城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和防淹門系統(tǒng)的接口研究

楊 亮

（通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070）

1 概述

當(dāng)?shù)罔F線路經(jīng)過(guò)高水位區(qū)域時(shí)，為防止因地質(zhì)災(zāi)害或意外造成隧道漬水，避免因水浸而造成的人員傷亡及設(shè)備損失，需在進(jìn)出水域的隧道兩端合理位置設(shè)置防淹門作為防水淹措施。

信號(hào)系統(tǒng)承擔(dān)保障地鐵列車安全、高效運(yùn)行的任務(wù)。為避免因防淹門造成的侵限事故，信號(hào)系統(tǒng)需要對(duì)防淹門關(guān)閉動(dòng)作進(jìn)行安全授權(quán)并將防淹門狀態(tài)納入列車移動(dòng)授權(quán)計(jì)算邏輯，保障行車安全。同時(shí)，為保證列車在日常運(yùn)營(yíng)中高效運(yùn)行，需在防淹門安全防護(hù)的基礎(chǔ)上結(jié)合運(yùn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)列車與地面聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

基于上述原因，本文從接口技術(shù)要求、硬件接口、信號(hào)各子系統(tǒng)處理邏輯3 個(gè)層次進(jìn)行分析，梳理總結(jié)了信號(hào)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)防淹門防護(hù)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，闡述了信號(hào)系統(tǒng)與防淹門的信息交互內(nèi)容和硬件接口電路設(shè)計(jì)，從信號(hào)各子系統(tǒng)功能需求上分析了與防淹門的聯(lián)動(dòng)過(guò)程。

2 信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口技術(shù)要求

在CBTC、點(diǎn)式、聯(lián)鎖級(jí)別均應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)與防淹門的接口功能。

信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)防淹門狀態(tài)并在狀態(tài)異常時(shí)應(yīng)采取防護(hù)措施。

信號(hào)系統(tǒng)正常工作時(shí)能夠可靠采集防淹門申請(qǐng)關(guān)閉信息，協(xié)調(diào)防淹門區(qū)域內(nèi)列車盡快駛離并阻止防淹區(qū)域外車輛進(jìn)入防淹區(qū)，向防淹門發(fā)送允許關(guān)閉信息。

當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)因故障或條件不滿足而不能向防淹門系統(tǒng)提供“允許防淹門關(guān)閉”信號(hào)時(shí)，提供人工防護(hù)下的防淹門緊急控制手段。

對(duì)由于防淹門請(qǐng)求關(guān)閉而引起的防淹門防護(hù)信號(hào)機(jī)的關(guān)閉，信號(hào)不能自動(dòng)開(kāi)放，必須人工重開(kāi)。

3 信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的硬件接口設(shè)計(jì)

3.1 接口分界

為明確信號(hào)系統(tǒng)供貨商和防淹門供貨商的供貨范圍及責(zé)任，信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口位置設(shè)置在防淹門系統(tǒng)設(shè)備控制室接線端子排。接口界面劃分如圖1 所示。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)接口界面劃分示意圖Fig.1 Schematic diagram of interface division between signal system and flood gate system

3.2 功能接口信息

為滿足技術(shù)要求，信號(hào)系統(tǒng)需與防淹門系統(tǒng)交換以下信息：防淹門狀態(tài)信息、防淹門請(qǐng)求關(guān)閉信息、信號(hào)系統(tǒng)授權(quán)關(guān)閉信息。

為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防淹門狀態(tài)，設(shè)置FYMKJ：防淹門開(kāi)門鎖閉繼電器。常態(tài)吸起，表示防淹門處于開(kāi)門狀態(tài)；當(dāng)其落下時(shí)，表示防淹門處于關(guān)門或故障狀態(tài)。該繼電器由防淹門專業(yè)通過(guò)繼電接口送給信號(hào)系統(tǒng)，應(yīng)為一個(gè)持續(xù)不間斷的信息。

為采集防淹門申請(qǐng)關(guān)閉信息，設(shè)置FYMGQJ：防淹門關(guān)門請(qǐng)求繼電器。常態(tài)處于吸起狀態(tài)，表示防淹門未請(qǐng)求關(guān)閉或防淹門方面未人工辦理請(qǐng)求關(guān)門操作。當(dāng)其落下時(shí)，表示防淹門請(qǐng)求關(guān)門。該繼電器由防淹門專業(yè)通過(guò)繼電接口送給信號(hào)系統(tǒng)，應(yīng)為一個(gè)持續(xù)不間斷的信息。

