呂文龍，韓 臻，李金峰

(1．北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068；2．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)的接口方式主要分為長(zhǎng)電平信號(hào)和脈沖信號(hào)兩種方式，且在不同工程中對(duì)兩種信號(hào)的時(shí)序處理也不盡相同。總體而言，信號(hào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)開(kāi)門和關(guān)門信號(hào)的輸出，站臺(tái)門系統(tǒng)在接受信號(hào)系統(tǒng)輸出的命令后執(zhí)行開(kāi)門和關(guān)門動(dòng)作。信號(hào)系統(tǒng)通常在保證站臺(tái)門可靠接受其信息的前提下輸出脈沖信號(hào)，對(duì)于開(kāi)門和關(guān)門脈沖信號(hào)外的站臺(tái)門動(dòng)作狀態(tài)，由站臺(tái)門進(jìn)行相應(yīng)的邏輯保持。而站臺(tái)門系統(tǒng)通常希望等待信號(hào)系統(tǒng)輸出長(zhǎng)電平方式且互斥的開(kāi)門和關(guān)門命令，在兩個(gè)指令之間不再進(jìn)行相關(guān)的邏輯保持判斷。本文從信號(hào)系統(tǒng)和站臺(tái)門系統(tǒng)的需求出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)，從開(kāi)關(guān)門信號(hào)的時(shí)序狀態(tài)梳理以下接口方式。

2 信息接口方式

2.1 長(zhǎng)電平信號(hào)

方式一：下一列車進(jìn)站前信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)送關(guān)門信號(hào)。

1）列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后的整個(gè)停站過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)向站臺(tái)門系統(tǒng)發(fā)送開(kāi)門命令（實(shí)際信息流向?yàn)檐囕d信號(hào)設(shè)備（VOBC）向計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CI）發(fā)送開(kāi)門命令，CI再將開(kāi)門命令發(fā)送給站臺(tái)門系統(tǒng)（PSD），詳見(jiàn)2.3節(jié)分析），PSD打開(kāi)站臺(tái)門。

2）在列車停站結(jié)束后，信號(hào)系統(tǒng)向PSD持續(xù)發(fā)送關(guān)門命令（實(shí)際信息流向?yàn)閂OBC向CI發(fā)送關(guān)門命令，CI再將關(guān)門命令發(fā)送給PSD，詳見(jiàn)2.3節(jié)分析）。

3）從本站列車停站結(jié)束到本站下趟列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)之前由信號(hào)系統(tǒng)向PSD持續(xù)發(fā)送關(guān)門命令。

4）信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送持續(xù)的 “開(kāi)門到關(guān)門”或“關(guān)門到開(kāi)門”的變化高電平信號(hào)，因此開(kāi)門、關(guān)門命令為0、0狀態(tài)，屬于故障狀態(tài)。

具體時(shí)序分析如圖1所示。

圖1 下一列車進(jìn)站前信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)送關(guān)門長(zhǎng)電平信號(hào)Fig.1 The signal system sends long electric-level signals for door closing continuously before the next train enters the station

方式二：列車出站后信號(hào)系統(tǒng)不再發(fā)送關(guān)門信號(hào)。

1）列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后的整個(gè)停站過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)向PSD發(fā)送開(kāi)門命令，PSD打開(kāi)站臺(tái)門。

2）在列車停站結(jié)束后至列車出清站臺(tái)進(jìn)入?yún)^(qū)間過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)向PSD持續(xù)發(fā)送關(guān)門命令。

3）列車完全出清站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)區(qū)域后，信號(hào)系統(tǒng)不再向PSD發(fā)送關(guān)門命令，由PSD保持當(dāng)前的站臺(tái)門狀態(tài)不變。

4）下一列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)向PSD發(fā)送開(kāi)門命令，PSD打開(kāi)站臺(tái)門。

5）信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送持續(xù)的高電平開(kāi)門命令或關(guān)門命令，在開(kāi)門命令和關(guān)門命令之間切換瞬態(tài)，存在開(kāi)門、關(guān)門命令均為0、0狀態(tài)，不一定屬于故障狀態(tài)，需要雙方確定持續(xù)此狀態(tài)的時(shí)間閾值加以區(qū)分是否為故障態(tài)。

