对CAN总线的地铁屏蔽门控制及应用分析

蔡卫廷

摘要：本文主要分析了CAN总线和地铁屏蔽门控制监测功能，重点介绍了CAN总线在地铁屏蔽门控制中的应用效果，它不仅能够实现控制信号的实时交换，而且还可以提高地铁屏蔽门系统的稳定性。通过对CAN总线进行应用，以期为地铁屏蔽门控制及应用提供可靠的保障，创造出最大化的经济与社会效益。。

关键词：CAN总线;地铁屏蔽门;控制效果

地铁屏蔽门系统属于机电一体化产品，集电子、机械、建筑和控制等于一体，它一般是沿地铁站台边缘进行设置，达到隔离地铁站台候车室与列车的目的。在地铁屏蔽门系统中，电气监控系统是核心，其能够同时完成控制和监视作用，其内部接线选择了现场总线和硬线直连两种方式，对报警、状态信息等非重要因素且数据量大的选择了现场总线，如应急门状态、滑动门状态等，对涉及人身安全因素的安全信号选择了硬线直连，如开关门命令、互锁解除、门全关且锁定等。而CAN总线是一种现场总线，将其应用到地铁屏蔽门控制系统中，既能够实现数据信息共享，提高信号利用率，而且还可以确保地铁屏蔽门的安全、高效运行。

1.CAN总线概述

通常情况下，CAN总线是一种多主总线，其在设备检测及控制中得到了广泛应用。与一般通信总线相比，CAN总线的数据通信具有实时性、可靠性和灵活性的优势，具体特点如下：（1）CAN节点通过对报文的标识符进行滤波就能够实现一点对多点、点对点及全局广播方式来完成数据信息的发送和接收;（2）能够实现多主方式工作;（3）CAN总线通信选择了短帧格式;（4）直接通信距离最大超过了10km（但是通信速率低于5kbit/s），最高通信速率超过了lMbit/s（但是通信距离小于40 m）节点数超过了110个，常用的通信介质有双绞线、光导纤维或同轴电缆;（5）选择了非破坏性总线仲裁技术;（6）CAN总线引入了CRC检验，具有比较强的错误处理功能，确保数据通信的及时性、可靠性。

CAN总线采用了CAN2.0B协议，根据OSI七层参考模型可以把CAN总线划分为应用层、数据链路层和物理層，具体如图1所示。

2.地铁屏蔽门控制系统

2.1控制功能

地铁屏蔽门控制系统可以根据操作地点和方式的不同划分为系统级控制、手动操作控制和站台级控制等三种，其中系统级控制优先级最低，手动操作优先级最高。（1）系统级控制。在地铁正常运行状态下，由列车驾驶员来控制屏蔽门。基于系统级控制下，列车到站并按照要求停在合理范围内，在驾驶室内由列车驾驶员来完成屏蔽门的开关操作，经信号系统（SIC）可以将控制命令传输至中央控制盘（PSC），随后通过单元控制器（PEDC）就能够发出ENABLE和OPEN信号，借助门控单元（DCU）就可以控制滑动门的开/关门，这样就完成了屏蔽门的系统级控制操作;（2）手动操作控制。其主要是由乘客或站台人员对屏蔽门进行操作。如果个别屏蔽门操作机构或控制系统电源出现故障时，乘客在轨道侧用开门把手或站台人员在站台侧用钥匙打开屏蔽门;（3）站台级控制。在站台端头控制盘 （PSL）上，列车驾驶员对屏蔽门进行控制，即所谓的站台级控制。如果系统级控制无法满足地铁屏蔽门控制要求时，列车驾驶员就可以通过站台端头控制盘（PSL）来实现对屏蔽门的开、关。

通常情况下，门单元具有自动、隔离和测试3种控制模式，其中正常情况下，地铁屏蔽门处于自动模式，在门单元出现故障时，隔离模式可以供站台工作人员使用，进而把故障的门单元与整个系统隔离开来，以免影响乘客的安全。测试模式主要是供检修人员使用。在隔离和测试模式下，门单元不接收站台级和系统级控制信号，同时旁通锁紧和关闭信号。

2.2监测功能

在地铁屏蔽门中，监视功能主要负责对屏蔽门的自动/手动、开/关等状态进行监测，并相应的输出灯光信号，同时对供电电源、网络通信系统等设备运行情况给予监测，对电源故障、DCU和门机故障、网络通信系统故障等信号给予及时采集、分析和报警，而且还能够在系统内部按照要求设置解除闭锁和逻辑闭锁功能。此外，通过现场总线接口，控制系统可以把屏蔽门系统的操作、报警、状态及故障信号传输至车站控制室内的监控系统（EMCS），从而实现统一监测与管理。

3.CAN总线在地铁屏蔽门控制中的应用

对于屏蔽门控制系统而言，中央控制盘（PSC）、车站监视器 （PSA）、门控单元（DCU）可以通过智能节点与CAN总线实现挂接，进而形成全分布式网络控制系统，其不仅可以实现对数据的有效传输，而且还可以实现信息共享。在AN总线网络上，即使任何一个设备出现故障，仍然能确保整个网络的正常运行。在网络节点中，PSC作为主设备主要负责实时监测整个网络系统的运行状态，而DCU作为从设备主要负责为PSC提供相关有用信息。实际上，在整个CAN总线网络中，PSC与DCU间的数据通信是重点，要想提高通信效率和可靠性，一般会在PSC与DCU间选择双CAN总线冗余连接的方式进行通信。实际上，两路CAN总线互为热备用，能够实现网络数据的同时传送。在屏蔽门控制系统运行过程中，如果一路CAN总线出现故障，此时另一路备用CAN总线将会开始工作，整个切换过程无扰动，进而不会对地铁屏蔽门控制系统产生影响。PSC与DCU间选择双CAN总线冗余连接原理如图2所示，，

4.结束语

综上所述，在地铁屏蔽门系统运行过程中，引入CAN总线技术不仅可以提高系统的实时性和稳定性，而且安装维护简单，系统成本低，具有比较好的升级、扩展能力。此时就需要结合地铁屏蔽门特点来对CAN总线给予科学、合理的应用，以此来提高地铁屏蔽门控制效率。

参考文献

[1]包演生，姜涛，谢钧安.CAN波特率自适应在屏蔽门系统中的应用[J].电子设计工程，2020，5（19）：61-62.

[2]王宁，上官王请.简述地铁屏蔽门与信号系统实现自动控制的基本方式[J].建筑工程技术与设计，2018，3（18）：116-117.

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