地铁信号系统与其他专业接口分析

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　　摘  要：南昌地铁1号线采用上海电气泰雷兹的SelTrac@ CBTC信号系统，在该系统的建设和运行中，与其他设备系统的接口及其管理亦是重要的一环。文章就通过对CBTC信号系统与其他专业的主要接口进行技术分析，提高和加深对系统接口认识。
　　关键词：信号系统;联锁;接口;分析
　　中图分类号：U284.48       文献标志码：A         文章编号：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
　　地铁信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制的非常重要的机电系统，其核心是基于通信列车自动控制系统（CBTC），构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整、以及列车驾驶自动化等功能为一体的自动控制系统。为了实现监视、控制等功能需求，CBTC信号系统需要与通信、机电、车辆等其他专业实现安全、可靠的电气接口。
　　1 信号系统与（RADIO）通信无线系统接口
　　ATS与无线系统通过两根冗余的屏蔽双绞线（CAT5E）连接，每根双绞电缆通过标准的RJ45连接器与RADIO设备的网卡接口，端口的带宽为10Mbps半双工，ATS系统和无线系统间使用基于GENA（通用事件通知结构）订阅来进行通信。在该结构下，ATS系统作为数据服务器，无线系统作为客户端，ATS向无线系统发送以下信息：（1）无线系统的列车识别符（列车车次号）;（2）列车线路标识;（3）列车位置包括当前车站，下一个车站和上一个车站;（4）列车标识（车体号）和激活的司机室标识;（5）列车运行方向;（6）司機标识（司乘ID）无线系统根据ATS提供的列车信息，使中央调度员可以发起和建立对某特定列车的无线呼叫。
　　2 信号系统与（ISCS）综合监控系统接口
　　ATS系统和ISCS间的信息通过两根冗余的10兆半双工以太网接口的TCP连接，两系统均有两台热备服务器提供通信。ATS系统和ISCS间使用基于GENA（通用事件通知结构）订阅来进行通信。在该结构下，ATS系统既做为客户端数据事件的订阅者，又做为数据服务器。ISCS也既做为ATS系统数据的服务器又做为ATS系统的数据订阅者。
　　ATS做为服务器，发送以下信息给客户端ISCS：（1）列车信息（列车ID、位置、运行方向、运行超时状态等）;（2）PIS信息（列车ID、预定到站时间和发车时间及终点站-提供后续4辆车）;（3）列车接近站台相关信息，当列车距离站台180m距离时触发;ISCS系统再把PIS信息转发给通信PIS系统给乘客提供列车到站倒计时。
　　ISCS做为服务器，发送以下信息给客户端ATS系统：（1）提供SCADA区间供电信息，用Energize（供电）和Deenergized（断电）表示牵引供电分区的状态;（2）提供FAS火警状态，用On（代表报警）、Off（未报警）、Unhealthy（非健康）表示火警状态;（3）提供BAS风机状态，用On（打开）、Off（关闭）、Faul（故障）、Uptrack（上行）、Downtrack（下行）表示风机状态;ATS系统使用这些数据在人机界面上显示ISCS的状态。
　　3 信号系统与（MASTER CLOCK）主时钟接口
　　ATS系统到主时钟的通信通过TCP连接，两个独立的10Base TX HD以太网接口，两系统中间连接防火墙，起到安全隔离作用。ATS-NTP系统被配置为客户端，主时钟服务器被配置为服务器，主时钟提供两个端口，ATS系统首先向配置文件中的第一个主时钟发送UDP包;如果没有收到响应，ATS系统将把发送请求切换到配置文件中的下一个主时钟，请求报文和响应报文均需遵循NTP协议;当两个主时钟均无响应时，信号系统将与ATS服务器内部时间实现时间同步。
　　4 信号系统与（DLP）大屏接口
