淺談地鐵屏蔽門控制系統

引言

　　地鐵屏蔽門系統是一個典型的機電一體化產品,其沿站臺邊緣布置，將車站站臺與行車隧道區域隔離開，降低車站空調通風系統的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，防止人員跌落軌道產生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環境，提高了地鐵的服務水平。

1 系統構成及功能實現

1.1 系統構成

屏蔽門控制系統主要由中央接口盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、門控單元（DCU）、通訊介質及通訊接口及外圍設備等組成。中央接口盤(PSC)又由主監視系統（MMS）、兩個單元控制器（PEDC）、接線端子、接口設備及控制配電回路組成。典型站配置一個中央接口盤（PSC）、兩個就地控制盤（PSL）、每扇滑動門一個門控單元（DCU）。

1.2 系統控制功能

系統級控制是在正常運行模式下由信號系統（SIG）直接對屏蔽門進行控制的方式。在系統級控制方式下，列車到站并停在允許的誤差范圍內時（如：±300mm），信號系統向屏蔽門每側單元控制器（PEDC）發送“長/短車開/關門”命令，單元控制器（PEDC）通過門控單元（DCU）對每扇滑動門進行實時控制，實現屏蔽門的系統級控制操作。單元控制器（PEDC）與門控單元（DCU）通過可靠的硬線連接。站臺級控制是由列車駕駛員或站務人員在站臺的就地控制盤（PSL）上對屏蔽門進行“開/關門”的控制方式。當系統級控制不能正常實現時，列車駕駛員或站務人員可在就地控制盤（PSL）上通過“專用鑰匙”及”開/關門按鈕”對屏蔽門進行“開/關門”操作，實現屏蔽門的站臺級控制操作。

1.3 監視功能

主監視系統（MMS）是中央接口盤（PSC）核心部分，完成每側屏蔽門單元相關信息的集成。包括收集PSC,PSL,IBP 以及屏蔽門電源的信息，屏蔽門故障警報儲存，屏蔽門正常系統運行記錄等。單元控制器（PEDC）與主監視系統(MMS)之間的監測信號通過可靠的硬線來連接，每個單元控制器（PEDC）將為主監視系統(MMS)的邏輯輸入模塊提供其操作狀態（邏輯電平信號），由主監視系統(MMS)監測屏蔽門系統的基本操作狀態。門控單元（DCU）與主監視系統(MMS)之間的監視是通過使用通訊網絡（現場總線）來實現的。每個門控單元（DCU）在網絡上都有一個唯一的地址，工程上，為了便于管理和標識，每個門控單元（DCU）的地址可取決于門控單元（DCU）在站臺上的位置（上/下行線、門單元號）。由主監視系統（MMS）監測門控單元（DCU）的相關狀態信息。

2 系統信息集成

2.1 概述

如前所述，屏蔽門控制系統必須完成控制和監視兩項基本功能，門控單元（DCU）完成每扇門的具體控制功能，而主監視系統（MMS）完成整個車站所有門單元的相關信息集成,并提供與主控系統接口的界面，完成屏蔽門系統的監視功能。在車站范圍內，每個門控單元（DCU）的檢測到的對應滑動門的狀態信息必須通過現場總線網絡與主監視系統進行通訊；在整條地鐵線路范圍內，每個車站的主監視系統（MMS）與主控系統通過以太網接口建立通訊。

　 鑒于現場總線技術的開放性、互可操作性與互用性、高度分散性及對現場環境適應性等特性，目前廣泛應用于工業控制領域，并取得了良好的效果，在屏蔽門系統中主監視系統（MMS）與門控單元（DCU）的通訊網絡就使用了現場總線技術。下面以廣州地鐵為例，簡單介紹CANbus現場總線。

2.2 CANbus現場總線

CAN是控制網絡ControlAreaNetwork的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線規范現已被ISO國際標準組織制訂為國際標準，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應用在離散控制領域。
CAN協議也是建立在國際標準組織(ISO)的開放系統互連參考模型(OSI)基礎上的，不過，其模型結構只有3層，只取OSI底層的物理層、數據鏈路層和頂上層的應用層。其信號傳輸介質為雙絞線，通信速率最高可達 1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達 1 0km/kbps,可掛接設備最多可達 110個。

　　CAN支持多主方式工作，網絡上任何節點均在任意時刻主動向其它節點發送信息，支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/發送數據。它采用總線仲裁技術，當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時，優先級高的節點可繼續傳輸數據，而優先級低的節點則主動停止發送，從而避免了總線沖突。

　　屏蔽門系統中網絡拓撲結構為總線型，物理層為EIA－RS232C/RS485協議，使用雙絞線。

3 系統外接口處理

屏蔽門系統作為車站重要設備。考慮到各車控室及控制中心（OCC）能夠有效、科學、合理地對各車站進行管理、調度，屏蔽門系統必須與車站其他系統建立密切的聯系，配合車站及控制中心完成相應的應急模式的執行，必然牽涉到與相關專業接口問題，接口問題的處理好壞，直接影響了屏蔽門系統功能的實現及在緊急情況下乘客及工作人員的安全。屏蔽門系統與主控、信號、低壓配電、車站建筑、限界及軌道等都存在接口，以下簡單介紹與主控系統及信號系統的接口處理。

3.1 屏蔽門系統與主控系統（MCS）的接口

屏蔽門系統與主控系統接口共兩種類型：以太網接口（PSD/MCS.1）及硬線接（PSD/MCS.2）。如下圖1所示

圖1 接口位置圖

結束語

　　屏蔽門系統是一個復雜的系統。目前，由于屏蔽門控制部分核心技術還需要靠進口，國產化率不高，投資是相當昂貴的。只有發展、鼓勵一批國內的屏蔽門生產企業（設計院所）加快核心技術的開發、研究，培養一支高素質的屏蔽門系統工程師，實現屏蔽門系統國產化，降低造價，相信屏蔽門在我國將會有更加廣泛的應用前景。