地鐵信號系統與其他專業接口分析

黃毅 高京顯

摘? 要：南昌地鐵1號線采用上海電氣泰雷茲的SelTrac@ CBTC信號系統，在該系統的建設和運行中，與其他設備系統的接口及其管理亦是重要的一環。文章就通過對CBTC信號系統與其他專業的主要接口進行技術分析，提高和加深對系統接口認識。

關鍵詞：信號系統;聯鎖;接口;分析

中圖分類號：U284.48? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）23-0067-02

Abstract： Nanchang Metro Line 1 adopts the SelTrac@ CBTC signal system of Shanghai Electric Therese. In the construction and operation of this system， the interface and management with other equipment systems is also an important link. Through the technical analysis of the main interfaces between CBTC signal system and other specialties， this paper improves and deepens the understanding of the system interface.

Keywords： signal system; interlocking; interface; analysis

地鐵信號系統是一個集行車指揮和列車運行控制的非常重要的機電系統，其核心是基于通信列車自動控制系統（CBTC），構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整、以及列車駕駛自動化等功能為一體的自動控制系統。為了實現監視、控制等功能需求，CBTC信號系統需要與通信、機電、車輛等其他專業實現安全、可靠的電氣接口。

1 信號系統與（RADIO）通信無線系統接口

ATS與無線系統通過兩根冗余的屏蔽雙絞線（CAT5E）連接，每根雙絞電纜通過標準的RJ45連接器與RADIO設備的網卡接口，端口的帶寬為10Mbps半雙工，ATS系統和無線系統間使用基于GENA（通用事件通知結構）訂閱來進行通信。在該結構下，ATS系統作為數據服務器，無線系統作為客戶端，ATS向無線系統發送以下信息：（1）無線系統的列車識別符（列車車次號）;（2）列車線路標識;（3）列車位置包括當前車站，下一個車站和上一個車站;（4）列車標識（車體號）和激活的司機室標識;（5）列車運行方向;（6）司機標識（司乘ID）無線系統根據ATS提供的列車信息，使中央調度員可以發起和建立對某特定列車的無線呼叫。

2 信號系統與（ISCS）綜合監控系統接口

ATS系統和ISCS間的信息通過兩根冗余的10兆半雙工以太網接口的TCP連接，兩系統均有兩臺熱備服務器提供通信。ATS系統和ISCS間使用基于GENA（通用事件通知結構）訂閱來進行通信。在該結構下，ATS系統既做為客戶端數據事件的訂閱者，又做為數據服務器。ISCS也既做為ATS系統數據的服務器又做為ATS系統的數據訂閱者。

ATS做為服務器，發送以下信息給客戶端ISCS：（1）列車信息（列車ID、位置、運行方向、運行超時狀態等）;（2）PIS信息（列車ID、預定到站時間和發車時間及終點站-提供后續4輛車）;（3）列車接近站臺相關信息，當列車距離站臺180m距離時觸發;ISCS系統再把PIS信息轉發給通信PIS系統給乘客提供列車到站倒計時。

ISCS做為服務器，發送以下信息給客戶端ATS系統：（1）提供SCADA區間供電信息，用Energize（供電）和Deenergized（斷電）表示牽引供電分區的狀態;（2）提供FAS火警狀態，用On（代表報警）、Off（未報警）、Unhealthy（非健康）表示火警狀態;（3）提供BAS風機狀態，用On（打開）、Off（關閉）、Faul（故障）、Uptrack（上行）、Downtrack（下行）表示風機狀態;ATS系統使用這些數據在人機界面上顯示ISCS的狀態。

3 信號系統與（MASTER CLOCK）主時鐘接口

ATS系統到主時鐘的通信通過TCP連接，兩個獨立的10Base TX HD以太網接口，兩系統中間連接防火墻，起到安全隔離作用。ATS-NTP系統被配置為客戶端，主時鐘服務器被配置為服務器，主時鐘提供兩個端口，ATS系統首先向配置文件中的第一個主時鐘發送UDP包;如果沒有收到響應，ATS系統將把發送請求切換到配置文件中的下一個主時鐘，請求報文和響應報文均需遵循NTP協議;當兩個主時鐘均無響應時，信號系統將與ATS服務器內部時間實現時間同步。

4 信號系統與（DLP）大屏接口

ATS通過多模光纖從控制中心信號機房連接到調度大廳，經過媒體轉換單元后用網線與大屏服務器連接，在大屏服務器中裝有ATS軟件，ATS服務器發送信息給DLP來顯示正線的線路總覽圖、場段的線路總覽圖，在DLP上可切換顯示正線/場段線路總覽圖，每次線路總覽圖進行更新時，大屏顯示器上的圖像也需要隨著進行更新。顯示類型可以根據信號系統的圖形和文字信息來選擇，確保完整、有效、安全和方便顯示，DLP顯示和ATS工作站的顯示時間延時不超過1秒。

