肖昕

摘 要：本文分析了CAN總線的地鐵屏蔽門控制，重點(diǎn)介紹了地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)，對于CAN總線的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及智能節(jié)電進(jìn)行了分析，這種技術(shù)不僅能夠提高信號的利用率，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及及時性，本文通過對于這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行分析，最終構(gòu)建了基于CAN總線的地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)。

1控制系統(tǒng)功能以及結(jié)構(gòu)

1.1控制系統(tǒng)的功能

技術(shù)人員根據(jù)地鐵屏蔽門操作方式以及地點(diǎn)的不同，將系統(tǒng)的控制分為系統(tǒng)級控制、站臺級控制以及手動操作控制，根據(jù)操作控制的不同系統(tǒng)的優(yōu)先等級也各不相同。

系統(tǒng)級控制是在地鐵正常運(yùn)行的情況下，駕駛員對于屏蔽門進(jìn)行正常的控制，駕駛員按照自身的經(jīng)驗(yàn)以及地鐵實(shí)際停留情況進(jìn)行停站，車輛停站精度允許有一定誤差。這種操作模式是：在停車到位后，駕駛員按動開門按鈕，通過信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛門與屏蔽門的聯(lián)合動作，及時將開門信號發(fā)送到屏蔽門系統(tǒng)的中央控制盤，然后從中央控制盤的單元控制器中發(fā)出信號至每個屏蔽門的門控單元實(shí)現(xiàn)開門動作，在停車時間結(jié)束后，按動關(guān)門按鈕，通過信號系統(tǒng)將關(guān)門信號發(fā)送至屏蔽門系統(tǒng)，通過中央控制盤及門控單元實(shí)現(xiàn)關(guān)門動作，以此實(shí)現(xiàn)屏蔽門的系統(tǒng)級操控。

站臺級控制是由列車駕駛員/站務(wù)人員通過站臺頭端的就地控制盤實(shí)現(xiàn)對屏蔽門系統(tǒng)的開關(guān)門控制、互鎖解除控制。就地控制盤一般位于端門外側(cè)的站臺頭端位置（折返站則頭尾兩端各有一個就地控制盤），當(dāng)系統(tǒng)控制失效的時候，選擇站臺級控制，由駕駛員或者站務(wù)人員用指定鑰匙在就地控制盤上進(jìn)行開關(guān)門的操作，然后控制命令進(jìn)入中央控制盤經(jīng)過安全繼電器通過特定邏輯處理后發(fā)送至各屏蔽門單元進(jìn)行開關(guān)門控制，或者，在個別屏蔽門無法關(guān)閉、安全回路無法形成且確保站臺人員安全的情況下通過就地控制盤操作互鎖解除，實(shí)現(xiàn)屏蔽門系統(tǒng)與車輛之間的互鎖解除，使列車可以正常離站。

手動操作控制是通過站務(wù)人員對單道屏蔽門進(jìn)行手動操作，一旦以上兩種操作方式都出現(xiàn)故障時，站臺工作人員可以通過手動操作的方式打開、關(guān)閉或隔離單道屏蔽門，確保地鐵可以正常運(yùn)行。

地鐵站臺的門單位有自動、測試以及隔離三種模式。正常情況下的屏蔽門應(yīng)該是通過列車駕駛員進(jìn)行操作，測試模式是方便檢修人員進(jìn)行調(diào)試/檢修，隔離模式是出現(xiàn)故障之后將該道故障門單元隔離出安全回路，使其不至于影響列車的運(yùn)營，確保地鐵整體處于正常狀態(tài)。

監(jiān)測功能是對整個屏蔽門系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)測，上報屏蔽門運(yùn)行狀態(tài)或者故障報警，使相關(guān)人員能夠進(jìn)行下一步操作或者故障處理，確保地鐵安全運(yùn)營。

1.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

地鐵屏蔽門的控制系統(tǒng)是由中央控制盤、站臺端頭就地控制盤、門控單元、就地控制盒以及車站監(jiān)視器等設(shè)備構(gòu)成。其中控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，每個環(huán)節(jié)之間都有密切的聯(lián)系，只有確保他們之間相互工作，才能確?？刂葡到y(tǒng)正常進(jìn)行。

