城轨正线联锁与门设备的控制接口分析与软件实现

梁云鹏

在现代轨道交通建设中，站台安全门和隧道防淹门是保证旅客及线路安全，实现节能环保所必须的技术装备。由于门设备涉及安全问题，所以都由联锁的安全I/O模块完成对其的控制。作为应用于城轨正线的计算机联锁设备，实现以上的接口控制功能是必须要考虑和实现的。本文将围绕城轨正线联锁和安全门/防淹门设备的接口逻辑进行分析，并通过流程图给出联锁控制软件的实现方案。

1 站台安全门控制

1.1 联锁与安全门互锁的功能需求分析

1．安全门的安全监督、控制分别由ATP/ATO来完成，即 ATP负责开/关安全门的安全监督，ATO负责安全门与车门的同步开/关控制。

2．安全门系统应向联锁子系统提供连续的“门关闭且锁紧”信息，当安全门该信息异常或联锁子系统收不到该信息时，联锁不允许排列进、出站进路且ATP系统将对列车实施紧急制动。除非此时安全门系统不与信号系统处于联锁状态。

3．联锁子系统向安全门系统提供开、关门命令;安全门系统向联锁子系统提供“门关闭且锁紧”信息。

4．可以通过“互锁解除”信号解除站台安全门与信号系统的联锁关系。此信号由站台安全门系统发出，并经安全通道传送至信号系统。

5．在联锁子系统既收不到安全门的“门关闭且锁紧”信息又收不到“互锁解除”信息的情况下，列车应可以采用一种特定的方式进/出车站。

1.2 接口实现方式

联锁子系统需要利用自身的安全计算机及安全I/O模块完成站台安全门的控制与互锁功能。一般通过4路安全继电器接点信息完成以上功能:门关闭且锁紧、互锁解除、开门使能、关门使能。

2 防淹门控制

2.1 联锁子系统与防淹门互锁的功能需求分析

1．防淹门系统应向联锁子系统提供连续防淹门的“开启且锁闭”信息，当防淹门该信息异常或联锁子系统收不到该信息时，将不允许向防淹门区段排列进路。

2．联锁子系统应不间断检查防淹门系统的“关门请求”信息，当联锁系统收到该信息时，则不允许向防淹门区段排列进路。

3．已经排列向防淹门区段的进路后，联锁子系统应连续监测防淹门的“开启且锁闭”及“关门请求”信号。当联锁子系统收不到“开启且锁闭”或者收到“关门请求”信息时，联锁系统必须关闭防淹门的防护信号。

4．在联锁子系统连续收到防淹门的“开启且锁闭”且检测到“关门请求”信息后，在发出“关门允许”信息前需做如下联锁检查。

1)与防淹门相关的进路是否办理，如果没有办理，可以直接发送“允许关闭”信息。

2)如果检测到与防淹门相关的进路已经办理，则进行下列相关处理:①如果进路处于选排阶段 (在进路处理模块中选排不会成功)，防淹门功能模块检查防淹门区段处于空闲状态，直接发送“允许关门”信息。②如果进路处于进路锁闭阶段，分为2种情况处理。预先锁闭阶段，防淹门功能模块检查防淹门防护区段处于空闲状态，直接发送“允许关门”信息;接近锁闭阶段，经过t秒延时后，检测列车是否越过防淹门防护信号机，再做处理。③当联锁收到“关门请求”信息时列车已经进入防淹门防护区段，此时联锁应立即向ATP/ATO设备发送危险信息，但联锁此时不能发出“关门允许”信息，需值班员人工指挥列车退出防护信号机，当且仅当联锁系统检查到防淹门区段空闲时，方可发出“关门允许”信息。

5．开、关命令和表示状态信息的传输通道应采用安全通道。

6．联锁子系统向防淹门系统提供允许关门命令，防淹门系统向联锁子系统提供“开启且锁闭”及“关门请求”信息。

2.2 接口实现方式

联锁子系统需要利用自身的安全计算机及安全I/O板完成防淹门的控制与互锁功能。联锁子系统一般通过3路安全继电器接点信息完成以上功能:开启且锁闭、关门请求、关门允许。

