對(duì)CAN總線(xiàn)的地鐵屏蔽門(mén)控制及應(yīng)用分析

蔡衛(wèi)廷

摘要：本文主要分析了CAN總線(xiàn)和地鐵屏蔽門(mén)控制監(jiān)測(cè)功能，重點(diǎn)介紹了CAN總線(xiàn)在地鐵屏蔽門(mén)控制中的應(yīng)用效果，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)控制信號(hào)的實(shí)時(shí)交換，而且還可以提高地鐵屏蔽門(mén)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)CAN總線(xiàn)進(jìn)行應(yīng)用，以期為地鐵屏蔽門(mén)控制及應(yīng)用提供可靠的保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。。

關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn);地鐵屏蔽門(mén);控制效果

地鐵屏蔽門(mén)系統(tǒng)屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，集電子、機(jī)械、建筑和控制等于一體，它一般是沿地鐵站臺(tái)邊緣進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到隔離地鐵站臺(tái)候車(chē)室與列車(chē)的目的。在地鐵屏蔽門(mén)系統(tǒng)中，電氣監(jiān)控系統(tǒng)是核心，其能夠同時(shí)完成控制和監(jiān)視作用，其內(nèi)部接線(xiàn)選擇了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和硬線(xiàn)直連兩種方式，對(duì)報(bào)警、狀態(tài)信息等非重要因素且數(shù)據(jù)量大的選擇了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，如應(yīng)急門(mén)狀態(tài)、滑動(dòng)門(mén)狀態(tài)等，對(duì)涉及人身安全因素的安全信號(hào)選擇了硬線(xiàn)直連，如開(kāi)關(guān)門(mén)命令、互鎖解除、門(mén)全關(guān)且鎖定等。而CAN總線(xiàn)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，將其應(yīng)用到地鐵屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)中，既能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，提高信號(hào)利用率，而且還可以確保地鐵屏蔽門(mén)的安全、高效運(yùn)行。

1.CAN總線(xiàn)概述

通常情況下，CAN總線(xiàn)是一種多主總線(xiàn)，其在設(shè)備檢測(cè)及控制中得到了廣泛應(yīng)用。與一般通信總線(xiàn)相比，CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信具有實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性的優(yōu)勢(shì)，具體特點(diǎn)如下：（1）CAN節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行濾波就能夠?qū)崿F(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及全局廣播方式來(lái)完成數(shù)據(jù)信息的發(fā)送和接收;（2）能夠?qū)崿F(xiàn)多主方式工作;（3）CAN總線(xiàn)通信選擇了短幀格式;（4）直接通信距離最大超過(guò)了10km（但是通信速率低于5kbit/s），最高通信速率超過(guò)了lMbit/s（但是通信距離小于40 m）節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)了110個(gè)，常用的通信介質(zhì)有雙絞線(xiàn)、光導(dǎo)纖維或同軸電纜;（5）選擇了非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù);（6）CAN總線(xiàn)引入了CRC檢驗(yàn)，具有比較強(qiáng)的錯(cuò)誤處理功能，確保數(shù)據(jù)通信的及時(shí)性、可靠性。

CAN總線(xiàn)采用了CAN2.0B協(xié)議，根據(jù)OSI七層參考模型可以把CAN總線(xiàn)劃分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，具體如圖1所示。

2.地鐵屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)

2.1控制功能

地鐵屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)可以根據(jù)操作地點(diǎn)和方式的不同劃分為系統(tǒng)級(jí)控制、手動(dòng)操作控制和站臺(tái)級(jí)控制等三種，其中系統(tǒng)級(jí)控制優(yōu)先級(jí)最低，手動(dòng)操作優(yōu)先級(jí)最高。（1）系統(tǒng)級(jí)控制。在地鐵正常運(yùn)行狀態(tài)下，由列車(chē)駕駛員來(lái)控制屏蔽門(mén)。基于系統(tǒng)級(jí)控制下，列車(chē)到站并按照要求停在合理范圍內(nèi)，在駕駛室內(nèi)由列車(chē)駕駛員來(lái)完成屏蔽門(mén)的開(kāi)關(guān)操作，經(jīng)信號(hào)系統(tǒng)（SIC）可以將控制命令傳輸至中央控制盤(pán)（PSC），隨后通過(guò)單元控制器（PEDC）就能夠發(fā)出ENABLE和OPEN信號(hào)，借助門(mén)控單元（DCU）就可以控制滑動(dòng)門(mén)的開(kāi)/關(guān)門(mén)，這樣就完成了屏蔽門(mén)的系統(tǒng)級(jí)控制操作;（2）手動(dòng)操作控制。其主要是由乘客或站臺(tái)人員對(duì)屏蔽門(mén)進(jìn)行操作。如果個(gè)別屏蔽門(mén)操作機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，乘客在軌道側(cè)用開(kāi)門(mén)把手或站臺(tái)人員在站臺(tái)側(cè)用鑰匙打開(kāi)屏蔽門(mén);（3）站臺(tái)級(jí)控制。在站臺(tái)端頭控制盤(pán) （PSL）上，列車(chē)駕駛員對(duì)屏蔽門(mén)進(jìn)行控制，即所謂的站臺(tái)級(jí)控制。如果系統(tǒng)級(jí)控制無(wú)法滿(mǎn)足地鐵屏蔽門(mén)控制要求時(shí)，列車(chē)駕駛員就可以通過(guò)站臺(tái)端頭控制盤(pán)（PSL）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門(mén)的開(kāi)、關(guān)。

