车站其他客运服务工作,如问讯、接待投诉、广播、提供便民服务等。4.2,目前,上海轨道交通进出站闸机的阻挡装置全部采用三杆式。经过近10年的使用,上海市民已完全适应使用三杆式闸机。但三杆式闸机的通道宽度狭窄,携带大件行李的乘客难以通过,此时服务人员需开启边门放行,人工回收车票,这与现代化的车站管理很不相适应。采用门式通道可有效解决这一问题。门式闸机的通道宽度可达到1.2m,携带行李的乘客可方便通过。尤其是与机场相连的轨道交通车站,门式宽通道的使用对客流疏散和服务形象的提高都很有帮助。4.3,随着轨道交通客流的增加,运营部门通过不断增加闸机数量来满足客流进出需要。由于车站站体规模无法改变,因此当车站设备数量饱和时,再提高客流通过能力就极其困难。双向通道闸机可有效解决这一问题。在同样的占地面积条件下,双向闸机的通过能力是单向闸机的两倍,而造价只略高一点。上海轨道交通各线路客流的一个明显特征就是潮汐现象,这更适合双向通道闸机的推广与使用。[1]于鑫,王富章.城轨交通自动售检票系统的研究[J].铁路计算机应用,2005(14):30.[2]洪澜.对地铁自动售检票系统单程票解决方案的探讨[J].都市快轨交通,2004(17):13.[3]周向争.上海轨道交通1、2号线检票机改造方案[J].城市轨道交通研究,2007(4):22.[4]伍敏.自动售检票设备应用中存在问题及应对措施的探讨[J].地铁与轻轨,2002(4):36.[5]范恒,陈伟,徐明,等.上海轨道交通3号线一票换乘中央计算机系统改造技术方案[J].城市轨道交通研究,2008(10):28.(收稿日期:2008-12-11)(51)列车,ATP车载单元有一个持续的故障安全输出,切断列车的牵引系统。在列车需要离开站台时,ATP系统接收到屏蔽门系统的!关闭及锁定∀状态信息后,列车牵引系统被释放,车载ATP才允许列车起动。4信号系统与屏蔽门系统之间的联动控制与状态监督,在保证列车和乘客安全的前提下,提高了城市轨道交通系统的自动化程度,在快速、高密度、有序运行的同时提高了服务水平,也为无人驾驶系统的发展奠定了基础。[1]何宗华,汪松滋,何其光.城市轨道交通通信信号系统运行与维修[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.[2]刘承东.屏蔽门子系统在地铁中的应用[J].城市轨道交通研究,2000(1):43.[3]何泳斌,周剑斌,张大华.信号系统与屏蔽门系统接口控制的设计分析[J].城市轨道交通研究,2005(2):46.(收稿日期:2008-04-08)∋56∋