吳應攀(廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部,廣東廣州 510000)

廣州地鐵三號線信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口技術

吳應攀(廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部,廣東廣州 510000)

介紹了廣州地鐵三號線信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口技術,詳細闡述了信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)關于駕駛模式、牽引制動、車門控制和安全回路功能的接口要求及實現(xiàn)原理。

信號系統(tǒng) 車輛系統(tǒng) 接口技術

1 概述

廣州地鐵三號線信號系統(tǒng)采用泰雷茲的SelTrac S40移動閉塞ATC系統(tǒng),車輛系統(tǒng)采用西門子B型車列車控制系統(tǒng)。一套信號車載設備包括：車載控制器VOBC,加速度計,接收和發(fā)送天線,測速發(fā)電機,ATC駕駛室顯示屏,對位環(huán)線和接近傳感器。其中VOBC為信號車載系統(tǒng)的核心控制設備,通過其子系統(tǒng)接口繼電器單元IRU與其它設備通信。一套車輛控制系統(tǒng)包括：輔助電源,車輛控制單元,駕駛室顯示屏,主控制器,駕駛室控制和模式選擇開關,以及牽引、制動、車門等列車子系統(tǒng)。信號系統(tǒng)通過KLIP總線、MVB總線以及列車線與車輛系統(tǒng)通信,以此控制和監(jiān)視車輛系統(tǒng)。信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口按功能可以分為：駕駛模式接口、牽引制動接口、車門控制接口、安全回路接口和人機交互接口。

2 駕駛模式接口

列車駕駛模式分為兩類：人工模式,包括切斷模式CUT_OUT和限制人工模式RM,此時列車運行完全由駕駛員控制;ATC模式,包括保護人工模式PM、ATP后退模式、自動駕駛模式ATO和無人駕駛模式DTRO,此時列車運行由ATC系統(tǒng)控制。

駕駛模式接口電路如圖2所示。其中,駕駛室占有信號CM是互鎖的,同時只能有一個駕駛室的CM信號有效。兩端駕駛室的模式選擇開關通過列車線連接,并與CM互鎖,只有當CM信號有效時,本駕駛端的駕駛模式選擇信號才有效。

當列車處于靜止狀態(tài)并且模式選擇開關處于RM位時,合上ATP切斷開關,ATPC信號生效,ATPC信號將切斷VOBC的供電電路,列車進入CUT_OUT模式。在CUT_OUT模式下,VOBC不輸出任何控制信息,列車運行完全由駕駛員負責。

當列車處于靜止狀態(tài)并且模式選擇開關處于RM位時,ATP切斷開關斷開,列車進入RM模式。在RM模式下,列車運行由駕駛員負責,VOBC監(jiān)視列車狀態(tài),當列車速度超過一個預先設定安全速度極限時,VOBC輸出緊急制動信號。

在列車建立車地通信并停車之后,將模式選擇開關打到PM位,PM繼電器吸起,列車進入PM模式。在PM模式下,VOBC輸出動態(tài)計算的推薦速度,駕駛員按照推薦速度行車。當列車以ATO/PM模式在站臺沖標時,按下ATP后退按鈕,列車即可進入ATP后退模式。ATP后退模式允許列車在ATP的保護下后退對標。

在PM模式下,將主控制器置于零位MCO、方向開關置于前位FWD,按下ATO模式按鈕,ATO模式繼電器吸起,列車進入ATO模式。在ATO模式下,忽略方向開關的位置,列車運行完全由ATC系統(tǒng)負責。按下兩個ATO啟動按鈕,可以讓列車在站臺或者故障恢復之后以ATO模式發(fā)車。

圖2 駕駛模式接口

無人駕駛模式DTRO,又稱為無人折返模式。在無人駕駛模式下,列車完全由ATC系統(tǒng)控制,不需要有駕駛員在場。列車進入無人駕駛模式的過程如下：(1)在PM/ATO模式下,將模式選擇開關打到OFF位;(2)按下無人駕駛DTRO按鈕,無人駕駛選擇信號DMS有效;(3)VOBC收到DMS信號之后,如果條件滿足,將輸出無人駕駛使能信號DME,DME信號點亮無人駕駛按鈕;(4)將方向開關和主控手柄置于零位;(5)斷開主控鑰匙,DMR信號失效,ATO繼電器吸起,列車進入無人駕駛模式;(6)按壓ATO啟動按鈕或與之功能相同的站臺DTRO發(fā)車按鈕,即可啟動列車運行。合上任意駕駛端的主控鑰匙,無人駕駛復位繼電器DMR吸起,無人駕駛模式即刻取消。VOBC也可根據自身情況,輸出DMR信號來取消無人駕駛模式。