為向防淹門系統(tǒng)提供“允許防淹門關(guān)閉”信息，設(shè)置FYMGYJ：防淹門關(guān)門允許繼電器。常態(tài)處于落下?tīng)顟B(tài)，當(dāng)收到防淹門請(qǐng)求關(guān)門信息（FYMGQJ落下）后，滿足關(guān)閉防淹門條件時(shí)，驅(qū)動(dòng)FYMGYJ吸起。FYMGQJ 恢復(fù)吸起后，F(xiàn)YMGYJ 隨之恢復(fù)落下。在收到防淹門請(qǐng)求關(guān)門信息，并滿足防淹門關(guān)閉條件時(shí)，允許關(guān)門繼電器因故障未能吸起，防淹門操控應(yīng)由人工確認(rèn)。

3.3 信號(hào)與防淹門的硬件接口

1）接口電路

信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)采用繼電電路接口，接口需符合故障-安全原則。接口電路如圖2 所示。

防淹門系統(tǒng)采用的接口繼電器為安全型繼電器，用以發(fā)送防淹門“開(kāi)門”及“關(guān)門請(qǐng)求”狀態(tài)信息，由信號(hào)系統(tǒng)提供可調(diào)采集電源（DC24 V～60 V）。

信號(hào)系統(tǒng)將提供兩組接點(diǎn)用以發(fā)送“關(guān)門允許命令”信息，由防淹門系統(tǒng)提供可調(diào)采集電源（DC24 V～60 V）。

2）聯(lián)鎖子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)采集接口電路

信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)和防淹門接口。

為可靠采集防淹門的門開(kāi)且鎖閉、關(guān)門請(qǐng)求信息，聯(lián)鎖的每一系采集兩個(gè)繼電器的前后接點(diǎn)（雙采）。為防止繼電器抖動(dòng)引起信號(hào)關(guān)閉造成列車緊急制動(dòng)，對(duì)采集的防淹門關(guān)門請(qǐng)求繼電器和防淹門開(kāi)門且鎖閉繼電器進(jìn)行濾波延時(shí)處理。

聯(lián)鎖子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并回采關(guān)門允許繼電器。聯(lián)鎖周期性監(jiān)督防淹門關(guān)門允許繼電器的采集狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。如果兩者狀態(tài)不一致，則需設(shè)置計(jì)時(shí)。若計(jì)時(shí)結(jié)束后狀態(tài)仍不一致，則需要向控顯和監(jiān)測(cè)發(fā)送報(bào)警。若防淹門關(guān)門允許繼電器是在無(wú)驅(qū)動(dòng)吸起命令時(shí)錯(cuò)誤吸起，則設(shè)置系統(tǒng)上電鎖閉狀態(tài)，在配置的周期后停機(jī)。關(guān)門允許繼電器的物理驅(qū)動(dòng)采用雙斷方式，防止混線造成誤驅(qū)動(dòng)。

圖2 信號(hào)系統(tǒng)與防淹門系統(tǒng)的接口電路圖Fig.2 Diagram for the interface circuit of signal system and flood gate system

防淹門相關(guān)繼電器的采集和驅(qū)動(dòng)電路如圖3、4所示。

4 信號(hào)各子系統(tǒng)對(duì)防淹門處理邏輯

信號(hào)系統(tǒng)中定義了防淹門區(qū)域及其出入口。防淹門區(qū)域指兩端防淹門外側(cè)端點(diǎn)之間的區(qū)域，以移動(dòng)授權(quán)（MA）方向?yàn)橐罁?jù)定義入口防淹門及出口防淹門。如圖5 所示，當(dāng)移動(dòng)授權(quán)方向?yàn)樯闲蟹较驎r(shí)，左側(cè)防淹門為入口防淹門，右側(cè)防淹門為出口防淹門；當(dāng)移動(dòng)授權(quán)方向?yàn)橄滦蟹较驎r(shí)，右側(cè)防淹門為入口防淹門，左側(cè)防淹門為出口防淹門。

各系統(tǒng)間信息交互如圖6 所示。

聯(lián)鎖子系統(tǒng)通過(guò)采集開(kāi)門鎖緊繼電器狀態(tài)和請(qǐng)求關(guān)門繼電器狀態(tài)獲取防淹門狀態(tài)信息，進(jìn)路防護(hù)邏輯增加對(duì)防淹門狀態(tài)信息的檢查條件。

對(duì)于駛?cè)敕姥烷T區(qū)域的進(jìn)路，增加的鎖閉、開(kāi)放及保持檢查條件包括入口防淹門開(kāi)門鎖閉且無(wú)關(guān)門請(qǐng)求且聯(lián)鎖未輸出關(guān)門允許命令、出口防淹門開(kāi)門鎖閉且無(wú)關(guān)門請(qǐng)求且聯(lián)鎖未輸出關(guān)門允許命令。

圖3 采集電路圖Fig.3 Diagram of acquisition circuit

圖4 驅(qū)動(dòng)電路圖Fig.4 Diagram of driving circuit

圖5 防淹門區(qū)域示意圖Fig.5 Schematic diagram of floor gate area

圖6 系統(tǒng)間信息交互示意圖Fig.6 Schematic diagram of inter-system information exchange

對(duì)于駛出防淹門區(qū)域的進(jìn)路，增加的鎖閉、開(kāi)放及保持檢查條件包括出口防淹門開(kāi)門鎖閉且聯(lián)鎖未輸出關(guān)門允許命令。

