軌道交通屏蔽門系統與綜合監控系統接口的解決方案

中船重工第七一三研究所 閆 娟 高振天 郝登運

軌道交通屏蔽門系統與綜合監控系統接口的解決方案

中船重工第七一三研究所 閆 娟 高振天 郝登運

在網絡化運行的軌道交通系統中，屏蔽門系統與綜合監控系統都在整個地鐵運營中起著舉足輕重的作用。本文在介紹屏蔽門系統與綜合監控系統的基礎上，著重探討了它們之間如何通過接口進行銜接，重點對接口協議、接口設計提出了可行性解決方案。

PSD；ISCS；MODBUS/TCP協議

1 引言

城市軌道交通的建設是一項巨大的系統工程，作為城市交通的重要組成部分，它包含了眾多子系統，有綜合監控系統（ISCS）、站臺屏蔽門系統（PSD）自動售檢票系統（AFC）、信號系統（SIG）、環境與設備監控系統（BAS）、火災自動報警系統（FAS）、閉路電視系統（CCTV）等等。這些系統通過接口進行信息傳輸，聯動顯示、控制，可以說地鐵設備系統的復雜性主要體現在各個系統之間的集成性、保證運營的安全性。

在這眾多的系統中，屏蔽門系統（以下簡稱PSD系統）與綜合監控系統（以下簡稱ISCS系統）作為城市軌道交通的必備子系統，在服務中與乘客接觸比較直接，而且其運行是否良好直接關系著乘客安全、服務質量、列車運營等多個方面。因此，在現代化的地鐵運營管理中，PSD與ISCS都起著舉足輕重的作用。

2 屏蔽門系統與綜合監控系統功能概述

PSD是現代地鐵和輕軌采用的一種專用設備，是城市軌道交通的重要組成設備，它是設置于地鐵、輕軌和地面車站的站臺層的一道屏蔽墻，能夠把區間隧道和站臺側乘客完全分隔開，通過控制系統實現站臺屏蔽門和列車門同步開啟和關閉，為乘客提供一個舒適、安全的候車環境。

ISCS系統是一個功能強大的、開放的、模塊化的、可擴展的分布式控制系統,集成和互聯了多個子系統。其主要目的是將各分散孤立的自動化系統聯結為一個有機的整體，實現地鐵各專業子系統之間的信息互通、資源共享，提高各子系統的協調配合能力，高效實現系統間的聯動，提高地鐵全線的整體自動化水平，建立與軌道交通指揮中心的信息高速通道。

PSD系統與地鐵中很多系統都有接口，包括車輛、環控、土建、低壓配電、信號系統、綜合監控等，其中最重要的就是與ISCS的接口。

3 接口解決方案

PSD系統所有的狀態、故障信息均需通過該接口傳輸至ISCS系統，而且頻率為每秒至少一次。因此，該接口任務繁重，數據傳輸量大。

3.1 接口功能描述

屏蔽門系統與綜合監控系統的接口功能如下：

1）屏蔽門系統按約定好的數據格式，提供設備故障信息、設備運行狀態信息；

2）車站ISCS負責對屏蔽門系統的運營進行統計報表工作，并實現屏蔽門系統的故障報警，可實施記錄及故障的查詢；屏蔽門系統提供相關數據。

3）綜合監控系統每隔一段時間，對PSD與ISCS系統間的通道進行檢測；PSD回應綜合監控系統對該通道檢測。

4）綜合監控系統能監視屏蔽門的運行狀態，并在車控室的顯示終端進行顯示。

3.2 接口通信協議

接口協議采用MODBUS/TCP協議，MODBUS/TCP是OSI模型第7層上的應用層報文傳輸協議，它在連接至不同類型總線或網絡的設備之間提供客戶機/服務器通信。

MODBUS/TCP最通用的用途是為諸如PLC，I/O模塊，以及連接其他域總線或I/O模塊的網關服務。MODBUS/ TCP使MODBUS_RTU協議運行于以太網，MODBUS/ TCP使用TCP/IP和以太網在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS/ TCP結合了以太網物理網絡和網絡標準TCP/IP和以太網在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS/TCP結合了以太網物理網絡和網絡標準TCP/IP以及以MODBUS作為應用協議標準的數據表示方法。MODBUS/ TCP通信報文被封裝于以太網TCP/IP數據包中。

報文格式組成：

報頭 功能碼 數據報頭描述：字段 客戶端 服務端事務標識 由客戶端初始化 服務端從接收到的請求中拷貝協議標識 由客戶端初始化 服務端從接收到的請求中拷貝長度 由客戶端初始化 服務端初始化 (應答)單元標識 由客戶端初始化 服務端從接收到的請求中拷貝

3.3 接口設計方案

接口方案采用基于RJ45連接的MODBUS/TCP協議，冗余設計，雙方系統通過互相監察對應接口的工作狀態，實現冗余切換。

ISCS為主，PSD為從，ISCS每隔一段時間向PSD發送一次輪詢報文。PSD收到ISCS請求數據命令后將狀態與故障信息即時發送到ISCS。

圖1 PSD與ISCS接口結構圖

MODBUS/ TCP通信協議采用服務端/客戶端通信模式。服務端接收連接請求，提供數據服務；客戶端發起數據請求，并接收來自服務端的數據。

圖2 MODBUS事務處理示意圖

4 結束語

國外的城市軌道交通在經過幾十年不斷的完善和進步之后，才達到今天系統的可靠性和穩定性。未來20年是我國城市軌道交通發展的關鍵時期。據預測，最近10年內，全球軌道交通3/4的投資將集中在中國。面對如此龐大的市場需求，只有堅持走國產化之路，才能保證我國城市軌道交通健康有序地發展。

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[4]趙加建.在地鐵建設、運營中屏蔽門系統與相關專業的接口分析[J].現代城市軌道交通,2009,10.

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閆娟（1980—），女，河南南陽人，碩士，工程師,研究方向：軌道交通。