具體時(shí)序分析如圖2所示。

2.2 脈沖信號(hào)

方式三：列車進(jìn)站前先發(fā)送關(guān)門脈沖信號(hào)。

1）列車在進(jìn)站前的站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)區(qū)域內(nèi)發(fā)送站臺(tái)門關(guān)門命令，PSD保持站臺(tái)門在關(guān)閉狀態(tài)。

2）列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后的整個(gè)停站過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)持續(xù)向PSD發(fā)送開(kāi)門命令，PSD打開(kāi)站臺(tái)門。

3）在列車停站結(jié)束后至列車出清站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)區(qū)域前，信號(hào)系統(tǒng)向PSD持續(xù)發(fā)送關(guān)門命令。

4）列車完全出清站臺(tái)門聯(lián)動(dòng)區(qū)域后，信號(hào)系統(tǒng)不再向PSD發(fā)送關(guān)門命令，由PSD保持當(dāng)前的站臺(tái)門狀態(tài)不變。

5）信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送脈沖信號(hào)的開(kāi)門命令或關(guān)門命令，在開(kāi)門命令和關(guān)門命令之間切換瞬態(tài)，存在開(kāi)門、關(guān)門命令均為0、0狀態(tài)，不一定屬于故障狀態(tài)，需要雙方確定持續(xù)此狀態(tài)的時(shí)間閾值加以區(qū)分是否為故障態(tài)。

圖2 列車出站后信號(hào)系統(tǒng)不再發(fā)送關(guān)門長(zhǎng)電平信號(hào)Fig.2 The signal system stops sending long electric-level signals for door closing after the train leaves the station

具體時(shí)序分析如圖3所示。

方式四：站臺(tái)門關(guān)閉鎖緊后信號(hào)系統(tǒng)不再發(fā)送關(guān)門信號(hào)。

圖3 列車進(jìn)站前先發(fā)送關(guān)門脈沖信號(hào)Fig.3 Pulse signals for door closing are sent before the train enters the station

1）列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送開(kāi)門脈沖命令，PSD打開(kāi)站臺(tái)門。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)收到PSD發(fā)送的站臺(tái)門打開(kāi)的狀態(tài)后，不再向PSD發(fā)送開(kāi)門命令，站臺(tái)門打開(kāi)的狀態(tài)由PSD保持。

2）列車停站結(jié)束后，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送關(guān)門命令，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)收到PSD發(fā)送的站臺(tái)門關(guān)閉且鎖緊的狀態(tài)后，信號(hào)系統(tǒng)不再向PSD發(fā)送關(guān)門命令，站臺(tái)門關(guān)閉的狀態(tài)由PSD保持。

3）信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送脈沖信號(hào)的開(kāi)門命令或關(guān)門命令，在開(kāi)門命令和關(guān)門命令之間切換瞬態(tài)，存在開(kāi)門、關(guān)門命令均為0、0狀態(tài)，不一定屬于故障狀態(tài)，需要雙方確定持續(xù)此狀態(tài)的時(shí)間閾值加以區(qū)分是否為故障態(tài)。

具體時(shí)序分析如圖4所示。

方式五：信號(hào)系統(tǒng)僅發(fā)出一次規(guī)定脈沖寬度的開(kāi)、關(guān)門信號(hào)。

1）列車進(jìn)站在停車窗內(nèi)停穩(wěn)后，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送開(kāi)門脈沖命令，PSD打開(kāi)站臺(tái)門。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)收到PSD發(fā)送的站臺(tái)門打開(kāi)的狀態(tài)后，不再向PSD發(fā)送開(kāi)門命令，站臺(tái)門打開(kāi)的狀態(tài)由PSD保持。

2）列車停站結(jié)束后，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送關(guān)門命令，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送規(guī)定寬度的脈沖關(guān)門命令，站臺(tái)門關(guān)閉的狀態(tài)由PSD保持。