通常情況下，門(mén)單元具有自動(dòng)、隔離和測(cè)試3種控制模式，其中正常情況下，地鐵屏蔽門(mén)處于自動(dòng)模式，在門(mén)單元出現(xiàn)故障時(shí)，隔離模式可以供站臺(tái)工作人員使用，進(jìn)而把故障的門(mén)單元與整個(gè)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，以免影響乘客的安全。測(cè)試模式主要是供檢修人員使用。在隔離和測(cè)試模式下，門(mén)單元不接收站臺(tái)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)控制信號(hào)，同時(shí)旁通鎖緊和關(guān)閉信號(hào)。

2.2監(jiān)測(cè)功能

在地鐵屏蔽門(mén)中，監(jiān)視功能主要負(fù)責(zé)對(duì)屏蔽門(mén)的自動(dòng)/手動(dòng)、開(kāi)/關(guān)等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并相應(yīng)的輸出燈光信號(hào)，同時(shí)對(duì)供電電源、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)等設(shè)備運(yùn)行情況給予監(jiān)測(cè)，對(duì)電源故障、DCU和門(mén)機(jī)故障、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)故障等信號(hào)給予及時(shí)采集、分析和報(bào)警，而且還能夠在系統(tǒng)內(nèi)部按照要求設(shè)置解除閉鎖和邏輯閉鎖功能。此外，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口，控制系統(tǒng)可以把屏蔽門(mén)系統(tǒng)的操作、報(bào)警、狀態(tài)及故障信號(hào)傳輸至車(chē)站控制室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS），從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)與管理。

3.CAN總線(xiàn)在地鐵屏蔽門(mén)控制中的應(yīng)用

對(duì)于屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)而言，中央控制盤(pán)（PSC）、車(chē)站監(jiān)視器 （PSA）、門(mén)控單元（DCU）可以通過(guò)智能節(jié)點(diǎn)與CAN總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)掛接，進(jìn)而形成全分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效傳輸，而且還可以實(shí)現(xiàn)信息共享。在AN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上，即使任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，仍然能確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，PSC作為主設(shè)備主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而DCU作為從設(shè)備主要負(fù)責(zé)為PSC提供相關(guān)有用信息。實(shí)際上，在整個(gè)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，PSC與DCU間的數(shù)據(jù)通信是重點(diǎn)，要想提高通信效率和可靠性，一般會(huì)在PSC與DCU間選擇雙CAN總線(xiàn)冗余連接的方式進(jìn)行通信。實(shí)際上，兩路CAN總線(xiàn)互為熱備用，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的同時(shí)傳送。在屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果一路CAN總線(xiàn)出現(xiàn)故障，此時(shí)另一路備用CAN總線(xiàn)將會(huì)開(kāi)始工作，整個(gè)切換過(guò)程無(wú)擾動(dòng)，進(jìn)而不會(huì)對(duì)地鐵屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。PSC與DCU間選擇雙CAN總線(xiàn)冗余連接原理如圖2所示，，

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地鐵屏蔽門(mén)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，引入CAN總線(xiàn)技術(shù)不僅可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，而且安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本低，具有比較好的升級(jí)、擴(kuò)展能力。此時(shí)就需要結(jié)合地鐵屏蔽門(mén)特點(diǎn)來(lái)對(duì)CAN總線(xiàn)給予科學(xué)、合理的應(yīng)用，以此來(lái)提高地鐵屏蔽門(mén)控制效率。

參考文獻(xiàn)

[1]包演生，姜濤，謝鈞安.CAN波特率自適應(yīng)在屏蔽門(mén)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2020，5（19）：61-62.

[2]王寧，上官王請(qǐng).簡(jiǎn)述地鐵屏蔽門(mén)與信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基本方式[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，3（18）：116-117.

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