　　ATS通过多模光纤从控制中心信号机房连接到调度大厅，经过媒体转换单元后用网线与大屏服务器连接，在大屏服务器中装有ATS软件，ATS服务器发送信息给DLP来显示正线的线路总览图、场段的线路总览图，在DLP上可切换显示正线/场段线路总览图，每次线路总览图进行更新时，大屏显示器上的图像也需要随着进行更新。显示类型可以根据信号系统的图形和文字信息来选择，确保完整、有效、安全和方便显示，DLP显示和ATS工作站的显示时间延时不超过1秒。
　　5 信号系统与（SDH）通信传输系统接口
　　SDH为信号的智能电源系统和MDS提供通信通道，使用二层交换协议，符合IEEE802.1Q（含IEEE802.3u）标准。控制中心、各车站、定修段/停车场通信信号之间提供100Mb/s共享以太网通道。 　　6 信号系统与（PSD）屏蔽门接口
　　信号系统轨旁区域控制器（ZC）采用安全继电器接口单元与各站PSD系统连接，建立联锁关系。
　　在屏蔽门未旁路的情况下，屏蔽门的状态不是关闭且锁紧，ZC将站台轨道关闭且阻止通信列车进入车站和离开车站。此时司机只能切换至RM或CUT-OUT才能动车进入站台或离开站台。当出现屏蔽门故障等情况时，工作人员将旁路旋钮激活，信号系统将得到屏蔽门旁路的状态，使得列车在进站和离站时忽略屏蔽门的状态。
　　当通信列车到达站台对齐且向ZC请求开屏蔽门时，ZC对屏蔽门系统发出“开门”命令，当站台上没有列车或列车在站台且正在请求关闭屏蔽门，ZC对屏蔽门系统发出“关门”命令。
　　接口电路采用的是继电设备互相传递安全信息，不间断地从屏蔽门系统接收屏蔽门的状态信息。它的所有输出和输入全部使用双断方式。值得注意的是信号集中站至各非集中站屏蔽门设备控制室的接口电缆需根据电缆长度而采用不同大小的电缆规格，以免距离过长造成压降使得设备无法收到可靠信息。
　　7 信号系统与（FGD）防淹门接口
　　信号系统轨旁区域控制器（ZC）采用安全继电器接口单元与防淹门系统连接，从防淹门系统获得“门打开且锁闭”的信息与信号系统建立联锁关系。两个系统之间的接口为继电方式，接口分界位置在防淹门系统设备控制柜的接口端子。
　　当防淹门系统向信号系统发送请求关闭防淹门的命令，信号系统收到命令后确保防护区段中没有列车的条件下，信号系统向防淹门系统输出“允许关闭”的防淹门命令。
　　考虑到关闭防淹门的情况一般是发生在异常、紧急的情况下，此时信号系统不一定在正常工作，信号与防淹门的联锁关系可能已经失效，不能给出允许关闭的条件。所以信号给出的允许关门信号不是必要条件，防淹门可以强制关门。
　　8 信号系统与车辆接口
　　车载ATC系统的核心是两套车载控制器（VOBC）单元，每套VOBC采用冗余校验“2取2”的原则执行ATP和ATO功能。每套VOBC 都能单独控制列车实现ATC功能。两套VOBC 热备冗余，当一台VOBC 主用时，另一台处于待机状态。
　　在电气接口方面，信号系统应向车辆提供VOBC机架的电磁兼容和干扰（辐射和灵敏性）、车辆环境-震动、设备环境的标准，信号各设备的消耗功率等。车辆为信号系统提供标称值大小为直流110V的电池供电，同时提供能容忍指定的开关电源的冲击电流要求的断路器。车辆还需提供给VOBC设备的安全列车线，所有安全列车线（除EB）整根线都应屏蔽，或采用双断回路且安全命令电路工作时应该有一个独立的回线;不能用列车地或公共的回线。从车辆底部到VOBC机架的接地连接由车辆方提供。
　　在功能方面，信号系统安全输出紧急制动命令、零速度命令、牵引使能命令、左/右门使能、开左/右门命令、前进/后退命令、ATO牵引/制动命令、EB复位命令、VOBC复位等命令至车辆，信号系统应从车辆安全输入紧急制动状态、驾驶模式选择、门关并锁闭状态、列车完整性、激活驾驶室、制动缓解状态、开关左/右门请求、ATO启动按钮、前进/后退方向选择、司机紧急制动复位请求、门牵引互锁旁路等命令。
　　信號系统与车辆控制系统接口分界点在车辆控制柜外线接线端。
　　9 结束语
　　信号系统与其他专业接口较多，均涉及行车安全。在与其他专业接口联系应从设计之初就予以考虑，向其他专业从软、硬件上进行对接，确保接口安全、可靠。同时要重视运营接口的维护，各专业间分工应清晰，同步配合检查和测试才能使得整个CBTC信号系统稳定可靠的运行。
　　参考文献：
　　[1]何宗华，汪松滋，何其光.城市轨道交通通信信号系统运行与维修[M].中国建筑工业出版社，2007：383.
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