地铁信号系统的接口设计研究

朱德威

摘要：地铁信号工程设计的一个主要特点是接口专业工种多，除了需要与建筑、结构、轨道、线路、供电等专业配合，相互提交计算参数以满足安全和功能需求，预留相应的安装接口条件外，还需要与通信、车站监控、电力监控、屏蔽门、防淹门、试车线、车辆等诸多机电系统实现安全可靠的电气接口，以满足控制、监视的功能需求。

关键词：地铁信号；闭塞；联锁；接口设计

1系统概述

某公司准移动闭塞ATC信号系统分为：（1）联锁系统：采用专为地铁系统设计的SICAS计算机联锁系统；（2）ATP/ATO系统：采用LZB700M系统，其中轨道电路为数字报文无绝缘轨道电路（FTGS）；（3）ATS系统：中央采用VICOSOC501系统，显示屏为背投投影仪，车站ATS采用VICOS101系统。

2列车自动监控系统（ATS）

2.1系统组成

2.1.1中央ATS系统

ATS控制中心设备采用VICOSOC501控制系统，是标准的硬件和系统体系结构，服务器采用SUN工作站和UNIX操作系统，之间通过双100MB以太局域网连接。ATS局域网中使用TCP/IP通信协议，由2台以太网交换机实现路由功能。热备冗余通信服务器、主数据管理服务器/备用数据管理服务器，以及中央和车辆段人机界面工作站，均采用高速SUNBlade100工作站，标准的SUN系列硬件，10/100MbitEthernetLAN接口。

2.1.2车站ATS系统

（1）LOW工作站

采用FUJITSU/某PC，19″彩色显示器、鼠标、键盘，WindowsNT，通过Profibus总线与RTU连接，用于监控本联锁区的车站。

（2）远程终端单元

采用SIMATICS5-155H双机热备可编程控制器，通过冗余的Profibus总线与SICAS联锁和LOW相连接，通过单ProfibusDP与PIIS、DTI、LCP相连接，通过通信传输网与PCU进行冗余的串行点对点连接。

2.2与相关系统的接口

2.2.1与无线系统接口

无线传输系统在控制中心与信号的PCU相连接，该链路采用异步、点对点串行4线RS-422数据接口通道，用帧格式在2个通信设备间传输信息，链路速率9600Baud。列车由车辆段进入正线、列车进入车辆段、列车转线、列车进入车站、列车折返等情况下ATS发送的报文如下：(1)列车服务号及列车识别号；(2)头部车无线电台号；(3)尾部车无线电台号；(4)乘务组号；(5)当前线路号。

2.2.2与车站设备监控（EMCS）接口

EMCS系统与信号系统PCU之间的数据传输采用4线RS-422数据接口，链路为半双工，传输速率9600Baud。为控制隧道通风设备的工作，ATS监视与追踪系统应监督每个隧道区段内的列车非计划停留时间，如果列车占用隧道轨道电路的时间超过某一限定值，ATS通信服务器（COM-Server）应通过PCU向EMCS系统发送警报信息。

2.2.3与电力监控（SCADA）系统接口

SCADA系统与信号系统PCU之间的数据传输采用4线RS-422数据接口，链路为全双工，传输速率38400Baud。用于在ATS系统与SCADA系统之间传输牵引供电的状态信息，以使ATS系统能够显示牵引供电的状态。PCU向SCADA系统循环发送数据请求报文，在收到无错数据请求报文后，SCADA系统向PCU发送所有牵引供电的状态信息。

2.2.4与时钟系统接口

GPS主时钟系统在控制中心通过串行接口与信号系统无线时钟（SICLOCK）相连接，采用2线RS-485数据接口，传输速率9600Baud。用于在SICLOCK与GPS主时钟系统间传输时间信息，该信息使得ATS系统能够利用GPS主时钟系统提供的时间信息，同步VICOSOC501工作站、PCU、RTU和SICAS联锁设备。SICLOCK内包含1个内部时钟，当GPS主时钟信号发生故障时，信号系统则通过SICLOCK时钟传输器的内部时钟来实现同步。

