城市轨道交通信号系统与站台门系统信息接口方式分析

吕文龙，韩 臻，李金峰

(1．北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100068；2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

城市轨道交通信号系统与站台门系统的接口方式主要分为长电平信号和脉冲信号两种方式，且在不同工程中对两种信号的时序处理也不尽相同。总体而言，信号系统负责开门和关门信号的输出，站台门系统在接受信号系统输出的命令后执行开门和关门动作。信号系统通常在保证站台门可靠接受其信息的前提下输出脉冲信号，对于开门和关门脉冲信号外的站台门动作状态，由站台门进行相应的逻辑保持。而站台门系统通常希望等待信号系统输出长电平方式且互斥的开门和关门命令，在两个指令之间不再进行相关的逻辑保持判断。本文从信号系统和站台门系统的需求出发，结合工程实际应用的特点，从开关门信号的时序状态梳理以下接口方式。

2 信息接口方式

2.1 长电平信号

方式一：下一列车进站前信号系统持续发送关门信号。

1）列车进站在停车窗内停稳后的整个停站过程中，信号系统持续向站台门系统发送开门命令（实际信息流向为车载信号设备（VOBC）向计算机联锁（CI）发送开门命令，CI再将开门命令发送给站台门系统（PSD），详见2.3节分析），PSD打开站台门。

2）在列车停站结束后，信号系统向PSD持续发送关门命令（实际信息流向为VOBC向CI发送关门命令，CI再将关门命令发送给PSD，详见2.3节分析）。

3）从本站列车停站结束到本站下趟列车进站在停车窗内停稳之前由信号系统向PSD持续发送关门命令。

4）信号系统向PSD发送持续的 “开门到关门”或“关门到开门”的变化高电平信号，因此开门、关门命令为0、0状态，属于故障状态。

具体时序分析如图1所示。

图1 下一列车进站前信号系统持续发送关门长电平信号Fig.1 The signal system sends long electric-level signals for door closing continuously before the next train enters the station

方式二：列车出站后信号系统不再发送关门信号。

1）列车进站在停车窗内停稳后的整个停站过程中，信号系统持续向PSD发送开门命令，PSD打开站台门。

2）在列车停站结束后至列车出清站台进入区间过程中，信号系统向PSD持续发送关门命令。

3）列车完全出清站台门联动区域后，信号系统不再向PSD发送关门命令，由PSD保持当前的站台门状态不变。

4）下一列车进站在停车窗内停稳后，信号系统持续向PSD发送开门命令，PSD打开站台门。

5）信号系统向PSD发送持续的高电平开门命令或关门命令，在开门命令和关门命令之间切换瞬态，存在开门、关门命令均为0、0状态，不一定属于故障状态，需要双方确定持续此状态的时间阈值加以区分是否为故障态。

具体时序分析如图2所示。

2.2 脉冲信号

方式三：列车进站前先发送关门脉冲信号。

1）列车在进站前的站台门联动区域内发送站台门关门命令，PSD保持站台门在关闭状态。

2）列车进站在停车窗内停稳后的整个停站过程中，信号系统持续向PSD发送开门命令，PSD打开站台门。

3）在列车停站结束后至列车出清站台门联动区域前，信号系统向PSD持续发送关门命令。

4）列车完全出清站台门联动区域后，信号系统不再向PSD发送关门命令，由PSD保持当前的站台门状态不变。

5）信号系统向PSD发送脉冲信号的开门命令或关门命令，在开门命令和关门命令之间切换瞬态，存在开门、关门命令均为0、0状态，不一定属于故障状态，需要双方确定持续此状态的时间阈值加以区分是否为故障态。

图2 列车出站后信号系统不再发送关门长电平信号Fig.2 The signal system stops sending long electric-level signals for door closing after the train leaves the station

具体时序分析如图3所示。

方式四：站台门关闭锁紧后信号系统不再发送关门信号。

图3 列车进站前先发送关门脉冲信号Fig.3 Pulse signals for door closing are sent before the train enters the station

1）列车进站在停车窗内停稳后，信号系统向PSD发送开门脉冲命令，PSD打开站台门。当信号系统收到PSD发送的站台门打开的状态后，不再向PSD发送开门命令，站台门打开的状态由PSD保持。

2）列车停站结束后，信号系统向PSD发送关门命令，当信号系统收到PSD发送的站台门关闭且锁紧的状态后，信号系统不再向PSD发送关门命令，站台门关闭的状态由PSD保持。

3）信号系统向PSD发送脉冲信号的开门命令或关门命令，在开门命令和关门命令之间切换瞬态，存在开门、关门命令均为0、0状态，不一定属于故障状态，需要双方确定持续此状态的时间阈值加以区分是否为故障态。

具体时序分析如图4所示。

方式五：信号系统仅发出一次规定脉冲宽度的开、关门信号。

1）列车进站在停车窗内停稳后，信号系统向PSD发送开门脉冲命令，PSD打开站台门。当信号系统收到PSD发送的站台门打开的状态后，不再向PSD发送开门命令，站台门打开的状态由PSD保持。

