地铁信号系统与屏蔽门系统接口的分析

地铁信号系统与屏蔽门系统接口的分析

方壮雄

深圳市地铁集团有限公司

摘要：我国大多数城市都建设了地铁，虽然地铁有许多优点，但地铁安全事故仍时有发生，为了保障乘车的人身安全，地铁屏蔽门应运而生。地铁屏蔽门是地铁的重要组成部分，它可以减少地铁落轨事故的发生，并有效解决地铁行车途中的安全问题，让居民乘车更放心。本文主要对地铁信号系统与屏蔽门系统接口的分析。

关键词：地铁屏蔽门系统信号系统分析

城市轨道交通快捷准时、舒适环保，随着与日俱增的出行客流，对其运营的安全高效提出了更高要求。站台屏蔽门的开启关闭直接影响列车运营和乘客安全。依据国家相关轨道交通规范要求，将屏蔽门状态纳入信号系统监督和控制，通过联锁关系监控屏蔽门的动作，可有效保障运营安全。下面对地铁屏蔽门的作用及信号系统与屏蔽门系统接口控制进行分析。

1、地铁屏蔽门的重要作用

1.1保障乘客的人身安全

地铁的行车速度极快，在行车途中，乘客虽然可以抓住把手，但其还是有可能被甩出车厢，导致安全事故，这会使地铁运营成本大大增加，地铁也就因此缺少维护资金，不利于地铁长期稳定的运行。而且有些乘客粗心马虎，在乘车时没有抓住扶手，地铁刚启动时加速度大，他们被甩出的几率也大，地铁乘车安全因此得不到保障，导致其发展受到限制。在这样的背景下，地铁屏蔽门应时而生，它可以隔离乘客和轨道，减少车内乘客受到的拉力，避免其被甩出，能够保障乘车的人身安全尤其是在地铁车门处的乘客的安全，提高乘客对地铁的信任感，有利于提高地铁乘客量，使地铁收益大大增加，进而促进我国经济发展，增强我国的综合国力。有了地铁屏蔽门，在车内的乘客无论因为什么原因没有抓住扶手都不会威胁他们的生命，而且屏蔽门可以阻挡地铁启动时带来的气流，使乘客能在车内站稳不受气流影响。对于在站台的乘客来说，地铁屏蔽门可以将他们与轨道隔离开，避免其掉落到轨道造成安全事故，为他们提供上下车的安全通道，减少地铁外在因素对乘客的安全威胁，使地铁能够正常运行，实现便利人民生活的目标。

1.2控制车厢温度，减少能源消耗

我国目前人均资源不足，环境污染日益加重，尤其是汽车、公交车尾气排放带来的空气污染，污染严重的同时人们的环保意识也得到了增强，我国居民迫切需要快速、环保的交通工具来缓解交通压力，减少环境污染，地铁应运而生。在未安装地铁屏蔽门之前，车厢内的温度很难得到控制，地铁启动时带来的气流会带走空调制造的冷气，使地铁温度升高，造成能源浪费。为了满足国民绿色出行的需求，地铁装上了屏蔽门，阻挡了车内冷气的流失，避免车内温度升高，可以减少地铁用于制造冷气的能源消耗，在提高乘客舒适度的同时降低地铁油耗，能够减少资源浪费，保护我国有限的资源，有利于实现我国的可持续发展。在过去，由于地铁空调制造的冷气散发过快，地铁安装了大量的空调装置，其建设成本和设备成本大大增加，在安装地铁屏蔽门后，冷气损失大大降低了，为了保障乘客乘车舒适度而安装的空调数目得到了有效地减少，地铁制造成本与过相比降低了很多，其经济效益也就因此得到了提高，有利于促进我国经济发展，还能为地铁提供充足的维修资金。

1.3隔绝粉尘、噪音

地铁由于行车速度快，其行驶时会使周围的灰尘飞起，如果没有屏蔽门，粉尘就会进入车厢，给乘客的呼吸道造成损害，尤其是有呼吸系统疾病的乘客，粉尘过多会使他们的疾病加重，为他们增加不必要的身体、经济负担，不利于提升地铁口碑，对其长期发展十分不利。安装屏蔽门后，不仅可以隔离行车时带来的灰尘，净化车厢空气条件，还可以减少粉尘对车内设备的损害，保持车内的整体清洁，减少地铁清洁人员的工作量，进而节省地铁运营成本，而且其还可避免粉尘堵塞相关设备导致的地铁故障，对设备的养护有重要意义，设备故障少可以减少地铁维护人员的工作量，使地铁维修次数和维修成本大大减少，有利于提高地铁的经济效益，而且还可以给乘客带来良好的乘车体验，促进地铁的长期稳定发展。此外，地铁行驶时会带来大量的噪音，对乘客的耳朵造成伤害，使乘客无法在车内放松、休息，给乘客带来非常不好的乘车体验，地铁屏蔽门可以有效阻挡这些噪音，减少乘客的不适，消除乘客在地铁进站时的恐惧心理，使乘客更加信任地铁，有利于增加地铁的经济效益。

