賓海豐，陳寧寧

（中國鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

車站屏蔽門的作用是增加車站節(jié)能性、舒適性及安全性。其中安全性是最重要的，也是由屏蔽門聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。由鐵科院通號(hào)所研制的TKCG06型站臺(tái)屏蔽門車地聯(lián)控系統(tǒng)，滿足了廣州地鐵1號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)加裝屏蔽門系統(tǒng)改造的國產(chǎn)化需求。

TKCG06型站臺(tái)屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于2.4 GHz無線通信建立車地雙向通路。系統(tǒng)利用軌旁子系統(tǒng)與列車自動(dòng)控制 (Autom atic Train Control，ATC）系統(tǒng)的緊停電路接口，確保列車在屏蔽門出現(xiàn)故障的條件下安全運(yùn)行。車載子系統(tǒng)采集車門門控電路狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合屏蔽門的實(shí)際狀態(tài)，在不變更其他相關(guān)信號(hào)系統(tǒng)安全功能的前提下、“無損”地實(shí)現(xiàn)車門與屏蔽門的安全聯(lián)動(dòng)控制。

基于廣州地鐵1號(hào)線屏蔽門運(yùn)營實(shí)踐及業(yè)主對(duì)系統(tǒng)新功能的需求，設(shè)計(jì)了全新的TKCG06-II型車載子系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 硬件結(jié)構(gòu)

車載部分主機(jī)由以下板塊組成，前面從左至右，依次為：1塊電源板、1塊CPU板、3塊驅(qū)動(dòng)板和1塊采集板，如圖1所示。

圖 1 車載部分硬件構(gòu)成圖

（1）CPU板

CPU板的設(shè)計(jì)思想為通用可擴(kuò)展列車信號(hào)控制平臺(tái)。采用高性能的處理芯片，板卡功能模塊化設(shè)計(jì)。可以根據(jù)不同的客戶需求，選擇不同的模塊組合搭建高性能的板卡。能提供RS232、RS485、CAN、SPI、SSP等多種對(duì)外接口，滿足客戶對(duì)完善列車控制信號(hào)功能的需求。板載高性能、高速存儲(chǔ)設(shè)備，能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)各種列車運(yùn)行參數(shù)及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)采集驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。板卡帶有網(wǎng)口可以提供在線數(shù)據(jù)讀取及監(jiān)控。

（2）采集板和驅(qū)動(dòng)板

采集板和驅(qū)動(dòng)板采用高可靠性、高速率、傳輸距離長的CAN通信接口，并具有2取2安全結(jié)構(gòu)，是一種安全輸入輸出設(shè)備。由于采用CAN通信總線，采集板及驅(qū)動(dòng)板的配置數(shù)量有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

1.2 軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用多任務(wù)方式運(yùn)行，不同任務(wù)優(yōu)先級(jí)不同。高優(yōu)先級(jí)任務(wù)能夠搶占低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的處理時(shí)間。為了保證軟件的可靠運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了軟件看門狗和硬件看門狗。TKCG06-II型聯(lián)控系統(tǒng)車載部分的軟件構(gòu)架如圖2所示。

圖 2 TKCG06-II型聯(lián)控系統(tǒng)車載部分的軟件構(gòu)架

（1）初始化模塊

主要是完成對(duì)硬件設(shè)備的初始化。讀取存儲(chǔ)的列車ID信息并與無線通訊設(shè)備校核，確保通信信道安全。采集驅(qū)動(dòng)板校核，確保輸入輸出設(shè)備通信穩(wěn)定。

（2）采集驅(qū)動(dòng)模塊

主要是完成與采集板、驅(qū)動(dòng)板的數(shù)據(jù)交換。確保采集數(shù)據(jù)的時(shí)效性、完整性、準(zhǔn)確性。確保驅(qū)動(dòng)命令的正確性。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

