地铁信号系统与屏蔽门联动的无线布置方案

于 露

地铁项目中的信号系统，不仅要确保行车安全，还要联动控制站台屏蔽门。本文将着重对信号系统与屏蔽门的配置方案进行探讨。

1 信号系统控制屏蔽门的原理

各地城市地铁信号系统大多采用基于通信技术的移动闭塞CBTC系统，具备点式通信级别和联锁级别的二级后备模式。CBTC系统主要划分为5个子系统，包括：列车自动防护ATP子系统、列车自动驾驶ATO子系统、列车自动监控ATS子系统、计算机联锁CI子系统和数据通信DCS子系统。

通常，在信号系统处于无线连续通信或点式通信级别时，均要求信号系统提供车门与屏蔽门联动功能，实现车门与屏蔽门的同步开启和关闭。列车正常进入车站站台停稳以后，车载ATP／ATO子系统判断条件满足 （不同的门控模式下），将开关屏蔽门命令通过DCS无线网络、有线网络发送到地面CI子系统，CI子系统通过继电接口转发控制命令至屏蔽门系统，屏蔽门系统收到命令后按照内部逻辑控制屏蔽门的开关。

为了实现屏蔽门联动控制，信号DCS子系统在车站站台区域设置了屏蔽门联动控制器。本文介绍的屏蔽门联动控制器是一种带有自由波天线的无线接入点AP箱。在无线连续通信或点式通信级别下，列车驶入站台与屏蔽门联动控制器建立无线通信链路，为列车发出／接收屏蔽门开关门的命令／状态信息，提供车－地通信通道。信号系统与屏蔽门系统的控制连接示意图如图1所示。

图1 信号系统与屏蔽门系统的控制连接示意图

2 站台屏蔽门布置方案

由于车站型式的不同，屏蔽门联动控制器的无线布置方案也不同。现主要针对常见的岛式和侧式站台进行分析。

2．1 岛式站台无线覆盖方案

站台在中间，列车在两侧行驶，像岛屿一样的站台为岛式站台。

2．1．1 方案1

利用车载无线设备车头和车尾分别是红网和蓝网的特点，在站台上行或者下行的两端各放置一套单网的设备，如图2所示。用这种方式组网，在一个车站需要4套屏蔽门联动控制器，每一套设备都是单网结构。优点是系统有双网冗余，单套设备故障不影响正常屏蔽门联动，并且造价较低；缺点是在一条线路上除区间使用的双网AP，需要另外生产一种单网的AP箱，在整条线路上就会出现2种AP箱，对于安装和维护不便。

图2 双网覆盖方案1

2．1．2 方案2

在车站上行和下行方向分别只安装1个双网AP箱，在维持低造价的同时，也不对系统作任何的改动，是相对简单的一种方案。但是该方案会降低系统的可靠性，车载或者地面单个无线设备故障会导致屏蔽门联动无法实现。

这种方式还需要根据岛式站台是否配有折返线，分为以下几种布置情况。

1．非折返站台，在列车正向运行前方的站台端部布置屏蔽门联动设备。如图3所示。

2．单侧折返站台，除了在正向运行前方的站台端部布置屏蔽门联动控制器外，还需要在进行折返的一侧站台的另一端布置屏蔽门联动控制器，如图4所示。

图3 岛式非折返站台无线布置方案

3．双侧折返站台，除了在正向运行前方的站台端部布置屏蔽门联动控制器，还需要在进行折返的两侧站台另一端布置屏蔽门联动控制器。如图5所示。

图5 双侧折返站台无线布置方案

2．1．3 方案3

仍在一个车站布置2台屏蔽门联动控制器。与岛式非折返站台无线布置方案相比，这种方案没有增加屏蔽门联动控制器，但是车载的2套无线设备不是分别放在列车的车头和车尾，而是都安装在车头的位置。优点是系统有双网冗余，单网设备故障不影响正常屏蔽门联动，并且造价不高；缺点是为了实现车载设备一端具有双网天线，需要改造列车单端的信号车载机柜，能够同时安装红、蓝网2套无线设备，这对于本身很紧凑的车载设备空间来说，无疑又是一种挑战。且此方案要求车头永远朝着列车运行方向，无法实现经过 “灯泡线、八字线”换端后的正常运行。

2．1．4 方案4

仿照CBTC系统采用无线自由波天线在区间的组网方式进行布置，在一个车站布置4台屏蔽门联动控制器，类似图5所示。优点是可靠性高，系统有双网冗余，单套设备故障不影响正常屏蔽门联动；缺点是造价相对较高。

2．2 侧式站台无线覆盖方案

列车在中间行驶，站台在两侧的为侧式站台。由于上行和下行的线路距离近，中间没有站台和其他遮挡的情况下，屏蔽门联动控制器只需要2套就可以实现双网覆盖。这2套设备分别在站台的两端，可以安装在上行或下行的方向，天线同时覆盖中间2组列车，如图6所示。

3 总结

通过上述内容的分析，为提高屏蔽门联动功能的可靠性，提高系统可用性，建议岛式站台采用方案4进行无线布置。方案4在长沙地铁1号线、重庆地铁3号线中已经被应用。

对于信号系统站台屏蔽门联动设备的布置，要根据各车站实际情况综合考虑，既要综合考虑车站整体站台布局，同时又要考虑信号系统数据传输的实时高效，更要考虑投资及信号维护工作量。故岛式车站单网覆盖方案作为性价比最好的方案，应该被优先采用。

图6 侧式站台屏蔽门覆盖方案

［1］ 刘涛，张洲初，林世春．地铁屏蔽门便携测试仪实现方案初探［J］．铁道通信信号，2011（4）：16－18．

［2］ 张爽，罗育立，隋鹏 ．信号与屏蔽门联动系统在地铁中的应用研究［J］．铁道通信信号，2011（8）：51－54．

［3］ 林瑜筠等 ．城市轨道交通信号 ［M］．中国铁道出版社，2012．

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