5 信號系統與（SDH）通信傳輸系統接口

SDH為信號的智能電源系統和MDS提供通信通道，使用二層交換協議，符合IEEE802.1Q（含IEEE802.3u）標準。控制中心、各車站、定修段/停車場通信信號之間提供100Mb/s共享以太網通道。

6 信號系統與（PSD）屏蔽門接口

信號系統軌旁區域控制器（ZC）采用安全繼電器接口單元與各站PSD系統連接，建立聯鎖關系。

在屏蔽門未旁路的情況下，屏蔽門的狀態不是關閉且鎖緊，ZC將站臺軌道關閉且阻止通信列車進入車站和離開車站。此時司機只能切換至RM或CUT-OUT才能動車進入站臺或離開站臺。當出現屏蔽門故障等情況時，工作人員將旁路旋鈕激活，信號系統將得到屏蔽門旁路的狀態，使得列車在進站和離站時忽略屏蔽門的狀態。

當通信列車到達站臺對齊且向ZC請求開屏蔽門時，ZC對屏蔽門系統發出“開門”命令，當站臺上沒有列車或列車在站臺且正在請求關閉屏蔽門，ZC對屏蔽門系統發出“關門”命令。

接口電路采用的是繼電設備互相傳遞安全信息，不間斷地從屏蔽門系統接收屏蔽門的狀態信息。它的所有輸出和輸入全部使用雙斷方式。值得注意的是信號集中站至各非集中站屏蔽門設備控制室的接口電纜需根據電纜長度而采用不同大小的電纜規格，以免距離過長造成壓降使得設備無法收到可靠信息。

7 信號系統與（FGD）防淹門接口

信號系統軌旁區域控制器（ZC）采用安全繼電器接口單元與防淹門系統連接，從防淹門系統獲得“門打開且鎖閉”的信息與信號系統建立聯鎖關系。兩個系統之間的接口為繼電方式，接口分界位置在防淹門系統設備控制柜的接口端子。

當防淹門系統向信號系統發送請求關閉防淹門的命令，信號系統收到命令后確保防護區段中沒有列車的條件下，信號系統向防淹門系統輸出“允許關閉”的防淹門命令。

考慮到關閉防淹門的情況一般是發生在異常、緊急的情況下，此時信號系統不一定在正常工作，信號與防淹門的聯鎖關系可能已經失效，不能給出允許關閉的條件。所以信號給出的允許關門信號不是必要條件，防淹門可以強制關門。

8 信號系統與車輛接口

車載ATC系統的核心是兩套車載控制器（VOBC）單元，每套VOBC采用冗余校驗“2取2”的原則執行ATP和ATO功能。每套VOBC 都能單獨控制列車實現ATC功能。兩套VOBC 熱備冗余，當一臺VOBC 主用時，另一臺處于待機狀態。

在電氣接口方面，信號系統應向車輛提供VOBC機架的電磁兼容和干擾（輻射和靈敏性）、車輛環境-震動、設備環境的標準，信號各設備的消耗功率等。車輛為信號系統提供標稱值大小為直流110V的電池供電，同時提供能容忍指定的開關電源的沖擊電流要求的斷路器。車輛還需提供給VOBC設備的安全列車線，所有安全列車線（除EB）整根線都應屏蔽，或采用雙斷回路且安全命令電路工作時應該有一個獨立的回線;不能用列車地或公共的回線。從車輛底部到VOBC機架的接地連接由車輛方提供。

在功能方面，信號系統安全輸出緊急制動命令、零速度命令、牽引使能命令、左/右門使能、開左/右門命令、前進/后退命令、ATO牽引/制動命令、EB復位命令、VOBC復位等命令至車輛，信號系統應從車輛安全輸入緊急制動狀態、駕駛模式選擇、門關并鎖閉狀態、列車完整性、激活駕駛室、制動緩解狀態、開關左/右門請求、ATO啟動按鈕、前進/后退方向選擇、司機緊急制動復位請求、門牽引互鎖旁路等命令。

信號系統與車輛控制系統接口分界點在車輛控制柜外線接線端。

9 結束語

信號系統與其他專業接口較多，均涉及行車安全。在與其他專業接口聯系應從設計之初就予以考慮，向其他專業從軟、硬件上進行對接，確保接口安全、可靠。同時要重視運營接口的維護，各專業間分工應清晰，同步配合檢查和測試才能使得整個CBTC信號系統穩定可靠的運行。

參考文獻：

[1]何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通通信信號系統運行與維修[M].中國建筑工業出版社，2007：383.