圖3 牽引制動接口

將模式選擇開關置于OFF位,列車進入OFF模式。在OFF模式下,列車施加緊急制動,禁止列車移動。

3 牽引制動接口

車輛系統(tǒng)采用車輛控制單元VCU和KLIP總線控制列車的牽引制動,VCU和KLIP主要采集方向開關、牽引制動命令、牽引制動模擬量等信息控制列車的運行。

牽引制動接口電路如圖3所示。在人工駕駛模式下,方向開關的位置決定列車運行的方向(F表示前進,R表示后退),由駕駛員操作的主控手柄輸出牽引制動命令(D表示牽引,B表示制動,FB表示快速制動),同時也由主控手柄決定牽引制動力的大小。在PM模式下,方向開關的位置將被忽略,由VOBC輸出前進FWD和后退REV信號,但牽引和制動命令以及牽引制動模擬量仍然由主控手柄輸出。在ATO/DTRO模式下,由ATC系統(tǒng)控制列車的運行,方向開關的位置以及主控手柄的牽引制動命令都將被忽略,由VOBC輸出方向信號,同時也由VOBC輸出牽引命令PWR和制動命令BRK,以及牽引制動模擬量TEP和TEN。牽引制動模擬量大小為0-10V,與牽引制動力成正比。

列車的停車制動信息將通過KLIP總線反饋給VOBC。另外,VOBC還可以輸出最大常用制動命令FSBC。

4 車門控制接口

圖4 車門控制接口

圖5 安全回路接口

車輛系統(tǒng)采用電子門控單元EDCU控制列車車門,列車左側和右側的車門是由不同的EDCU分開控制的,EDCU控制車門需要采集車門使能信號、車門開啟/關閉命令和零速信號。車門控制接口電路如圖4所示。

在ATC模式下,當列車進站對標停穩(wěn)之后,VOBC自動輸出相應側的車門允許信號,左側為DELN和DELP,右側為DERN和DERP,該信號是進行列車車門的任何操作的前提,將一直保持到VOBC收到車門關閉并鎖閉信號DCLS1和DCLS2及列車出發(fā)命令之后才取消。在ATO模式下,VOBC在發(fā)出車門允許信號的同時發(fā)送持續(xù)時間為1秒的車門開啟命令DOLAC/DORAC,相應側的車門將自動打開,DOLC和DORC為車門開啟命令的回采信號。如果關門模式DM為自動,停站時間結束之后,VOBC自動發(fā)送車門關閉命令;如果DM為手動,則由駕駛員按壓列車關門按鈕手動發(fā)送車門關閉命令。在PM模式下,需要由駕駛員按壓開關門按鈕手動開關列車車門。

在人工模式下,列車靜止,駕駛員按壓車門強制按鈕也可激活相應車門允許信號,在激活車門允許信號之后即可通過按壓車門開啟和關閉按鈕操作列車車門,復位強開按鈕之后,車門允許信號消失。

在任何駕駛模式下,均可使用車門重新開啟按鈕。車門重新開啟按鈕僅僅用于開啟沒有關閉并鎖閉的車門,該信號通過KLIP總線作用于EDCU。同時KLIP也會將該信號反饋給VOBC。

VOBC實時采集車門狀態(tài),如果車門狀態(tài)出現(xiàn)異常,列車將立即緊急制動。車輛系統(tǒng)提供了車門旁路開關可用于旁路車門的開啟狀態(tài),從而給予VOBC虛假的車門關閉信號。

5 安全回路接口

安全回路,又稱為緊急制動回路,該回路監(jiān)視列車重要設備的狀態(tài),由車輛系統(tǒng)提供。VOBC為該回路供電,當安全回路為開路狀態(tài)時,無牽引使能信號,列車立即施加緊急制動。

安全回路接口如圖5所示。該安全回路監(jiān)視的狀態(tài)有：列車占有TM,非駕駛端的駕駛室占有CM,列車連掛狀態(tài)CP,全部緊急停車按鈕EB,VCU狀態(tài),駕駛端駕駛室占有CM,兩個安全回路操作接點SL1和SL2。SL1和SL2用于監(jiān)視車門等相關安全設備的狀態(tài),當列車靜止L-ZS且主控手柄為零位MC0時,將不監(jiān)視SL1和SL2的狀態(tài)。如果上述任何一種狀態(tài)異常,安全回路開路,VOBC不再輸出牽引使能信號PEC,逆變器控制單元ICU斷開,車輛控制器VCU和電子制動單元EBCU施加列車緊急制動,緊急制動的狀態(tài)EBSP和EBSN將持續(xù)反饋給VOBC。在CUT_OUT模式下,安全回路由車輛系統(tǒng)接管,PEC信號也由車輛系統(tǒng)提供。另外,按鈕SLB可以旁路SL1和SL2。

6 結語

本文詳細闡述了廣州地鐵三號線信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口技術。信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口按功能可以分為：駕駛模式接口、牽引制動接口、車門控制接口和安全回路接口。熟悉信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口要求及實現(xiàn)原理,可方便維護人員查找故障原因、提高維護質量,從而提高運營水平,同時也為將來新線建設的接口設計聯(lián)絡積累了經驗。

[1]廣州地鐵3號線信號系統(tǒng)技術規(guī)格書[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

[2]廣州地鐵3號線車載設備維護手冊[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

[3]廣州地鐵3號線ATC與車輛接口控制文件[R].廣州地下鐵道總公司,2008,6.

This article describes the interface technology between Signal system and Train system for GuangZhou metro line 3. Discusses the interface requirements and implement methods of the functions of Operation models, Traction and braking, Door control and Safe loop between Signal system and Train system in detail.

SIG System Train System Interface Technology