3）信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送脈沖信號(hào)的開(kāi)門命令或關(guān)門命令，在開(kāi)門命令和關(guān)門命令之間切換瞬態(tài)，存在開(kāi)門、關(guān)門命令均為0、0狀態(tài)，不一定屬于故障狀態(tài)，需要雙方確定持續(xù)此狀態(tài)的時(shí)間閾值加以區(qū)分是否為故障態(tài)。

圖4 列車出站后信號(hào)系統(tǒng)不再發(fā)送關(guān)門脈沖信號(hào)一Fig.4 The signal system stops sending pulse signals for door closing after the train leaves the station (1)

具體時(shí)序分析如圖5所示。

圖5 列車出站后信號(hào)系統(tǒng)不再發(fā)送關(guān)門脈沖信號(hào)二Fig.5 The signal system stops sending pulse signals for door closing after the train leaves the station (2)

2.3 接口方式分析

1) 列車在站臺(tái)停車窗內(nèi)停穩(wěn)時(shí)開(kāi)門處理

信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送持續(xù)高電平信號(hào)和脈沖信號(hào)兩種接口開(kāi)門信息的詳細(xì)處理方式分析如表 1所示。

因此，無(wú)論CI向站臺(tái)門發(fā)送的開(kāi)門命令為持續(xù)高電平還是脈沖信號(hào)，在站臺(tái)門開(kāi)門過(guò)程中站臺(tái)門都要執(zhí)行完開(kāi)門命令，使站臺(tái)門完全打開(kāi)；在站臺(tái)門完全打開(kāi)后，無(wú)關(guān)門信號(hào)、開(kāi)門命令丟失（0、0），站臺(tái)門仍保持站臺(tái)門完全打開(kāi)的狀態(tài)。直到站停時(shí)間到發(fā)出關(guān)門信號(hào)，站臺(tái)門才開(kāi)始關(guān)閉。兩種信號(hào)向站臺(tái)門發(fā)送的開(kāi)門命令方式在開(kāi)門過(guò)程及整個(gè)站停過(guò)程中均不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)門命令丟失后站臺(tái)門關(guān)門的現(xiàn)象。

2) 列車站停結(jié)束時(shí)關(guān)門處理

信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送持續(xù)高電平信號(hào)和脈沖信號(hào)兩種關(guān)口開(kāi)門信息的詳細(xì)處理方式分析如表 2所示。

因此，無(wú)論CI向站臺(tái)門發(fā)送的關(guān)門命令為持續(xù)高電平還是脈沖信號(hào)，在站臺(tái)門關(guān)門過(guò)程中站臺(tái)門都要執(zhí)行完關(guān)門命令，使站臺(tái)門完全關(guān)閉且鎖緊；在站臺(tái)門完全關(guān)閉且鎖緊后，無(wú)開(kāi)門命令且關(guān)門命令丟失（0、0），站臺(tái)門仍保持站臺(tái)門完全關(guān)閉且鎖緊的狀態(tài)。直到下趟列車進(jìn)站時(shí)發(fā)出開(kāi)門信號(hào)，站臺(tái)門才開(kāi)始打開(kāi)。兩種信號(hào)向站臺(tái)門發(fā)送的關(guān)門命令方式均不會(huì)出現(xiàn)列車在未接近站臺(tái)區(qū)和完全出清站臺(tái)區(qū)后出現(xiàn)站臺(tái)門開(kāi)門的現(xiàn)象。

2.4 車地通信斷開(kāi)時(shí)的處理方案

1) 方案描述

VOBC與CI通信斷開(kāi)時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)向PSD發(fā)送的命令，存在以下兩種處理方案。

方案一：若CI與VOBC通信斷開(kāi)時(shí)，CI正在向PSD發(fā)送開(kāi)/關(guān)門命令，則CI與VOBC通信斷開(kāi)后，CI應(yīng)繼續(xù)向PSD發(fā)送開(kāi)/關(guān)門命令，直至收到PSD的狀態(tài)反饋，之后不發(fā)送開(kāi)門命令也不發(fā)送關(guān)門命令。