2.2.5与车辆段联锁系统接口

假设车辆段计算机联锁系统通过通信传输网与正线车站的RTU相联接，采用4线RS-422数据接口，链路为全双工，传输速率38400Baud。双方的通信方式为主从方式，RTU向车辆段计算机联锁循环发送数据请求报文，在收到无错数据请求报文后，车辆段计算机联锁向RTU发送车辆段轨道电路状态信息，以便ATS系统能够显示车辆段轨道电路的状态。

3正线联锁系统

3.1系统组成

正线联锁系统按故障－安全、高可靠性的SIMIS原则进行设计，其基本部件包括工作站、联锁计算机（三取二）、联锁执行计算机（二取二）、电子接口模块和相关现场元件，如转辙机、信号机、数字轨道电路设备等。联锁计算机执行常规的联锁功能，通过STEKOP和DSTT电子接口模块直接控制和监督室外设备，完成轨道空闲检测、进路控制、道岔控制和信号机控制功能。

3.2与相关系统的接口

3.2.1SICAS联锁系统间的连接

各联锁站SICAS联锁系统间的联锁连接通过联锁总线连接逻辑实施，几个联锁区域由1个联锁集中控制。

3.2.2与防淹门接口

（1）对防淹门状态进行实时监督，确保列车安全，即排列包含防淹门的进路（含防护进路）必须连续检查防淹门的开启状态；一旦防淹门失去开启状态表示，有关进路不能建立；已建立的进路将立即关闭其防护信号。

(2）确定关闭防淹门的时机:收到关闭防淹门的请求后，立即对防淹门进行防护，关闭有关信号机；确认防淹门接近区段没有列车或列车已在防淹门外停住，且隧道内轨道空闲后，向防淹门控制人员发出允许关门信号。

3.2.3与屏蔽门的接口

（1）正向运行列车，只有列车停在站台区，并满足站台屏蔽门对停车精度要求的情况下，才允许列车向列车车门和站台屏蔽门发送开门命令；在停站时间结束后由列车向列车车门及屏蔽门发出关门命令，车门和屏蔽门均已关闭，并收到车门和屏蔽门均处于关闭状态信息后，才允许启动列车。

（2）正向运行的列车在地下设屏蔽门的车站停车误差超过±0.5m时，信号ATP将实施保护,不允许开车门和站台屏蔽门。正常情况下，站台屏蔽门的“开启”和“关闭”均受信号系统设备控制，只有从信号系统接收到“开门”或“关门”指令并传送到PSC时，屏蔽门才能打开或关闭。

（3）在屏蔽门状态信息不能有效地传输到信号系统时，站台工作人员可在站台端部的局控盘上向信号ATP系统送出“互锁解除”的信息。

3.2.4与车辆段之间的联锁接口

正线车站与车辆段之间出、入段线的联锁接口电路按敌对照查条件进行设置。出、入段联络线均纳入正线控制范围，并按双线双方向运行、列车作业方式设计。为确保列车的出、入段能力与正线列车追踪间隔相适应，出、入段线正向按120s闭塞设计划分闭塞分区，列车的出、入段作业按追踪方式进行,装设与正线相同的ATP/ATO设备，列车进入出、入段线后可按ATO或ATP监督下的人工模式运行。接入正线运行不影响正线120s的运行间隔。列车转换轨设置在出、入段线上车辆段侧。

结语

在工程实施的初期，就必须详细列出所有接口的明细表，并进行分类、归纳，明确实施时间。在实施中除必须对接口硬件、信息定义、接口协议进行认真分析、研究，提出正确的解决方案外，还须对双方接口进行检查和测试，以确保接口的安全、正确和可靠。

参考文献

[1]林瑜筠,李鹏,李岱峰，等．铁路信号新技术概论[M]．北京:中国铁道出版社，2005.

[2]汪希时．智能铁路运输系统ITS-R[M]．北京:中国铁道出版社，2004.