2023年6月30日发(作者：)

ＵｒｂａｎＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔ城轨交通地铁信号系统的接口设计分析张涛（中铁二院工程集团有限责任公司，成都６１００５１）摘要：通过对典型的准移动闭塞ＡＴＣ信号系统与其他机电系统电气接口的接口硬件、信息定义、接口协议的技术分析，提高和加深对系统接口的认识，为正确实现其他制式信号系统的接口提供积极有益的借鉴。关键词：地铁信号闭塞联锁接口设计Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｈａｒｄｗａｒｅ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｑｕａｓｉ—ｍｏｂｉｌｅｂｌｏｃｋＡＴＣｓｉｇｎａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｔｈｅｒＥ＆Ｃｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｏｅｎｈａｎｃｅａｎｄｄｅｅｐｅｎｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｒｅａｌｉｚｉｎｇｒｉｇｈｔｌｙｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｔｈｅｒｓｉｇｎａｌｓｙｓｔｅｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｅｔｒｏｓｉｇｎａｌ，Ｂｌｏｃｋ，Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ，ａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｓｉｇｎ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，还需要与通道电路（Ｆ］陋Ｓ）；（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。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。然而，不同系统设备间的电气接口设计，由于涉及到相关诸多专业、不同硬件设备、不同信息定义和接口协议，因此成为工程实施中最为薄弱、最易出现差、错、漏等严重问题的环节，直接影响到信号系统功能的实现甚至涉及到行车安全，因此正确解决系统间接口问题是设计过程中的一个重要的关键过程。本文通过对Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的准移动闭塞ＡＴＣ信号系统与相关机电系统电气接口的接口硬件、信息定义、接口协议的技术分析，以便对系统接口产生更深认识，为实现其他闭塞制式信号系统与相关机电系统的安全、可靠接口提供积极有益的借鉴。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ＶＩＣＯＳ０Ｃ５０１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，１０／１００ＭｂｉｔＥｔｈｅｍｅｔＬＡＮ接口。过程耦合单元（ＰＣＵ）采用高可靠性的ＳＩＭＡＴＩＣ￥５－１５５Ｈ控制器，用于实现车站远程终端系统（ＲＴＵ）与中央通信服务器（ＣＯＭ）之间的信息传输，同时还负责与ＳＩＣＬＯＣＫ、ＥＭＣＳ、ＳＣＡＤＡ等系统的接口。２．１．２车站ＡＴＳ系统（１）ＬＯＷ工作站采用ＦＵ儿ＴＳＵ／ＳＩＥＭＥＮＳＰＣ，１９”彩色显示铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２０１０年２月，第７卷第ｌ期１系统概述Ｓｉｅｍｅｎｓ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ｌ（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万方数据　ＵｒｂａｎＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔ城轨交通表１牵引供电状态数据表器、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ＳＩＭＡＴＩＣ￥５－１５５Ｈ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。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主时钟系统问传输时间信息，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Ｒ８－４２２数据接口，链路为全双工，传输速率３８４００Ｂａｕｄ。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。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。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。３正线联锁系统３．１系统组成正线联锁系统按故障一安全、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３．２．１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。