于 露

地鐵項目中的信號系統(tǒng)，不僅要確保行車安全，還要聯(lián)動控制站臺屏蔽門。本文將著重對信號系統(tǒng)與屏蔽門的配置方案進行探討。

1 信號系統(tǒng)控制屏蔽門的原理

各地城市地鐵信號系統(tǒng)大多采用基于通信技術(shù)的移動閉塞CBTC系統(tǒng)，具備點式通信級別和聯(lián)鎖級別的二級后備模式。CBTC系統(tǒng)主要劃分為5個子系統(tǒng)，包括：列車自動防護ATP子系統(tǒng)、列車自動駕駛ATO子系統(tǒng)、列車自動監(jiān)控ATS子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖CI子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信DCS子系統(tǒng)。

通常，在信號系統(tǒng)處于無線連續(xù)通信或點式通信級別時，均要求信號系統(tǒng)提供車門與屏蔽門聯(lián)動功能，實現(xiàn)車門與屏蔽門的同步開啟和關(guān)閉。列車正常進入車站站臺停穩(wěn)以后，車載ATP／ATO子系統(tǒng)判斷條件滿足 （不同的門控模式下），將開關(guān)屏蔽門命令通過DCS無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地面CI子系統(tǒng)，CI子系統(tǒng)通過繼電接口轉(zhuǎn)發(fā)控制命令至屏蔽門系統(tǒng)，屏蔽門系統(tǒng)收到命令后按照內(nèi)部邏輯控制屏蔽門的開關(guān)。

為了實現(xiàn)屏蔽門聯(lián)動控制，信號DCS子系統(tǒng)在車站站臺區(qū)域設(shè)置了屏蔽門聯(lián)動控制器。本文介紹的屏蔽門聯(lián)動控制器是一種帶有自由波天線的無線接入點AP箱。在無線連續(xù)通信或點式通信級別下，列車駛?cè)胝九_與屏蔽門聯(lián)動控制器建立無線通信鏈路，為列車發(fā)出／接收屏蔽門開關(guān)門的命令／狀態(tài)信息，提供車－地通信通道。信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的控制連接示意圖如圖1所示。

圖1 信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的控制連接示意圖

2 站臺屏蔽門布置方案

由于車站型式的不同，屏蔽門聯(lián)動控制器的無線布置方案也不同?，F(xiàn)主要針對常見的島式和側(cè)式站臺進行分析。

2．1 島式站臺無線覆蓋方案

站臺在中間，列車在兩側(cè)行駛，像島嶼一樣的站臺為島式站臺。

2．1．1 方案1

利用車載無線設(shè)備車頭和車尾分別是紅網(wǎng)和藍網(wǎng)的特點，在站臺上行或者下行的兩端各放置一套單網(wǎng)的設(shè)備，如圖2所示。用這種方式組網(wǎng)，在一個車站需要4套屏蔽門聯(lián)動控制器，每一套設(shè)備都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點是系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單套設(shè)備故障不影響正常屏蔽門聯(lián)動，并且造價較低；缺點是在一條線路上除區(qū)間使用的雙網(wǎng)AP，需要另外生產(chǎn)一種單網(wǎng)的AP箱，在整條線路上就會出現(xiàn)2種AP箱，對于安裝和維護不便。

圖2 雙網(wǎng)覆蓋方案1

2．1．2 方案2

在車站上行和下行方向分別只安裝1個雙網(wǎng)AP箱，在維持低造價的同時，也不對系統(tǒng)作任何的改動，是相對簡單的一種方案。但是該方案會降低系統(tǒng)的可靠性，車載或者地面單個無線設(shè)備故障會導致屏蔽門聯(lián)動無法實現(xiàn)。

這種方式還需要根據(jù)島式站臺是否配有折返線，分為以下幾種布置情況。

1．非折返站臺，在列車正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯(lián)動設(shè)備。如圖3所示。