2、信号系统与屏蔽门系统接口方式

如图１所示，某地铁信号系统和屏蔽门系统之间采用安全继电器接口，铁路专用电缆线连接方式，每个车站上下行屏蔽门使用独立电缆分别传输控制信号。信号系统通过开门继电器（KMJ）和关门继电器（GMJ）向屏蔽门系统发送“开门命令”和“关门命令”；屏蔽门系统通过驱动信号系统设置的屏蔽门关闭且锁定继电器（GMSJ）和互锁解除继电器（HSJCJ），向信号系统发送“所有屏蔽门关闭且锁定”或故障时的“互锁解除”状态信息。系统间接口界面清晰，接口连接稳定度高。

图２信号系统与屏蔽门接口信息传输原理图

为了保证安全并进一步提高接口控制功能，信号联锁系统除了驱动车站站台对应侧屏蔽门KMJ和GMJ继电器，还对驱动的KMJ和GMJ继电器进行回采，同时对屏蔽门系统驱动的GMSJ和HSJCJ继电器进行前后接点同时采集，互斥判断。信号联锁系统采集和驱动屏蔽门电路如图３所示。

图３信号联锁系统采集和驱动屏蔽门电路示意图

信号系统与屏蔽门系统接口信息的可靠稳定传输，为信号系统不同控制级别状态下，监控屏蔽门系统奠定了基础。

4、信号系统控制级别

信号系统工作在车地通信正常的连续式控制级别、车地通信中断的点式控制级别和后备联锁控制级别时，控制逻辑分别如下。

１．在车地通信正常的连续式控制级别时，信号系统通过驱动KMJ和GMJ，给屏蔽门系统发送开关门命令。屏蔽门系统收到命令后，控制设备完成对应侧屏蔽门开关操作。信号系统以采集继电器的方式将屏蔽门的开关门命令和状态回采，并进行相关逻辑运算，控制相关信号设备。

２．在车地通信中断的点式控制级别和后备联锁控制级别时，屏蔽门的开关操作在屏蔽门系统控制盘上进行手动控制，信号系统以采集继电器的方式将屏蔽门的开关门状态回采，并进行相关逻辑运算，控制相关信号设备。

３．屏蔽门在“故障”状态时，经授权的人员在车站屏蔽门控制盘操作互锁解除开关，解除屏蔽门与信号系统的互锁关系，并把屏蔽门互锁解除状态信息连续传送至信号系统，使信号HSJCJ继电器吸起，信号系统才可允许列车进／出车站。

5、控制逻辑关系

当列车在站台规定的停车窗内停稳，且牵引切除后，信号ATO（列车自动运行系统，AutomaticTrainOperation）或驾驶员发出开车门命令，同时信号系统驱动ＫＭＪ吸起，向屏蔽门系统发“开门命令”，对应站台侧屏蔽门打开。如表１所示。列车从车站出发前，信号ATO或驾驶员发出关车门控制命令，同时信号系统驱动GMJ吸起，向屏蔽门系统发出“关门命令”，对应站台侧屏蔽门关闭。信号系统采集到车门关闭且屏蔽门关闭且锁定（GMSJ保持连续吸起）后，允许列车进出站。如果信号系统未能不间断地收到屏蔽门关闭并锁定（或互锁解除）信息时，禁止列车进／出车站，在点式或联锁控制级别时禁止出站信号开放。

6、信号系统与屏蔽门系统接口时序状态

6.1正常开关门状态

为保持屏蔽门和车门同步，屏蔽门开门或关门响应时间不大于信号系统命令发出后0.2s。所有屏蔽门关闭且锁定信号传送至信号系统的时间，与实际状态时间延时须少于0.3s。

6.2非正常状态

信号系统传送的开门或关门命令在非正常状态下突变，若命令突变时间少于0.2s，则屏蔽门系统将此突变命令认做扰动不予处理，屏蔽门不动作。

6.3互锁解除状态

屏蔽门某档受阻或故障后无法关闭时，为了使列车能够进出站，在驾驶员和站台值班员确认安全情况下，在屏蔽门控制盘上操作互锁解除，屏蔽门系统互锁解除信号须连续保持驱动HSJCJ吸起。列车进出站完成后，恢复互锁解除至正常位。

6.4信号交叠状态

非正常状态下，屏蔽门系统若同时收到信号系统发送的开门和关门命令，则屏蔽门系统在命令交叠时间大于700ms后发出报警，屏蔽门不动作。

7、结束语

在运营中，由于屏蔽门故障而导致的列车不能准点发车，使对故障屏蔽门定位及快速处理的需求凸显，为确保信号系统与屏蔽门系统的接口功能安全可靠，信号系统监控屏蔽门状态和开关，不但有利于安全高效运营，提高城市轨道交通系统的自动化程度，也为今后旧线加装屏蔽门系统和地铁无人驾驶系统的发展奠定了技术基础。随着技术的进步，后续对接口信息的完善，将进一步提高调度员故障处置效率。