軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)接口設(shè)計(jì)

解 濤

（蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

蘇州市軌道交通1 號(hào)線綜合監(jiān)控（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ISCS）站級(jí)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PSD）子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口互聯(lián)，接入ISCS 站級(jí)局域網(wǎng)中，并通過(guò)OTN 傳輸網(wǎng)完成PSD 的中央級(jí)和車(chē)站及監(jiān)視的功能[1]。車(chē)站PSD 監(jiān)視功能是中心PSD 監(jiān)視功能的子集。OCC 的調(diào)度員可以監(jiān)視全線所有車(chē)站的PSD 信息，在車(chē)站工作站可以監(jiān)視本站的PSD 信息；1 號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)中明確ISCS 對(duì)PSD 的監(jiān)視信息包括：站臺(tái)端門(mén)、滑動(dòng)門(mén)、應(yīng)急門(mén)、PSL 控制箱、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源、系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的狀態(tài)和報(bào)警信息[2]。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)站臺(tái)門(mén)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

1 號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)站臺(tái)門(mén)的狀態(tài)監(jiān)視和報(bào)警功能，功能內(nèi)容如下：中央級(jí)ISCS 能監(jiān)視全線各車(chē)站站臺(tái)門(mén)的開(kāi)、關(guān)、故障狀態(tài)；并對(duì)每個(gè)門(mén)的動(dòng)作站臺(tái)進(jìn)行事件記錄。ISCS 工作站不具有對(duì)站臺(tái)門(mén)的控制功能；車(chē)站級(jí)ISCS 能監(jiān)視車(chē)站范圍內(nèi)站臺(tái)門(mén)的開(kāi)、關(guān)、故障狀態(tài)，同時(shí)可以對(duì)每個(gè)門(mén)的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，ISCS 工作站不具有對(duì)站臺(tái)門(mén)的控制功能。

具體監(jiān)控內(nèi)容包含但不限于表1。

表1 車(chē)站及ISCS 對(duì)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)的監(jiān)視及報(bào)警信息

2 接口解決方案

2.1 接口功能描述

綜合監(jiān)控與站臺(tái)門(mén)的接口位置設(shè)置在各車(chē)站通信設(shè)備室綜合監(jiān)控接線端子外側(cè)。全線24 座車(chē)站，共24 處接口，每處提供2 個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)接口，網(wǎng)口類(lèi)型為10 M/100 M 以太網(wǎng)接口，TCP/IP，使用MODBUS TCP/IP 協(xié)議[3]，實(shí)現(xiàn)ISCS 系統(tǒng)與PSD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)PSD 系統(tǒng)的監(jiān)視功能；ISCS 為PSD 提供對(duì)時(shí)信息。

2.2 接口責(zé)任劃分

站臺(tái)門(mén)專(zhuān)業(yè)：傳送PSD 狀態(tài)及報(bào)警信息給綜合監(jiān)控；確認(rèn)接口文件包括接口通信協(xié)議（冗余方案）、測(cè)試大綱、測(cè)試結(jié)果；提交PSD 設(shè)備類(lèi)表和數(shù)據(jù)點(diǎn)表；按照ISCS 提供的通信地址進(jìn)行通信設(shè)備的IP 地址設(shè)定；提供PSD 系統(tǒng)的真實(shí)設(shè)備/模擬器（接口設(shè)備），配合ISCS 進(jìn)行接口調(diào)試；提供到ISCS 綜合監(jiān)控系統(tǒng)配線架接線端子帶標(biāo)識(shí)的通信電纜，并負(fù)責(zé)兩端的端子連接、電纜敷設(shè)等工作；配合ISCS 進(jìn)行接口測(cè)試。

綜合監(jiān)控專(zhuān)業(yè)：實(shí)現(xiàn)PSD 系統(tǒng)中央級(jí)及車(chē)站級(jí)監(jiān)視功能；提供接口文件包括接口通信協(xié)議（冗余方案）、測(cè)試大綱、測(cè)試結(jié)果；提供PSD 設(shè)備列表和數(shù)據(jù)點(diǎn)表模板；提供PSD 系統(tǒng)通信設(shè)備的IP 地址；負(fù)責(zé)接口測(cè)試，進(jìn)行測(cè)試記錄；配合PSD 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線指導(dǎo)（圖1）。

