深圳地铁信号与屏蔽门控制接口浅析

摘要 在屏蔽门与信号接口功能定义的基础上，分析IZB700M对屏蔽门的控制及监督原理，对其技术特
点、安全可靠性进行初步探讨。

关键词 深圳地铁 屏蔽门 信号 控制及监督 安全可靠性

1 概述

屏蔽门(PSD)是安装于站台边缘、在轨道与站台公共区域之间提供安全可靠隔离、由一系列自动控制
的滑动门组成的屏障。信号ATC系统通过发出“开门”和“关门”信号命令控制列车车门和屏蔽门，实现屏蔽门和列车车门同步动作。

根据《地铁设计规范》[11，对控制接1：3功能的要求主要源白两个方面：一是运营要求，“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”(16 8 7条)；二是安全需要，ATP系统应“为列车车门、站台屏蔽门等的开闭提供安全监控信息”(16．5．1条)，以防止危及行车安全、乘客生命财产安全的事故发生。具体接口功能要求如下：

1. 列车停稳、对准停车窗后，才能打开屏蔽门；
2. 屏蔽门与列车车门同步开门、关门；
3. 屏蔽门关门且锁闭良好，才可以发车；
4. 屏蔽门非正常打开时，列车须紧急停车，或停在站外。

2 功能实现

信号ATC系统——LZB700M连续式列车控制系统实现屏蔽门的控制和监控，包括用于列车自动防(ATP)子系统和列车自动运行(ATO)子系统。ATP子系统使列车按照列车移动许可运行，以保证行车安全；ATO子系统主要负责列车牵引和制动系统的自动控制，以及发出车门、屏蔽门自动打开的命令。

屏蔽门系统通过屏蔽门单元控制器(PEDC)实现对一侧站台屏蔽门进行控制。每侧站台设置一个PEDC，直接与各个门控制单元(DCU)通讯，并实现与ATP／ATO系统的控制接口；ATP／ATO系统发出命令通PTI—MUX传输给站台屏蔽门的PEDC，从而实现屏蔽门自动开门、关门。如图1所示。

图1 ATP／ATO系统对屏蔽门(PSD)的监控原理

ATP通道实现地面到列车信息的传递。ATP轨旁单元采集屏蔽门的状态信息，经FTGS轨道电路发送到钢轨上，通过车底LZB天线的接收，传送给车载ATP单元。PTI通道实现列车到地面信息的通信。ATO通过PTI天线发送屏蔽门控制命令，由地面PTI环线接收，通过PTI—MUX进行处理，经输出继电器实现与屏蔽门控制系统的接口。具体过程如下：

(1)当列车进站停在站台的ATP停车窗内，ATP车载单元释放车门，允许打开列车车门；同时ATP车载
单元激活“PTI释放”，打开PTI通道。当列车车门打开时，ATO通过PTI通道同步发送“开门”信号到PEDC，实现接121功能A的要求。

(2)PEDC接收到“开门”指令后，向各个DCU单元发出“打开允许”指令，然后再发出“开门”指令，各个DCU同时打开同侧的所有门单元。列车关门时，ATO通过PTI通道同步发出“关门”信号到PEDC。PEDC停止向各个DCU单元发送的“打开允许”信号，DCU就准备好关门，PEDC停止发送“开门”指令，各个DCU同时关闭同侧的所有门单元，实现接口功能B的要求。

(3)当所有门单元都关好且锁闭后，PEDC发出一个“关门且锁闭”信号给ATP轨旁单元。ATP轨旁单元通过ATP通道将屏蔽门“关门且锁闭”信号发送给ATP车载单元，ATP车载单元接收到正确状态信息后，取消当前停车点，允许列车发车，实现接口功能C的要求。

(4)为实现接口功能D，在屏蔽门处于正常关闭状态时，ATP轨旁单元连续不断地监测PSD的门状态信息。当屏蔽门出现非正常打开时，为兼顾安全和效率，根据行驶列车所处的不同位置，ATP／ATO系统对列车的控制也不同。具体情况如图2所示。