2．單側(cè)折返站臺，除了在正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯(lián)動控制器外，還需要在進行折返的一側(cè)站臺的另一端布置屏蔽門聯(lián)動控制器，如圖4所示。

圖3 島式非折返站臺無線布置方案

3．雙側(cè)折返站臺，除了在正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯(lián)動控制器，還需要在進行折返的兩側(cè)站臺另一端布置屏蔽門聯(lián)動控制器。如圖5所示。

圖5 雙側(cè)折返站臺無線布置方案

2．1．3 方案3

仍在一個車站布置2臺屏蔽門聯(lián)動控制器。與島式非折返站臺無線布置方案相比，這種方案沒有增加屏蔽門聯(lián)動控制器，但是車載的2套無線設(shè)備不是分別放在列車的車頭和車尾，而是都安裝在車頭的位置。優(yōu)點是系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單網(wǎng)設(shè)備故障不影響正常屏蔽門聯(lián)動，并且造價不高；缺點是為了實現(xiàn)車載設(shè)備一端具有雙網(wǎng)天線，需要改造列車單端的信號車載機柜，能夠同時安裝紅、藍網(wǎng)2套無線設(shè)備，這對于本身很緊湊的車載設(shè)備空間來說，無疑又是一種挑戰(zhàn)。且此方案要求車頭永遠朝著列車運行方向，無法實現(xiàn)經(jīng)過 “燈泡線、八字線”換端后的正常運行。

2．1．4 方案4

仿照CBTC系統(tǒng)采用無線自由波天線在區(qū)間的組網(wǎng)方式進行布置，在一個車站布置4臺屏蔽門聯(lián)動控制器，類似圖5所示。優(yōu)點是可靠性高，系統(tǒng)有雙網(wǎng)冗余，單套設(shè)備故障不影響正常屏蔽門聯(lián)動；缺點是造價相對較高。

2．2 側(cè)式站臺無線覆蓋方案

列車在中間行駛，站臺在兩側(cè)的為側(cè)式站臺。由于上行和下行的線路距離近，中間沒有站臺和其他遮擋的情況下，屏蔽門聯(lián)動控制器只需要2套就可以實現(xiàn)雙網(wǎng)覆蓋。這2套設(shè)備分別在站臺的兩端，可以安裝在上行或下行的方向，天線同時覆蓋中間2組列車，如圖6所示。

3 總結(jié)

通過上述內(nèi)容的分析，為提高屏蔽門聯(lián)動功能的可靠性，提高系統(tǒng)可用性，建議島式站臺采用方案4進行無線布置。方案4在長沙地鐵1號線、重慶地鐵3號線中已經(jīng)被應(yīng)用。

對于信號系統(tǒng)站臺屏蔽門聯(lián)動設(shè)備的布置，要根據(jù)各車站實際情況綜合考慮，既要綜合考慮車站整體站臺布局，同時又要考慮信號系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r高效，更要考慮投資及信號維護工作量。故島式車站單網(wǎng)覆蓋方案作為性價比最好的方案，應(yīng)該被優(yōu)先采用。

圖6 側(cè)式站臺屏蔽門覆蓋方案

［1］ 劉濤，張洲初，林世春．地鐵屏蔽門便攜測試儀實現(xiàn)方案初探［J］．鐵道通信信號，2011（4）：16－18．

［2］ 張爽，羅育立，隋鵬 ．信號與屏蔽門聯(lián)動系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用研究［J］．鐵道通信信號，2011（8）：51－54．

［3］ 林瑜筠等 ．城市軌道交通信號 ［M］．中國鐵道出版社，2012．

［4］ 曹啟濱 ．城市軌道交通列車控制系統(tǒng)與屏蔽門接口常見問題［J］．鐵道通信信號，2012（11）：47－48．

［5］ 李秀艷 ．西安地鐵2號線信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)接口分析［J］．現(xiàn)代城市軌道交通，2010（05）．

［6］ 付文剛 ．信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的邏輯與控制［J］．現(xiàn)代城市軌道交通研究，2009（04）．