每个牵引供电分区用两位数据描述，８个牵引供电分区的状态可用１个数据字来描述。牵引供电状态数据字描述如表１所示。ＳＩＣＡＳ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，如图１所示。Ｎｏ．１张涛：地铁信号系统的接口设计分析：５３～、，＾ｒ７万方数据　ＵｒｂａｎＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔ城轨交通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、人段线的联锁接口联锁总线Ｉｌ圭塑全！曼刨倒ｌ銎藿警ｌ刨倒ｌ警藿警Ｉ图１ＳＩＣＡＳ联锁系统间的连接嘲盟Ｉ黼霈叫计算机旷电路按敌对照查条件进行设置。出、入段联络线均纳区域２—＿Ｔ—一入正线控制范围，并按双线双方向运行、列车作业方式设计。为确保列车的出、人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。ＳＩＣ换轨设置在出、人段线上车辆段侧，如图３所示。联锁总线Ｉ联锁逻辑计算机ｌ车站ＡＴＳ一一信号机ＩＩ转辙机Ｉｌ轨道检ｌ联锁ｌ查设备Ｉｌ适配器Ｉｒ蔫ｌ车辆段联锁图３与车辆段联锁系统接口ＡＳ联锁系统与防淹门接口电路采用故障一４列车自动防护和列车自动驾驶系统（Ａ＇ｒＰ／ＡＴＯ）４．１系统组成安全原则设计的继电电路，如图２所示。广—口状态接点ｌ鼎Ｈ蹴噬蓍ｎ副测啬№接点Ｉ……““ｆｆｆＩ巴号电源Ｌ姐状态蠡毒Ｉ计算机Ｊｌ控制器ＩＩ电路ｈＩ控制电路Ｉ电源电源旁设备采用ＬＺＢ删系统、ＦＴＧＳ数字音频无绝缘轨道电路、同步定位（ＳＹＮＣＨ）单元和ＰＴＩ轨旁车地信息传输单元，车载设备由ＡＴＰ、ＡＴＯ／ＰＴＩ车载单元和司机人机接口ＭＭＩ以及ＯＰＧ、ＰＴＩ和ＡＴＰ天线组成。ＡＴＰ轨旁单元采用ＳＩＭＩＳ３２１６计算机系统，提供运营所需的高标准存储容量和计算容量。ＳＩＭＩＳ计算机系统为三取二的配置，在ＡＴＰ轨旁设备中存储了线路参数（线路坡度，轨道区间的长度，区间速度限制，区间临时速度限制等），并与计算机联锁系统进行进路设置和进路状态的信息交换，从ＦＴＧＳ轨道电路接收轨道空闲／占用状态信息，接收“无人驾驶折返按钮”、紧急停车按钮的输入信息，向列车发送驾驶指令。４．２与车辆的接口４．２．１接口界面原则上，车辆提供信号车载设备安装空间、支架等安装辅助装置，并提供信号车载设备与车辆的连接电缆、车辆侧的电气连接器等。为确保ＰＩＳ系统信息的传送和车辆美观，车载播放控制器、分屏器、显示屏、摄像头、电源以及ＡＴＰ／ＡＴＯ系统由车载设备和轨旁设备组成，轨图２与防淹门安全接口电路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。５４ｊｉ？布线由车辆制造商配套提供，如图４所示。其中，浅灰色为信号设备，深灰色为车辆设备。铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２０１０年２月万方数据　ＵｒｂａｎＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔ城轨交通图４与车辆供货界面的接口４．２．２电气接口（１）ＡＴＯ数字／模拟输出ＡＴＯ数字／模拟输出，见表２所示。表２编号ＡＴＯ数字／模拟输出表输入源电流（ｍＡ）／电压（Ⅵ名称／功能表４ＡＴＰ数字静态输入塑量鱼塑＜堡丝熊叁堡皇煎！堂！［皇壁！里窒全丝５结论接口专业多、技术复杂是地铁信号系统设计的难点，也是工程实施中的重点，既有与行车组织、（２）数字输入在车辆不能提供ＭＶＢ。ｉｔ，线的情况下，条件输入见表３。其中，２４Ｖ供电电压由ＡＴＰ／ＡＴＯ提供，需要浮动接点。表３非ＭＶＢ总线的情况下的数字输入表线路专业的信息交换接口，又存在与土建、轨道、车辆等专业的安装接口，同时还存在与机电和弱电系统的电气接口。因此在工程实施的初期，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（３）模拟信号模拟信号为１个０～２０ｍＡ的输出，但是只有４～１８［１】魏晓东．城市轨道交通自动化系统与技术【Ｍ】．北京：电子工业出版社。２００５．【２】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．【５】汪希时．智能铁路运输系统ＩＴＳ—Ｒ【Ｍ】．北京：中国铁道出版社．２００４．（收稿日期：２００９．０９—２１）ｍＡ的范围用做线性设定值，等于设定值的０～１００％，０～２ｍＡ的范围以及大于１９～２０ｍＡ的范围被认为无效。２～４ｍＡ的范围用于０％的设定值，而１８～１９ｍＡ的范围用于１００％的设定值。（４）ＡＴＰ数字静态输入ＡＴＰ数字静态输入见表４。Ｎｏ．１张涛：地铁信号系统的接口设计分析《耋；万方数据　地铁信号系统的接口设计分析作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：张涛， Zhang Tao中铁二院工程集团有限责任公司,成都,610031铁路通信信号工程技术RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION ENGINEERING2010，7(1)0次

参考文献(3条)

1.汪希时

智能铁路运输系统 ITS-R 20042.林瑜筠;李鹏;李岱峰

铁路信号新技术概论 20053.魏晓东

城市轨道交通自动化系统与技术 2005

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