地铁屏蔽门控制系统是怎样设计完成的？

引言

地铁屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品，其沿站台边缘布置，将车站站台与行车隧道区域隔离开，降低车站空调通风系统的运行能耗。同时减少了列车运行噪音和活塞风对车站的影响，防止人员跌落轨道产生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，提高了地铁的服务水平。

1 系统构成及功能实现

1.1 系统构成

屏蔽门控制系统主要由中央接口盘（PSC）、就地控制盘（PSL）、门控单元（DCU）、通讯介质及通讯接口及外围设备等组成。中央接口盘（PSC）又由主监视系统（MMS）、两个单元控制器（PEDC）、接线端子、接口设备及控制配电回路组成。典型站配置一个中央接口盘（PSC）、两个就地控制盘（PSL）、每扇滑动门一个门控单元（DCU）。

1.2 系统控制功能

系统级控制是在正常运行模式下由信号系统（SIG）直接对屏蔽门进行控制的方式。在系统级控制方式下，列车到站并停在允许的误差范围内时（如：±300mm），信号系统向屏蔽门每侧单元控制器（PEDC）发送“长/短车开/关门”命令，单元控制器（PEDC）通过门控单元（DCU）对每扇滑动门进行实时控制，实现屏蔽门的系统级控制操作。单元控制器（PEDC）与门控单元（DCU）通过可靠的硬线连接。站台级控制是由列车驾驶员或站务人员在站台的就地控制盘（PSL）上对屏蔽门进行“开/关门”的控制方式。当系统级控制不能正常实现时，列车驾驶员或站务人员可在就地控制盘（PSL）上通过“专用钥匙”及”开/关门按钮”对屏蔽门进行“开/关门”操作，实现屏蔽门的站台级控制操作。

1.3 监视功能

主监视系统（MMS）是中央接口盘（PSC）核心部分，完成每侧屏蔽门单元相关信息的集成。包括收集PSC，PSL，IBP 以及屏蔽门电源的信息，屏蔽门故障警报储存，屏蔽门正常系统运行记录等。单元控制器（PEDC）与主监视系统（MMS）之间的监测信号通过可靠的硬线来连接，每个单元控制器（PEDC）将为主监视系统（MMS）的逻辑输入模块提供其操作状态（逻辑电平信号），由主监视系统（MMS）监测屏蔽门系统的基本操作状态。门控单元（DCU）与主监视系统（MMS）之间的监视是通过使用通讯网络（现场总线）来实现的。每个门控单元（DCU）在网络上都有一个唯一的地址，工程上，为了便于管理和标识，每个门控单元（DCU）的地址可取决于门控单元（DCU）在站台上的位置（上/下行线、门单元号）。由主监视系统（MMS）监测门控单元（DCU）的相关状态信息。

2 系统信息集成

2.1 概述

如前所述，屏蔽门控制系统必须完成控制和监视两项基本功能，门控单元（DCU）完成每扇门的具体控制功能，而主监视系统（MMS）完成整个车站所有门单元的相关信息集成，并提供与主控系统接口的界面，完成屏蔽门系统的监视功能。在车站范围内，每个门控单元（DCU）的检测到的对应滑动门的状态信息必须通过现场总线网络与主监视系统进行通讯;在整条地铁线路范围内，每个车站的主监视系统（MMS）与主控系统通过以太网接口建立通讯。

鉴于现场总线技术的开放性、互可操作性与互用性、高度分散性及对现场环境适应性等特性，目前广泛应用于工业控制领域，并取得了良好的效果，在屏蔽门系统中主监视系统（MMS）与门控单元（DCU）的通讯网络就使用了现场总线技术。下面以广州地铁为例，简单介绍CANbus现场总线。

2.2 CANbus现场总线

CAN是控制网络ControlAreaNetwork的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

CAN协议也是建立在国际标准组织（ISO）的开放系统互连参考模型（OSI）基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达 1Mbps/40m，直接传输距离最远可达 1 0km/kbps，可挂接设备最多可达 110个。

CAN支持多主方式工作，网络上任何节点均在任意时刻主动向其它节点发送信息，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术，当出现几个节点同时在网络上传输信息时，优先级高的节点可继续传输数据，而优先级低的节点则主动停止发送，从而避免了总线冲突。

屏蔽门系统中网络拓扑结构为总线型，物理层为EIA-RS232C/RS485协议，使用双绞线。

3 系统外接口处理

屏蔽门系统作为车站重要设备。考虑到各车控室及控制中心（OCC）能够有效、科学、合理地对各车站进行管理、调度，屏蔽门系统必须与车站其他系统建立密切的联系，配合车站及控制中心完成相应的应急模式的执行，必然牵涉到与相关专业接口问题，接口问题的处理好坏，直接影响了屏蔽门系统功能的实现及在紧急情况下乘客及工作人员的安全。屏蔽门系统与主控、信号、低压配电、车站建筑、限界及轨道等都存在接口，以下简单介绍与主控系统及信号系统的接口处理。

3.1 屏蔽门系统与主控系统（MCS）的接口

屏蔽门系统与主控系统接口共两种类型：以太网接口（PSD/MCS.1）及硬线接（PSD/MCS.2）。如下图1所示

图1 接口位置图

结束语

屏蔽门系统是一个复杂的系统。目前，由于屏蔽门控制部分核心技术还需要靠进口，国产化率不高，投资是相当昂贵的。只有发展、鼓励一批国内的屏蔽门生产企业（设计院所）加快核心技术的开发、研究，培养一支高素质的屏蔽门系统工程师，实现屏蔽门系统国产化，降低造价，相信屏蔽门在我国将会有更加广泛的应用前景。