3 联锁与站台安全门的接口设计

联锁子系统一般通过以下4路安全继电器接点信息完成与安全门的接口功能。

1．互锁解除。该继电器由安全门控制系统控制，当联锁与安全门系统处于互锁状态时继电器落下。此时联锁需与安全门完成互锁功能。

2．门关闭且锁紧。该继电器由安全门控制系统控制，当安全门关闭且锁紧时继电器励磁吸起。该继电器落下，联锁系统应该禁止排列接/发车进路，如果进路已经建立，必须立即关闭信号并且向列车发出紧急制动指令。

3．开门使能。该继电器由联锁子系统控制，当列车进站且联锁设备受到ATP/ATO设备发出的列车停稳且停准信息后，通过驱采机安全I/O板使该继电器励磁吸起。

4．关门使能。该继电器由联锁子系统控制，当列车ATP/ATO发出安全门关门指令后，通过驱采机安全I/O板使“关门使能”继电器励磁吸起，同时使“开门使能”继电器失电落下。当检测到“关闭且锁紧”信号后应使“关门使能”继电器落下。当“关门使能”继电器励磁时间超过t秒 (具体时间根据不同的安全门厂家再设计联络会中确定)后依然无法检测到“关闭且锁紧”信号，联锁设备需要向ATP/ATO设备报警。

4 联锁与防淹门的接口设计

联锁子系统一般通过3路安全继电器接点信息完成与防淹门的接口功能。

1．开启且锁闭。该继电器由防淹门系统控制，常态为励磁吸起状态，表示防淹门开启且处于锁闭状态。联锁系统不间断检测该继电器状态，如果该继电器落下则无法选排包含防淹门的进路。

2．关门请求。该继电器由防淹门系统控制，常态为励磁吸起状态，表示防淹门正常不需要申请关闭，电路故障和洪水灾害都会导致该继电器失磁落下。联锁系统不间断检测该继电器状态，如果该继电器落下则无法选排包含防淹门的进路。

3．关门允许。该继电器由联锁子系统控制，常态为失磁落下状态，表示信号系统不允许防淹门关闭。联锁系统收到“关门请求”信息且完成相应联锁逻辑判断后，可以使之励磁吸起，控制防淹门关闭。

图1 门设备监测模块流程图

图2 进路选排模块流程图

5 联锁应用层逻辑控制软件设计

本软件基于进路表式的数据结构，门设备所涉及的继电器都将作为联锁用接口继电器统计入联锁主机的应用数据中，通过现场采集的信息结合联锁主机中存储的应用数据，联锁逻辑软件会经过相应的判断，输出控制指令。以下流程图只对由联锁直接输出控制的功能加以说明，对于上文提到的与ATP/ATO设备相关的功能不加阐述。

1．门设备监测模块流程图见图1。

2．进路选排模块流程图见图2。

3．进路锁闭模块流程图见图3。

4．信号保持模块流程图见图4。

以上是加入门设备控制逻辑的联锁软件实现流程图。需要说明的是:在进路解锁模块中不需要检查门设备条件，因为解锁意味着列车已经离开相关区段 (区段故障解锁要特殊处理)，且在门设备监测模块中可以看出ATP/ATO系统已经对门设备的状态完成监控，从而实现车-地联控，门设备已经不能对行车安全构成威胁，所以解锁流程可以按照传统的联锁检查条件完成。

6 结束语

轨道交通是解决城市日益恶化的交通及环境问题的最优方案，同时也是城市交通基础设施建设的必然发展趋势。目前，国内城轨信号系统还基本采用国外厂商的技术解决方案和产品，特别是正线计算机联锁系统作为信号系统的核心子系统之一，由于其高安全性、高可靠性的特殊要求，以及与其他子系统的接口逻辑比较复杂，所以在国产化方面一直困难重重。本文所分析的门设备接口逻辑和给出的软件设计方案，已经在实验室完成功能验证，证明其逻辑正确，软件运行良好，但是目前设计的联锁静态数据结构相对复杂，对软件使用的联锁数据要求较高，数据制作工作较为繁复，今后在联锁应用数据结构设计方面还要继续优化。

［1］ TB/T3027-2002.计算机联锁技术条件［S］．北京:中国铁道出版社，2002

［2］ GB/T12758-2004.城市轨道交通信号系统通用技术条件［S］．北京:中国标准出版社，2004．

［3］ 北京地铁建设管理有限责任公司．北京地铁昌平线一期工程信号系统招标文件技术册［G］．北京2009．

(责任编辑:张 利)