图2 PSD打开时ATP／ATO系统对列车的控制

当屏蔽门打开时，ATP轨旁单元会建立一个安全停车点，防护相应站台区域，使列车不能驶入站台(例
1、例2)。例1中，列车在安全停车点前方停车；在例2中，因列车已接近进站，越过安全停车点，ATP车载单元速度监督功能触发了紧急制动。

列车驶入站台区域，这时如果PSD状态变为“PSD开门”，ATP车载单元将触发一个紧急制动(例3、例4)。例4是列车从车站发车的情况，因列车的尾部尚未出清站台区域，同样也产生了紧急制动。

例5中，由于列车已完全离开了站台区域，列车的运动对站台区域没有安全威胁，因此“PSD开门”的状态不影响发出列车的运行。

3 安全可靠性分析

在ATO报文传输的各个过程，均使用CRC校验防护。为防止某个部件的单个故障引起PSD误动作，在ATO、IMU 100和PTI MUX中采用了多种安全防护措施。

(1)PSD控制命令由特殊的乘务员编号组成(9808～990”)，通过ATO报文中的“乘务员字段”发送到地面。这部分编号专用于PSD控制命令。在PTI轨旁单元(PTI MUX)中，设置相对应的输出继电器，用于执行PSD控制命令，实现信号与PSD控制系统的接口。

(2)软硬件冗余。使用两个编码数字执行一条开门指令，分别控制两个输出继电器，提高接口安全性能。ATO报文发送两个不同的PSD编码命令(例如980”和982”，代表“PSD开”命令)。报文通过PTI天
线传送到PTI轨旁单元PTI MUX，驱动PTI MUX中两个不同的输出继电器“PSD开门1”和“PSD开门2”(见图3)。关门控制命令的原理相类似。

图3胛I轨旁单元控制原理图

(3)报文动态刷新以保持有效的指令。输出继电器是“PSD开门”命令的接口，输出继电器保持时间为
1 S，在这期间，如果没有收到正确的ATO报文刷新信息，输出继电器将落下。因此，ATO必须按特定的PSD编码不停地发送数字报文，并按照特定的逻辑顺序，才能够产生连续稳定的PSD控制命令。

(4)ATP车载单元控制PTI通道物理连接。车载ATP单元通过控制“PTI释放”信号，实现ATO到PTI传输通道的控制。只有在列车驶入站台区域，且停稳在停车窗内，ATP才输出“PTI释放”信号，从而打开
PTI传输通道(见图1)。在任何其它情况下，lMUl00与PTI天线之间是物理断开的。换句话说，地面PTI环线只能收到正确方向、正确停站位置的列车发出的报文信息。当列车从站台发车时，ATP车载单元取消“PTI释放”信号，从而关闭PTI通道。

(5)防止邻线交叉干扰。列车PTI天线在任何方向的有效传输范围只有50 cm，邻线列车PTI天线的相互距离远大于1 m，不可能与PTI环线发生数据交叉传输，因此邻线PTI天线不会对PSD控制产生交叉干扰。

(6)使用故障一安全型继电器进行逻辑判断。ATO的每一条控制指令(“PSD开门”或“PSD关门”)都要经过PTI—MUX中的4个继电器共同进行逻辑判断，任何一个继电器发生故障，都会导致输出无效PSD控制指令。见图3、表1。

表1 PTI—MUX输出继电器的逻辑分析表

PTI—MUX的安全失效率指标是1 0_’。／h，接口系统的MTBF(平均故障间隔时间)为35 000 h，满足EN 501 26(欧洲铁路标准RAMS)中SIL 2(安全要求级别2)的要求，获得德国第三方评估机构安全认证。

参考文献

[1]北京城建设计研究总院．(二B 50157--2003地铁设计规范
[S]．北京：中国计划出版社，2003．
[2]王珩．浅谈地铁屏蔽门电气控制系统『J]．地铁与轻轨，
2003(5)．

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