圖1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)接口示意

2.3 接口原理

PSD 的狀態(tài)和報(bào)警信息經(jīng)過(guò)ISCS 的前置機(jī)（FEP）進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后接入ISCS主體系統(tǒng)。ISCSFEP 為雙機(jī)雙網(wǎng)冗余配置。ISCS與PSD 的電氣連接原理如圖2 所示：PSD 的以太網(wǎng)口⑤通過(guò)交換機(jī)A 分別與FEP A（以太網(wǎng)口①）、FEP B（以太網(wǎng)口③）相連；PSD 的以太網(wǎng)口⑥通過(guò)交換機(jī)B 分別與FEP A（以太網(wǎng)口②）、FEP B（以太網(wǎng)口④）相連。

圖2 ISCS 與PSD 原理

2.4 冗余切換基本原則

（1）接到交換機(jī)A 的以太網(wǎng)口①③⑤屬于同一IP 網(wǎng)段，稱(chēng)為A 網(wǎng)；接到交換機(jī)B的以太網(wǎng)口②④⑥屬于同一IP 網(wǎng)段，稱(chēng)為B 網(wǎng)；A 網(wǎng)與B網(wǎng)屬于不同IP 網(wǎng)段。

（2）PSD 系統(tǒng)與ISCS 之間的通信采用MODBUS on TCP/IP 協(xié)議，為“主從通信”方式。ISCS－FEP 作為“主機(jī)”即客戶(hù)端，向PSD 系統(tǒng)發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求；PSD 系統(tǒng)作為“從機(jī)”，即服務(wù)器端，應(yīng)答ISCS－FEP 的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

（3）PSD 系統(tǒng)確保以太網(wǎng)口⑤⑥必須是兩路獨(dú)立的以太網(wǎng)接口。

（4）ISCS 確保ISCS 側(cè)的以太網(wǎng)口①②③④在同一時(shí)刻只有一個(gè)以太網(wǎng)口與PSD 系統(tǒng)側(cè)的以太網(wǎng)口⑤或⑥建立TCP鏈接。

（5）通信路徑切換由ISCS 側(cè)主動(dòng)發(fā)起，PSD 側(cè)被動(dòng)響應(yīng)。

（6）PSD 系統(tǒng)以太網(wǎng)口⑤⑥是對(duì)等的，不存在主備關(guān)系，且保證數(shù)據(jù)一致性。

（7）無(wú)論ISCS－FEP 向PSD 的⑤口或⑥口發(fā)起TCP 鏈接請(qǐng)求，PSD 都無(wú)條件接受，并能向ISCS－FEP 應(yīng)答數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

2.5 冗余切換測(cè)試步驟

（1）正常情況下FEP－A 與PSD 通過(guò)鏈路⑤建立鏈接。

（2）斷開(kāi)PSD 鏈路⑤網(wǎng)絡(luò)連接。

（3）查看FEP 與PSD 是否正常通信。

2.6 詳細(xì)的協(xié)議測(cè)試

詳細(xì)協(xié)議測(cè)試旨在對(duì)ISCS 與PSD 接口協(xié)議中所提供的所有命令內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)，以確保雙方對(duì)協(xié)議內(nèi)容理解一致。測(cè)試內(nèi)容包括：

（1）根據(jù)ISCS 與PSD 通信協(xié)議文件內(nèi)容，ISCS FEP 向PSD控制器發(fā)送讀寄存器組命令。

（2）PSD 控制器根據(jù)通信協(xié)議文件內(nèi)容，向ISCS FEP 返回?cái)?shù)據(jù)信息。

2.7 報(bào)文舉例

FEP Send：ad 02 00 00 00 06 ff 04 00 00 00 14

FEP Recv：ad 02 00 00 00 2b ff 04 28 00 01 00 03 00 03 00 05 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 00 15 00 00 00 00 00 00 00 00 00

FEP Send：ae 02 00 00 00 06 ff 04 00 00 00 14

FEP Recv：ae 02 00 00 00 2b ff 04 28 00 01 00 03 00 03 00 05 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 00 15 00 00 00 00 00 00 00 00 00

FEP Send：af 02 00 00 00 06 ff 04 00 00 00 14

FEP Recv：af 02 00 00 00 2b ff 04 28 00 01 00 03 00 03 00 05 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 00 15 00 00 00 00 00 00 00 00 00

3 總結(jié)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)MODBUS TCP/IP 協(xié)議完成對(duì)PSD 的監(jiān)視與報(bào)警功能，通過(guò)冗余功能的設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)通信穩(wěn)定性與可靠性，通過(guò)接口測(cè)試，完整驗(yàn)證系統(tǒng)通信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)PSD 系統(tǒng)的管理功能。