地铁信号与屏蔽门联动控制系统分析_工程论文

    摘要:结合广州地铁详细地介绍了地铁信号与屏蔽门联动控制系统的组成、功能,分析了其原理和联动的安全性、可靠性,并指出了在实际运行中的重要性。
    关键词:pti多路接收器,屏蔽门,乘务组号
    1 信号与屏蔽门联动系统组成
    广州地铁2号线屏蔽门(psd)是由连续的列车控制系统(atc)监督和控制。它由车载设备和轨旁设备共同实施,组成联动系统。具体包括:车载设备fzg、轨道电路ftgs、轨旁列车自动防护系统atp-stg、列车位置识别多路接收器pti-mux、屏蔽门psd,其示意图如图1所示。
    atp-stg用于轨旁设备到车载系统间的单向通信,主要监督psd状态;ftgs用于传递psd状态报文;pti线路系统用于车载系统到轨旁系统间的单向通信,传输psd开关控制命令和列车的目的地号、车次号、乘务组号等。
    站台psd的开关门命令是由特定的ato乘务组号报文组成(eg:980982),通过pti线路系统处理后传递到安全输出继电器,经安全输出继电器动作,传送到psd控制系统。
    2 信号与屏蔽门联动系统功能
    2.1 监督psd状态
    轨旁atp通过故障-安全输入继电器来接收当前psd状态(开或关),同时也向列车上发送此。但在站前、站台和站后3个区段向列车发psd状态的同时,又给列车发出相应的动作命令。当接收到站台psd是在关好状态时,才允许列车以ato或sm模式驾驶;否则,轨旁atp就在相应的地方设置安全停车点或直接给车辆发送紧急制动命令,以确保站台和列车上的安全。
    1·如果列车正处在站前区段(站前区段足够长),轨旁atp会令其在设置的安全停车点停下,不会进入相应的站台。
    2·当列车在站前区段准备入站或已经进入站台区段还未停下时,会马上实施紧急制动,让车在最短时间内停下。
    3·当列车在站台区段已经停下准备离站时,轨旁atp就会在此设置1个安全停车点,停止发送列车开放信号。
    4·当列车已经离站进入站后区段,但车尾还未出清站台区段时,轨旁atp就会直接发出紧急制动命令,保证列车在最短的时间内停下。
    其他情况下轨旁atp只会向车上发psd处于开状态的命令,不会给列车发其他命令,此时列车可以ato或sm模式行驶。
    如果出现上述情况之一,要使列车能够运行,有2种解决方法:①使轨旁atp接收到的psd状态为关,这时列车以ato、sm模式行驶;②列车采用故障rm限速模式行驶,出清相关的区段。
    2.2 控制psd开关
    在任何驾驶模式下,列车一占用站台区段,车载atp就会切断pti通道,如图1中ptire-lease,以免由于干扰而给psd发误动作命令。当列车在atp指定的停车窗内停下时,车载atp就会接通pti通道,同时轨旁atp给出1个相应的门释放信号,车门允许被打开,psd也允许被打开。图2画出了开、关psd命令安全输出原理。
    表1定义了开关psd对应的乘务组号,并指出了相应动作的继电器。
    根据各个站的情况,表1中的都会作为用户数据,在pti-mux系统中配置好,在确定列车是开左门还是右门后,psd才动作。
    1.psd开控制。当列车门打开时,车载ato接收到1个车门开信号,经过ato、pti处理后,向psd控制系统发出开门命令信号,然后psd自动打开。
    为了确保psd不会误动作,车载ato输出2组不同数字(eg:980982)作为特定的乘务组号开门报文,传给车载pti处理系统,然后经pti天线、pti轨道接收环线或ptibeacon,最后传到轨旁pti-mux,再经pti-mux处理后,把980、982二个允许信号分别传给psdopen1、psdopen2,它们动作之后,k1、k2也相继动作,最后二路允许信号汇总,k6动作,将有效的“开”psd命令信号传给psd控制系统。为了使psd可靠动作,ato将连续发“开”psd命令直到接收到关车门。当psd自动打开后,轨旁atp就会接收到psd处于开状态,不允许动车。
    2.psd关控制。如果列车门关了,车载ato接收到1个车门关信号,经ato、pti系统处理之后向psd控制系统发出关门命令信号,然后psd自动关闭。
    ato这时将用另2组不同数字(eg:988990)作为特定的乘务组号关门报文,传给pti处理系统,经过和开门命令同样的线路,最后把988、990二个允许信号分别传给psdclose1、psdclose2,它们动作之后,k3、k4也相继动作,最后二路允许信号汇总,k5动作,将有效的“关”psd命令信号传给psd控制系统。同样为了使psd可靠动作,ato将连续地发“关”psd命令直到列车动车离开。当车门、psd关好后,psd的状态就会从“开”变为“关”,同时其他条件也满足时,轨旁atp就会释放动车命令给列车,列车才可以以ato、sm模式离站。
    3 联动命令的安全性和可靠性分析
    1.用特定的乘务组号报文来控制psd的开关。如表1,只有出现这些特定的乘务组号报文,开关psd命令才会生效,同时这些乘务组号必须按特定的逻辑顺序排列。
    2.从车载ato系统的imu100到轨旁的pti-mux之间,整个的pti通道是安全冗余。从信息源(ato系统)到最后的目的点(pti-mux)之间,整个的流程是通过一个冗余crc系统(车载atp)控制的,如图1。车载atp是1个二取二的冗余安全系统,它通过1个安全的数字输出来控制pti的释放,同时也监控pti释放继电器的状态。当列车在站台区段停在停车窗内时,车载atp才会释放pti继电器,接通ato系统到pti-mux系统间的传输通道。
    3.信号命令与psd控制系统间的接口,比如输出继电器的动作,是通过pti-mux运行程序来控制的。pti-mux系统设置允许最大容错时间为1s。即pti-mux系统如果在1s内没有收到列车发“开”或“关”psd信号,pti-mux程序将保持1s输出原来的psd命令报文;如果超过了1s,程序就将终止输出。
    4.可以避免同时输出开、关psd等误动作命令。从图2可以看出,要有5个继电器动作才能产生1个有效的psd命令,因此在同一时间出现“开psd、关psd”等错误命令的几率几乎为零。
    在pti-mux与psd系统间安装的k1、k2、k3、k4这些继电器在开和关之间是互锁的,能够防止pti多路接收器同时输出“11”等无效组合命令。即使出现了一些无效组合,pti-mux软件系统最后将输出“00”给psd系统,使psd不会有任何动作。
    5.pti通道硬件故障。pti通道元件的可靠性要求极高,特别是k1~k6这些电流继电器,触电就会动作,非常灵敏。由于在传输通道中冗余系统的保护和psd控制命令是由报文中特定的乘务组号产生,因此单个的硬件故障不可能产生任何错误的psd控制命令。
    4 结束语
    psd是地铁安全的又一道屏障,实现信号与psd联动,既可以节省大量人力物力,也可以节省大量时间,同时安全保障方面又提高到一个新层次,真正实现地铁特有的优势———安全、准点、快捷、高效。
    参考文献
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