主要是完成與存儲(chǔ)設(shè)備的信息交換。確保存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性及準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)格式簡單、查找快速、信息完整。

（4）數(shù)據(jù)傳輸模塊

主要是完成與上位機(jī)軟件的通信。以命令幀、數(shù)據(jù)幀、應(yīng)答幀的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)命令信息的無歧義傳輸。實(shí)現(xiàn)重傳機(jī)制、校驗(yàn)機(jī)制、批量處理機(jī)制、加密機(jī)制。使上位機(jī)能方便的讀取和寫入信息，同時(shí)保證信息的安全性。

（5）無線通信模塊

主要是完成與無線通信單元的數(shù)據(jù)交換。解析無線數(shù)據(jù)，搜尋完整數(shù)據(jù)幀。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理快速、準(zhǔn)確、抗干擾。

（6）邏輯處理模塊

主要是解析無線數(shù)據(jù)及采集數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的時(shí)效性。結(jié)合聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)邏輯算法，生成新的無線數(shù)據(jù)及驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的異常情況產(chǎn)生不同的報(bào)警信息。

6個(gè)模塊各有分工，需要有不同的運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行等級(jí)?？傇瓌t是保證邏輯處理的輸入輸出快速準(zhǔn)確。

2 主要功能

2.1 車門屏蔽門聯(lián)動(dòng)功能

車載部分除了上述車載主機(jī)外，還有顯示無線通信單元及列車的硬件接口。車載設(shè)備通過無線信道與軌旁設(shè)備的信息交換，實(shí)現(xiàn)了屏蔽門與車門的聯(lián)動(dòng)控制及異常情況下的安全防護(hù)。主要功能特點(diǎn)如下：

（1）多列車同時(shí)與軌旁設(shè)備間無干擾通信。（2）正常運(yùn)行模式與后備維修模式、旁路模式的自由切換。

（3）特殊站臺(tái)形式的優(yōu)化處理。

（4）車輛進(jìn)站、站內(nèi)、出站等多種情況下屏蔽門異常動(dòng)作的安全處理。

（5）故障-安全原則的實(shí)現(xiàn)。

2.2 車載主機(jī)數(shù)據(jù)的讀取設(shè)置功能

相對(duì)于TKCG06型車載主機(jī)，新型主機(jī)完善了信息記錄與異常報(bào)警功能。使業(yè)主日常維護(hù)、維修更加方便。數(shù)據(jù)的讀取功能由車載主機(jī)與安裝在筆記本電腦中的上位機(jī)軟件共同實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)軟件如圖3所示。

圖 3 數(shù)據(jù)讀取軟件

站臺(tái)安全門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)車載維護(hù)終端軟件的功能主要包括：

（1）查詢記錄數(shù)目

（2）刪除所有記錄

（3）下載所有記錄到本地硬盤，數(shù)據(jù)加密

（4）對(duì)時(shí)并初始化存儲(chǔ)空間

（5）查詢列車ID

（6）從本地硬盤讀取并顯示下載的記錄文件

軟件對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，并帶有檢驗(yàn)碼。保證數(shù)據(jù)不會(huì)被隨意修改。讀取記錄顯示界面如圖4所示：

讀取車載數(shù)據(jù)可以更好地分析故障發(fā)生的原因，對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速維修、維護(hù)具有重要實(shí)際意義。

圖 4 數(shù)據(jù)讀取記錄的顯示界面

3 結(jié)束語

TKCG06-II型聯(lián)控系統(tǒng)車載主機(jī)以通用化、模塊化作為設(shè)計(jì)理念，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，可以作為列車信號(hào)控制方面的通用平臺(tái)。該設(shè)備已經(jīng)在廣州地鐵1號(hào)線投入運(yùn)營，效果良好。

[1] 尹遜政. 基于2.4G無線擴(kuò)頻通信的PSD聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2007.

[2] 艾文偉.城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的應(yīng)用與思考[J].都市快軌交通，2005（2）.