地鐵信號系統與屏蔽門聯動的無線布置方案

于 露

地鐵項目中的信號系統，不僅要確保行車安全，還要聯動控制站臺屏蔽門。本文將著重對信號系統與屏蔽門的配置方案進行探討。

1 信號系統控制屏蔽門的原理

各地城市地鐵信號系統大多采用基于通信技術的移動閉塞CBTC系統，具備點式通信級別和聯鎖級別的二級后備模式。CBTC系統主要劃分為5個子系統，包括：列車自動防護ATP子系統、列車自動駕駛ATO子系統、列車自動監控ATS子系統、計算機聯鎖CI子系統和數據通信DCS子系統。

通常，在信號系統處于無線連續通信或點式通信級別時，均要求信號系統提供車門與屏蔽門聯動功能，實現車門與屏蔽門的同步開啟和關閉。列車正常進入車站站臺停穩以后，車載ATP／ATO子系統判斷條件滿足 （不同的門控模式下），將開關屏蔽門命令通過DCS無線網絡、有線網絡發送到地面CI子系統，CI子系統通過繼電接口轉發控制命令至屏蔽門系統，屏蔽門系統收到命令后按照內部邏輯控制屏蔽門的開關。

為了實現屏蔽門聯動控制，信號DCS子系統在車站站臺區域設置了屏蔽門聯動控制器。本文介紹的屏蔽門聯動控制器是一種帶有自由波天線的無線接入點AP箱。在無線連續通信或點式通信級別下，列車駛入站臺與屏蔽門聯動控制器建立無線通信鏈路，為列車發出／接收屏蔽門開關門的命令／狀態信息，提供車－地通信通道。信號系統與屏蔽門系統的控制連接示意圖如圖1所示。

圖1 信號系統與屏蔽門系統的控制連接示意圖

2 站臺屏蔽門布置方案

由于車站型式的不同，屏蔽門聯動控制器的無線布置方案也不同。現主要針對常見的島式和側式站臺進行分析。

2．1 島式站臺無線覆蓋方案

站臺在中間，列車在兩側行駛，像島嶼一樣的站臺為島式站臺。

2．1．1 方案1

利用車載無線設備車頭和車尾分別是紅網和藍網的特點，在站臺上行或者下行的兩端各放置一套單網的設備，如圖2所示。用這種方式組網，在一個車站需要4套屏蔽門聯動控制器，每一套設備都是單網結構。優點是系統有雙網冗余，單套設備故障不影響正常屏蔽門聯動，并且造價較低；缺點是在一條線路上除區間使用的雙網AP，需要另外生產一種單網的AP箱，在整條線路上就會出現2種AP箱，對于安裝和維護不便。

圖2 雙網覆蓋方案1

2．1．2 方案2

在車站上行和下行方向分別只安裝1個雙網AP箱，在維持低造價的同時，也不對系統作任何的改動，是相對簡單的一種方案。但是該方案會降低系統的可靠性，車載或者地面單個無線設備故障會導致屏蔽門聯動無法實現。

這種方式還需要根據島式站臺是否配有折返線，分為以下幾種布置情況。

1．非折返站臺，在列車正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯動設備。如圖3所示。

2．單側折返站臺，除了在正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯動控制器外，還需要在進行折返的一側站臺的另一端布置屏蔽門聯動控制器，如圖4所示。

圖3 島式非折返站臺無線布置方案

3．雙側折返站臺，除了在正向運行前方的站臺端部布置屏蔽門聯動控制器，還需要在進行折返的兩側站臺另一端布置屏蔽門聯動控制器。如圖5所示。

圖5 雙側折返站臺無線布置方案

2．1．3 方案3

仍在一個車站布置2臺屏蔽門聯動控制器。與島式非折返站臺無線布置方案相比，這種方案沒有增加屏蔽門聯動控制器，但是車載的2套無線設備不是分別放在列車的車頭和車尾，而是都安裝在車頭的位置。優點是系統有雙網冗余，單網設備故障不影響正常屏蔽門聯動，并且造價不高；缺點是為了實現車載設備一端具有雙網天線，需要改造列車單端的信號車載機柜，能夠同時安裝紅、藍網2套無線設備，這對于本身很緊湊的車載設備空間來說，無疑又是一種挑戰。且此方案要求車頭永遠朝著列車運行方向，無法實現經過 “燈泡線、八字線”換端后的正常運行。

2．1．4 方案4

仿照CBTC系統采用無線自由波天線在區間的組網方式進行布置，在一個車站布置4臺屏蔽門聯動控制器，類似圖5所示。優點是可靠性高，系統有雙網冗余，單套設備故障不影響正常屏蔽門聯動；缺點是造價相對較高。

2．2 側式站臺無線覆蓋方案

列車在中間行駛，站臺在兩側的為側式站臺。由于上行和下行的線路距離近，中間沒有站臺和其他遮擋的情況下，屏蔽門聯動控制器只需要2套就可以實現雙網覆蓋。這2套設備分別在站臺的兩端，可以安裝在上行或下行的方向，天線同時覆蓋中間2組列車，如圖6所示。

3 總結

通過上述內容的分析，為提高屏蔽門聯動功能的可靠性，提高系統可用性，建議島式站臺采用方案4進行無線布置。方案4在長沙地鐵1號線、重慶地鐵3號線中已經被應用。

對于信號系統站臺屏蔽門聯動設備的布置，要根據各車站實際情況綜合考慮，既要綜合考慮車站整體站臺布局，同時又要考慮信號系統數據傳輸的實時高效，更要考慮投資及信號維護工作量。故島式車站單網覆蓋方案作為性價比最好的方案，應該被優先采用。

圖6 側式站臺屏蔽門覆蓋方案

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