表 1 列車在站臺(tái)停車窗內(nèi)停穩(wěn)時(shí)開(kāi)門處理Tab.1 Measures for door opening when the train stands still at the stop sign of the platform

表 2 列車站停結(jié)束時(shí)關(guān)門處理Tab.2 Measures for door closing when the train is ready to leave the station

方案二：若CI與VOBC通信斷開(kāi)后，CI對(duì)PSD應(yīng)不發(fā)送開(kāi)門且不發(fā)送關(guān)門命令。

PSD系統(tǒng)的執(zhí)行動(dòng)作：無(wú)論上述哪種方案，PSD處理方案如下。

PSD判斷CI的開(kāi)/關(guān)門命令有效，開(kāi)始執(zhí)行命令后，應(yīng)將開(kāi)/關(guān)門動(dòng)作執(zhí)行到底。

PSD收到CI發(fā)送的無(wú)開(kāi)門命令且無(wú)關(guān)門命令，或同時(shí)有開(kāi)/關(guān)門命令時(shí)，若正在執(zhí)行開(kāi)/關(guān)門動(dòng)作，則應(yīng)執(zhí)行到底，否則，應(yīng)保持當(dāng)前狀態(tài)。

2) 方案分析

開(kāi)關(guān)門命令經(jīng)過(guò)VOBC發(fā)送至CI，由CI轉(zhuǎn)發(fā)至PSD，PSD判斷命令有效性驅(qū)動(dòng)站臺(tái)門動(dòng)作，信息之間傳遞對(duì)應(yīng)的時(shí)間如圖6所示。

圖6 車地信息傳遞時(shí)間示意圖Fig.6 Schematic diagram of the time of train-ground information transmission

a.在VOBC-CI通信超時(shí)閾值t1內(nèi)CI未收到VOBC的信息，則CI將判斷與VOBC斷開(kāi)通信。

b.CI向PSD發(fā)送開(kāi)關(guān)站臺(tái)門命令后，到PSD收到CI發(fā)送的開(kāi)關(guān)命令，此延時(shí)時(shí)間為t2。

c.PSD從收到CI的開(kāi)關(guān)門命令，到其判斷開(kāi)關(guān)門命令有效，此延時(shí)時(shí)間為t3。

若t1≥t2+t3，則兩種方案結(jié)果相同，均可保證PSD按照CI最后收到的VOBC命令完成動(dòng)作。

若t1＜t2+t3，則方案一結(jié)果為：CI根據(jù)最后收到的VOBC命令繼續(xù)驅(qū)動(dòng)PSD，直至PSD狀態(tài)與預(yù)期一致。方案二結(jié)果為：CI停止發(fā)送開(kāi)關(guān)門命令，PSD判斷收到的命令無(wú)效，保持之前的狀態(tài)。

因此，兩種方案均未發(fā)現(xiàn)引入安全性問(wèn)題，只是PSD最后的狀態(tài)不同。

通常在實(shí)際工程中，為確保站臺(tái)門可靠動(dòng)作，信號(hào)系統(tǒng)和PSD系統(tǒng)各自的信息處理時(shí)間以及相互之間的通信延遲閾值時(shí)間可適配調(diào)整，盡量保證t1＞t2+t3，使兩種方案結(jié)果相同，即保證在車地?zé)o線斷開(kāi)狀態(tài)下，PSD動(dòng)作和CI所發(fā)送的命令意圖一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

信號(hào)系統(tǒng)和PSD的信息接口方式基本為上述5種方式，這5種接口方式可為城市軌道交通工程信號(hào)系統(tǒng)與PSD的接口提供參考。方式五開(kāi)門命令及關(guān)門命令均采用脈沖信號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送的脈沖長(zhǎng)度需保證PSD的可靠動(dòng)作，同時(shí)PSD需保證在脈沖信號(hào)外的動(dòng)作保持功能。通過(guò)本文分析，推薦采用方式一或方式三，其余接口方式也可根據(jù)工程需要選用。