中船重工第七一三研究所 閆 娟 高振天 郝登運

軌道交通屏蔽門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口的解決方案

中船重工第七一三研究所 閆 娟 高振天 郝登運

在網(wǎng)絡(luò)化運行的軌道交通系統(tǒng)中，屏蔽門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)都在整個地鐵運營中起著舉足輕重的作用。本文在介紹屏蔽門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，著重探討了它們之間如何通過接口進行銜接，重點對接口協(xié)議、接口設(shè)計提出了可行性解決方案。

PSD；ISCS；MODBUS/TCP協(xié)議

1 引言

城市軌道交通的建設(shè)是一項巨大的系統(tǒng)工程，作為城市交通的重要組成部分，它包含了眾多子系統(tǒng)，有綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、站臺屏蔽門系統(tǒng)（PSD）自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、信號系統(tǒng)（SIG）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）、閉路電視系統(tǒng)（CCTV）等等。這些系統(tǒng)通過接口進行信息傳輸，聯(lián)動顯示、控制，可以說地鐵設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在各個系統(tǒng)之間的集成性、保證運營的安全性。

在這眾多的系統(tǒng)中，屏蔽門系統(tǒng)（以下簡稱PSD系統(tǒng)）與綜合監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱ISCS系統(tǒng)）作為城市軌道交通的必備子系統(tǒng)，在服務(wù)中與乘客接觸比較直接，而且其運行是否良好直接關(guān)系著乘客安全、服務(wù)質(zhì)量、列車運營等多個方面。因此，在現(xiàn)代化的地鐵運營管理中，PSD與ISCS都起著舉足輕重的作用。

2 屏蔽門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能概述

PSD是現(xiàn)代地鐵和輕軌采用的一種專用設(shè)備，是城市軌道交通的重要組成設(shè)備，它是設(shè)置于地鐵、輕軌和地面車站的站臺層的一道屏蔽墻，能夠把區(qū)間隧道和站臺側(cè)乘客完全分隔開，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)站臺屏蔽門和列車門同步開啟和關(guān)閉，為乘客提供一個舒適、安全的候車環(huán)境。

ISCS系統(tǒng)是一個功能強大的、開放的、模塊化的、可擴展的分布式控制系統(tǒng),集成和互聯(lián)了多個子系統(tǒng)。其主要目的是將各分散孤立的自動化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個有機的整體，實現(xiàn)地鐵各專業(yè)子系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享，提高各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力，高效實現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動，提高地鐵全線的整體自動化水平，建立與軌道交通指揮中心的信息高速通道。

PSD系統(tǒng)與地鐵中很多系統(tǒng)都有接口，包括車輛、環(huán)控、土建、低壓配電、信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控等，其中最重要的就是與ISCS的接口。

3 接口解決方案

PSD系統(tǒng)所有的狀態(tài)、故障信息均需通過該接口傳輸至ISCS系統(tǒng)，而且頻率為每秒至少一次。因此，該接口任務(wù)繁重，數(shù)據(jù)傳輸量大。

3.1 接口功能描述

屏蔽門系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口功能如下：

1）屏蔽門系統(tǒng)按約定好的數(shù)據(jù)格式，提供設(shè)備故障信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息；

2）車站ISCS負責對屏蔽門系統(tǒng)的運營進行統(tǒng)計報表工作，并實現(xiàn)屏蔽門系統(tǒng)的故障報警，可實施記錄及故障的查詢；屏蔽門系統(tǒng)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)每隔一段時間，對PSD與ISCS系統(tǒng)間的通道進行檢測；PSD回應(yīng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)對該通道檢測。

4）綜合監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視屏蔽門的運行狀態(tài)，并在車控室的顯示終端進行顯示。

3.2 接口通信協(xié)議

接口協(xié)議采用MODBUS/TCP協(xié)議，MODBUS/TCP是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機/服務(wù)器通信。

MODBUS/TCP最通用的用途是為諸如PLC，I/O模塊，以及連接其他域總線或I/O模塊的網(wǎng)關(guān)服務(wù)。MODBUS/ TCP使MODBUS_RTU協(xié)議運行于以太網(wǎng)，MODBUS/ TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS/ TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標準TCP/IP和以太網(wǎng)在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS/TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標準TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標準的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS/ TCP通信報文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。

報文格式組成：

報頭 功能碼 數(shù)據(jù)報頭描述：字段 客戶端 服務(wù)端事務(wù)標識 由客戶端初始化 服務(wù)端從接收到的請求中拷貝協(xié)議標識 由客戶端初始化 服務(wù)端從接收到的請求中拷貝長度 由客戶端初始化 服務(wù)端初始化 (應(yīng)答)單元標識 由客戶端初始化 服務(wù)端從接收到的請求中拷貝

3.3 接口設(shè)計方案

接口方案采用基于RJ45連接的MODBUS/TCP協(xié)議，冗余設(shè)計，雙方系統(tǒng)通過互相監(jiān)察對應(yīng)接口的工作狀態(tài)，實現(xiàn)冗余切換。

ISCS為主，PSD為從，ISCS每隔一段時間向PSD發(fā)送一次輪詢報文。PSD收到ISCS請求數(shù)據(jù)命令后將狀態(tài)與故障信息即時發(fā)送到ISCS。

圖1 PSD與ISCS接口結(jié)構(gòu)圖

MODBUS/ TCP通信協(xié)議采用服務(wù)端/客戶端通信模式。服務(wù)端接收連接請求，提供數(shù)據(jù)服務(wù)；客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)請求，并接收來自服務(wù)端的數(shù)據(jù)。

圖2 MODBUS事務(wù)處理示意圖

4 結(jié)束語

國外的城市軌道交通在經(jīng)過幾十年不斷的完善和進步之后，才達到今天系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。未來20年是我國城市軌道交通發(fā)展的關(guān)鍵時期。據(jù)預(yù)測，最近10年內(nèi)，全球軌道交通3/4的投資將集中在中國。面對如此龐大的市場需求，只有堅持走國產(chǎn)化之路，才能保證我國城市軌道交通健康有序地發(fā)展。

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閆娟（1980—），女，河南南陽人，碩士，工程師,研究方向：軌道交通。