根據(jù)上述處理邏輯，聯(lián)鎖子系統(tǒng)對(duì)防淹門區(qū)域駛?cè)脒M(jìn)路同時(shí)檢查駛?cè)搿Ⅰ偝鰞啥说姆姥烷T是否關(guān)閉（已關(guān)閉或正在關(guān)閉）或已請(qǐng)求關(guān)閉，盡快阻止列車進(jìn)入防淹門區(qū)域。對(duì)防淹門區(qū)域駛出進(jìn)路則僅檢查駛出端防淹門是否關(guān)閉（已關(guān)閉或正在關(guān)閉），保證列車可以盡快駛離防淹門區(qū)域。

聯(lián)鎖子系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)路狀態(tài)判斷是否允許防淹門動(dòng)作，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)關(guān)門允許繼電器狀態(tài)向防淹門系統(tǒng)發(fā)送允許關(guān)門信息。聯(lián)鎖僅在防淹門區(qū)域內(nèi)區(qū)段均未被進(jìn)路或保護(hù)區(qū)段鎖閉且空閑時(shí)才允許防淹門關(guān)閉。

通過(guò)檢查防淹門區(qū)域內(nèi)區(qū)段的占用狀態(tài)，保證了防淹門區(qū)域內(nèi)沒(méi)有列車；通過(guò)檢查防淹門區(qū)域內(nèi)區(qū)段未鎖閉，結(jié)合聯(lián)鎖進(jìn)路解鎖時(shí)的接近鎖閉檢查條件，可以確保不存在即將駛?cè)敕姥烷T區(qū)域的列車。綜上所示，可以確保聯(lián)鎖發(fā)出允許關(guān)門信號(hào)的時(shí)刻開(kāi)始，防淹門區(qū)域不會(huì)存在列車。

聯(lián)鎖子系統(tǒng)根據(jù)采集的防淹門相關(guān)繼電器狀態(tài)生成防淹門狀態(tài)信息，同進(jìn)路信息一并發(fā)送給ZC子系統(tǒng)。ZC 子系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)路狀態(tài)及防淹門狀態(tài)計(jì)算列車移動(dòng)授權(quán)。

列車未駛?cè)氚姥烷T區(qū)域的進(jìn)路時(shí)，如圖7所示，ZC 根據(jù)聯(lián)鎖進(jìn)路信息設(shè)置列車移動(dòng)授權(quán)。若進(jìn)路未開(kāi)放則將移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)設(shè)置在進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)外方，防止列車進(jìn)入防淹門區(qū)域。

圖7 移動(dòng)授權(quán)場(chǎng)景1Fig.7 Scenario 1 of movement authority

當(dāng)列車安全包絡(luò)進(jìn)入包含防淹門區(qū)域的進(jìn)路，且包絡(luò)未與入口防淹門重疊，如圖8 所示，入口防淹門關(guān)閉，ZC 以防淹門入口做為安全防護(hù)點(diǎn)，計(jì)算MA至防淹門入口并回縮安全余量，即圖8 中a 點(diǎn)位置。

圖8 移動(dòng)授權(quán)場(chǎng)景2Fig.8 Scenario 2 of movement authority

當(dāng)列車安全包絡(luò)部分或完全進(jìn)入防淹門防護(hù)區(qū)域，且未與出口防淹門重疊，如圖9 所示，出口防淹門關(guān)閉，此時(shí)ZC 向列車發(fā)送特殊控制報(bào)文，列車降級(jí)。

當(dāng)列車安全包絡(luò)完全駛出防淹門防護(hù)區(qū)域時(shí)，如圖10 所示，列車運(yùn)行不受入口或出口防淹門關(guān)閉的影響，ZC 為列車正常計(jì)算MA。

圖9 移動(dòng)授權(quán)場(chǎng)景3Fig.9 Scenario 3 of movement authority

圖10 移動(dòng)授權(quán)場(chǎng)景4Fig.10 Scenario 4 of movement authority

聯(lián)鎖子系統(tǒng)向ATS 子系統(tǒng)發(fā)送防淹門狀態(tài)、防淹門請(qǐng)求關(guān)閉狀態(tài)以及允許/不允許關(guān)閉防淹門狀態(tài)信息。ATS 子系統(tǒng)在人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示防淹門相關(guān)狀態(tài)信息，輔助相關(guān)人員掌握防淹門相關(guān)信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行指揮的大腦，將防淹門系統(tǒng)納入信號(hào)系統(tǒng)接口，既能有效保證行車安全和運(yùn)輸效率，又能兼顧出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，高效控制防淹門設(shè)備。