2）列车停站结束后，信号系统向PSD发送关门命令，信号系统向PSD发送规定宽度的脉冲关门命令，站台门关闭的状态由PSD保持。

3）信号系统向PSD发送脉冲信号的开门命令或关门命令，在开门命令和关门命令之间切换瞬态，存在开门、关门命令均为0、0状态，不一定属于故障状态，需要双方确定持续此状态的时间阈值加以区分是否为故障态。

图4 列车出站后信号系统不再发送关门脉冲信号一Fig.4 The signal system stops sending pulse signals for door closing after the train leaves the station (1)

具体时序分析如图5所示。

图5 列车出站后信号系统不再发送关门脉冲信号二Fig.5 The signal system stops sending pulse signals for door closing after the train leaves the station (2)

2.3 接口方式分析

1) 列车在站台停车窗内停稳时开门处理

信号系统向PSD发送持续高电平信号和脉冲信号两种接口开门信息的详细处理方式分析如表 1所示。

因此，无论CI向站台门发送的开门命令为持续高电平还是脉冲信号，在站台门开门过程中站台门都要执行完开门命令，使站台门完全打开；在站台门完全打开后，无关门信号、开门命令丢失（0、0），站台门仍保持站台门完全打开的状态。直到站停时间到发出关门信号，站台门才开始关闭。两种信号向站台门发送的开门命令方式在开门过程及整个站停过程中均不会出现开门命令丢失后站台门关门的现象。

2) 列车站停结束时关门处理

信号系统向PSD发送持续高电平信号和脉冲信号两种关口开门信息的详细处理方式分析如表 2所示。

因此，无论CI向站台门发送的关门命令为持续高电平还是脉冲信号，在站台门关门过程中站台门都要执行完关门命令，使站台门完全关闭且锁紧；在站台门完全关闭且锁紧后，无开门命令且关门命令丢失（0、0），站台门仍保持站台门完全关闭且锁紧的状态。直到下趟列车进站时发出开门信号，站台门才开始打开。两种信号向站台门发送的关门命令方式均不会出现列车在未接近站台区和完全出清站台区后出现站台门开门的现象。

2.4 车地通信断开时的处理方案

1) 方案描述

VOBC与CI通信断开时，信号系统向PSD发送的命令，存在以下两种处理方案。

方案一：若CI与VOBC通信断开时，CI正在向PSD发送开/关门命令，则CI与VOBC通信断开后，CI应继续向PSD发送开/关门命令，直至收到PSD的状态反馈，之后不发送开门命令也不发送关门命令。

表 1 列车在站台停车窗内停稳时开门处理Tab.1 Measures for door opening when the train stands still at the stop sign of the platform

表 2 列车站停结束时关门处理Tab.2 Measures for door closing when the train is ready to leave the station

方案二：若CI与VOBC通信断开后，CI对PSD应不发送开门且不发送关门命令。

PSD系统的执行动作：无论上述哪种方案，PSD处理方案如下。

PSD判断CI的开/关门命令有效，开始执行命令后，应将开/关门动作执行到底。

PSD收到CI发送的无开门命令且无关门命令，或同时有开/关门命令时，若正在执行开/关门动作，则应执行到底，否则，应保持当前状态。

2) 方案分析

开关门命令经过VOBC发送至CI，由CI转发至PSD，PSD判断命令有效性驱动站台门动作，信息之间传递对应的时间如图6所示。

图6 车地信息传递时间示意图Fig.6 Schematic diagram of the time of train-ground information transmission

a.在VOBC-CI通信超时阈值t1内CI未收到VOBC的信息，则CI将判断与VOBC断开通信。

b.CI向PSD发送开关站台门命令后，到PSD收到CI发送的开关命令，此延时时间为t2。

c.PSD从收到CI的开关门命令，到其判断开关门命令有效，此延时时间为t3。

若t1≥t2+t3，则两种方案结果相同，均可保证PSD按照CI最后收到的VOBC命令完成动作。

若t1＜t2+t3，则方案一结果为：CI根据最后收到的VOBC命令继续驱动PSD，直至PSD状态与预期一致。方案二结果为：CI停止发送开关门命令，PSD判断收到的命令无效，保持之前的状态。

因此，两种方案均未发现引入安全性问题，只是PSD最后的状态不同。

通常在实际工程中，为确保站台门可靠动作，信号系统和PSD系统各自的信息处理时间以及相互之间的通信延迟阈值时间可适配调整，尽量保证t1＞t2+t3，使两种方案结果相同，即保证在车地无线断开状态下，PSD动作和CI所发送的命令意图一致。

3 结束语

信号系统和PSD的信息接口方式基本为上述5种方式，这5种接口方式可为城市轨道交通工程信号系统与PSD的接口提供参考。方式五开门命令及关门命令均采用脉冲信号，信号系统发送的脉冲长度需保证PSD的可靠动作，同时PSD需保证在脉冲信号外的动作保持功能。通过本文分析，推荐采用方式一或方式三，其余接口方式也可根据工程需要选用。