中央控制盤是控制系統(tǒng)中的主要接口設(shè)備，是整個控制系統(tǒng)的中心。中央控制盤由兩部分組成，分別是一個監(jiān)控主機(jī)（監(jiān)視整個站臺屏蔽門的運(yùn)行工況）和兩個單元控制器（上下行各一個）。單元控制器中雖然連接了很多設(shè)備，但是設(shè)備之間相互獨(dú)立，互不干擾。單元控制器的主要功能就是處理屏蔽門之間的控制命令和重要的狀態(tài)系統(tǒng)，最終確保屏蔽門正常運(yùn)行。監(jiān)控主機(jī)主要是為了對于緊急情況進(jìn)行預(yù)警，然后對于系統(tǒng)內(nèi)部的信息進(jìn)行收發(fā)和分析，最終確保發(fā)出指令和接受之間能夠交流，最終確保中央控制盤的正常運(yùn)行。

2CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)

2.1CAN總線簡介

CAN的原名是控制器局域網(wǎng)，最早起源于上世紀(jì)八十年代，主要是對于汽車進(jìn)行控制和將相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這種總線的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性較高，能夠支持各種形式的通訊，基于這樣的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)是普及度最高的現(xiàn)場總線。

CAN總線協(xié)議中最為重要的幾點(diǎn)就是同步、串行以及面向通信數(shù)據(jù)塊的通信方式，網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)數(shù)的數(shù)量也特別多。CAN總線上每一個節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)之間都有聯(lián)系，一旦出現(xiàn)了信息，通信方式也非常靈活。從以上的論述中，和一般的總線來說，CAN的數(shù)據(jù)更具有優(yōu)點(diǎn)，更加適合于現(xiàn)在的地鐵屏蔽門系統(tǒng)。

2.2CAN總線系統(tǒng)構(gòu)成

因?yàn)镃AN總線的工作方式的情況，最多的時候可以達(dá)到110節(jié)點(diǎn)?？偩€通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要構(gòu)成是通過計算機(jī)和智能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，但是由于結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的不同，節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系也是相互平行。

智能節(jié)點(diǎn)能夠?qū)τ诂F(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時采集，然后根據(jù)系統(tǒng)中的命令將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線。而且可以通過智能節(jié)點(diǎn)對于總線上需要接收的數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行選擇。節(jié)點(diǎn)中的上位和下位分屬不同的作用，只有所有節(jié)點(diǎn)共同工作才能提高系統(tǒng)的可靠性和及時性。

在CAN總線中，智能節(jié)點(diǎn)主要在總線中的作用是進(jìn)行傳感、執(zhí)行，換言之就是進(jìn)行控制。對于地鐵屏蔽門來說，最主要的就是對于節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。屏蔽門系統(tǒng)總線智能節(jié)點(diǎn)的主要構(gòu)成成分是微控制器、CAN控制器以及其他。每一個結(jié)構(gòu)都為另一個結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)行鋪墊，最終達(dá)到控制的效果。

2.3屏蔽門CAN總線網(wǎng)絡(luò)

在屏蔽門控制系統(tǒng)中，中央控制盤、門控單位以及車站監(jiān)視器都是需要通過智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，將這些節(jié)點(diǎn)連接到總線中，最終形成全分布的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸以及信息的共享。CAN總線上的線路相當(dāng)于串聯(lián)在一起，一個部門出現(xiàn)故障不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。中央控制器是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的主要設(shè)備，主要就是對于屏蔽門記性檢測，門控單位是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的從屬設(shè)備，服務(wù)于中央控制器，車站監(jiān)視器是加強(qiáng)監(jiān)測，避免出現(xiàn)問題之后沒有及時反饋。整個系統(tǒng)之間相互合作，互相運(yùn)行，最終確保屏蔽門系統(tǒng)正常進(jìn)行。

采用CAN總線技術(shù)進(jìn)行地鐵屏蔽門系統(tǒng)建設(shè)，不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和及時性，而且成本上沒有太大的壓力，加之這一技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有了成熟的經(jīng)驗(yàn)，因此這一技術(shù)發(fā)展起來較為順利。

參考文獻(xiàn)

[1]劉光平.基于CAN總線的地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，29（12）：66-71.

[2]廖海象.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)控制模式及常見故障處理方法[J].電世界，2013，54（1）：33-35.

（作者單位：南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司）