現場總線在城市軌道交通信號系統中的應用

【摘要】介紹了目前應用在城市軌道交通系統中的現場總線技術，通過對西門子計算機聯鎖系統系統配置和硬件結構的分析，闡述了PROFIBUS總線在城市軌道交通信號系統中的應用情況。

【關鍵詞】現場總線城市軌道信號系統

一、引言

隨著計算機和通信技術大量應用于信號系統中，傳統的集中控制模式的信號系統逐漸被淘汰，采用現場總線技術的分散控制模式的信號系統逐步應用于城市軌道交通中。

二、現場總線技術的分類

目前城市軌道交通信號系統中使用的現場總線主要有以下幾種：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。其主要技術特點如下：（1）PROFIBUS現場總線。PROFIBUS是一種國際性的、開放式的、不依賴于生產商的現場總線標準。它誕生于1987年，由德國SIEMENS公司等組織開發，先后成為德國和歐洲的現場總線標準（EN50170），并于2000年成為IEC61158中的現場總線國際標準之一。（2）CAN現場總線。CAN是控制器局域網（Control Area Network）的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信，其總線規范被ISO國際標準組織制定為國際標準。CAN總線在國內應用非常廣泛，在目前的軌道交通有大量應用實例。

三、現場總線技術在城市軌道交通信號系統中的應用

城市軌道交通信號系統主要由計算機聯鎖子系統、列車自動防護子系統、列車自動駕駛子系統和列車自動監控子系統組成。本文討論西門子計算機聯鎖子系統中現場總線的應用。

SICAS ECC基本配置：（1）操作與顯示控制系統：包括計算機單元操作控制臺、中央操作與顯示功能、服務與診斷（SD）設備。（2）IC（聯鎖計算機）系統：包括用于聯鎖的信號和安全邏輯，多樣化的微機、冗余設計和到EIM-ECC的總線連接。（3）SICAS ECC（元件控制計算機）：帶有3取2計算機系統的故障-安全EIM-ECC，用于室外設備和軌道空閑檢測的接口連接）。

從SICAS系統硬件圖中可以看到整個SICAS系統用到了ATS總線和PROFIBUS總線。其中SICAS ECC與相鄰的SICAS ECC之間采用PROFIBUS總線進行通信、SICAS ECC與下一個SICAS之間采用PROFIBUS總線進行通信，SICAS IC與SICAS ECC采用PROFIBUS總線進行通信，而SICAS IC與相鄰的SICAS IC采用ATS總線通信，SICAS IC和控制中心也采用ATS總線進行通信。

SICAS系統進行了冗余設計，SICAS的冗余設計分為設備冗余和通道冗余。通道冗余指的是每一臺設備提供兩個通道，例如PROFIBUS A通道和PROFIBUSB通道，兩個通道信息同步，設備可以任意選擇一條傳輸通道進行信息的傳遞。

由于采用了PROFIBUS現場總線，計算機聯鎖系統的系統結構具有高度分散性，網絡采用冗余結構，而且從PROFIBU協議模型看，顯而易見不僅簡化了系統結構和設備，還提高了可靠性。重要的工作站，如SICAS ECC都享有信息通道冗余，可實時地選用PROFIBUS A、B網絡中任一通道完成數據傳輸，保證了信息的安全性和可靠性。

四、結論

城市軌道交通的快速發展，對信號系統提出了更高的要求，為了改進傳統信號系統的一些缺點，比如設備復雜，故障查找困難等，越來越多的城市軌道交通信號系統使用現場總線技術來簡化系統結構、提高系統可靠性、降低成本。現場總線技術的應用也使得城市軌道交通信號系統向著數字化、網絡化、智能化的方向發展。隨著我國城市軌道交通快速發展，會有越來越多的現場總線進入城市軌道交通領域。

參考文獻

[1]劉陽學，現場總線技術在城市軌道交通綜合監控中的應用，現代城市軌道交通，2006年5月，pp.11-13

[2]房瑛，西安地鐵CBTC方案實現的探討，鐵道通信信號工程技術，2010年2月，pp.59-61

[3]劉支援，無線網狀網在城軌交通中的應用，信息化研究，2010年9月，pp.61-63