對CAN總線的地鐵屏蔽門控制及應用分析

蔡衛廷

摘要：本文主要分析了CAN總線和地鐵屏蔽門控制監測功能，重點介紹了CAN總線在地鐵屏蔽門控制中的應用效果，它不僅能夠實現控制信號的實時交換，而且還可以提高地鐵屏蔽門系統的穩定性。通過對CAN總線進行應用，以期為地鐵屏蔽門控制及應用提供可靠的保障，創造出最大化的經濟與社會效益。。

關鍵詞：CAN總線;地鐵屏蔽門;控制效果

地鐵屏蔽門系統屬于機電一體化產品，集電子、機械、建筑和控制等于一體，它一般是沿地鐵站臺邊緣進行設置，達到隔離地鐵站臺候車室與列車的目的。在地鐵屏蔽門系統中，電氣監控系統是核心，其能夠同時完成控制和監視作用，其內部接線選擇了現場總線和硬線直連兩種方式，對報警、狀態信息等非重要因素且數據量大的選擇了現場總線，如應急門狀態、滑動門狀態等，對涉及人身安全因素的安全信號選擇了硬線直連，如開關門命令、互鎖解除、門全關且鎖定等。而CAN總線是一種現場總線，將其應用到地鐵屏蔽門控制系統中，既能夠實現數據信息共享，提高信號利用率，而且還可以確保地鐵屏蔽門的安全、高效運行。

1.CAN總線概述

通常情況下，CAN總線是一種多主總線，其在設備檢測及控制中得到了廣泛應用。與一般通信總線相比，CAN總線的數據通信具有實時性、可靠性和靈活性的優勢，具體特點如下：（1）CAN節點通過對報文的標識符進行濾波就能夠實現一點對多點、點對點及全局廣播方式來完成數據信息的發送和接收;（2）能夠實現多主方式工作;（3）CAN總線通信選擇了短幀格式;（4）直接通信距離最大超過了10km（但是通信速率低于5kbit/s），最高通信速率超過了lMbit/s（但是通信距離小于40 m）節點數超過了110個，常用的通信介質有雙絞線、光導纖維或同軸電纜;（5）選擇了非破壞性總線仲裁技術;（6）CAN總線引入了CRC檢驗，具有比較強的錯誤處理功能，確保數據通信的及時性、可靠性。

CAN總線采用了CAN2.0B協議，根據OSI七層參考模型可以把CAN總線劃分為應用層、數據鏈路層和物理層，具體如圖1所示。

2.地鐵屏蔽門控制系統

2.1控制功能

地鐵屏蔽門控制系統可以根據操作地點和方式的不同劃分為系統級控制、手動操作控制和站臺級控制等三種，其中系統級控制優先級最低，手動操作優先級最高。（1）系統級控制。在地鐵正常運行狀態下，由列車駕駛員來控制屏蔽門。基于系統級控制下，列車到站并按照要求停在合理范圍內，在駕駛室內由列車駕駛員來完成屏蔽門的開關操作，經信號系統（SIC）可以將控制命令傳輸至中央控制盤（PSC），隨后通過單元控制器（PEDC）就能夠發出ENABLE和OPEN信號，借助門控單元（DCU）就可以控制滑動門的開/關門，這樣就完成了屏蔽門的系統級控制操作;（2）手動操作控制。其主要是由乘客或站臺人員對屏蔽門進行操作。如果個別屏蔽門操作機構或控制系統電源出現故障時，乘客在軌道側用開門把手或站臺人員在站臺側用鑰匙打開屏蔽門;（3）站臺級控制。在站臺端頭控制盤 （PSL）上，列車駕駛員對屏蔽門進行控制，即所謂的站臺級控制。如果系統級控制無法滿足地鐵屏蔽門控制要求時，列車駕駛員就可以通過站臺端頭控制盤（PSL）來實現對屏蔽門的開、關。

通常情況下，門單元具有自動、隔離和測試3種控制模式，其中正常情況下，地鐵屏蔽門處于自動模式，在門單元出現故障時，隔離模式可以供站臺工作人員使用，進而把故障的門單元與整個系統隔離開來，以免影響乘客的安全。測試模式主要是供檢修人員使用。在隔離和測試模式下，門單元不接收站臺級和系統級控制信號，同時旁通鎖緊和關閉信號。

2.2監測功能

在地鐵屏蔽門中，監視功能主要負責對屏蔽門的自動/手動、開/關等狀態進行監測，并相應的輸出燈光信號，同時對供電電源、網絡通信系統等設備運行情況給予監測，對電源故障、DCU和門機故障、網絡通信系統故障等信號給予及時采集、分析和報警，而且還能夠在系統內部按照要求設置解除閉鎖和邏輯閉鎖功能。此外，通過現場總線接口，控制系統可以把屏蔽門系統的操作、報警、狀態及故障信號傳輸至車站控制室內的監控系統（EMCS），從而實現統一監測與管理。

3.CAN總線在地鐵屏蔽門控制中的應用

對于屏蔽門控制系統而言，中央控制盤（PSC）、車站監視器 （PSA）、門控單元（DCU）可以通過智能節點與CAN總線實現掛接，進而形成全分布式網絡控制系統，其不僅可以實現對數據的有效傳輸，而且還可以實現信息共享。在AN總線網絡上，即使任何一個設備出現故障，仍然能確保整個網絡的正常運行。在網絡節點中，PSC作為主設備主要負責實時監測整個網絡系統的運行狀態，而DCU作為從設備主要負責為PSC提供相關有用信息。實際上，在整個CAN總線網絡中，PSC與DCU間的數據通信是重點，要想提高通信效率和可靠性，一般會在PSC與DCU間選擇雙CAN總線冗余連接的方式進行通信。實際上，兩路CAN總線互為熱備用，能夠實現網絡數據的同時傳送。在屏蔽門控制系統運行過程中，如果一路CAN總線出現故障，此時另一路備用CAN總線將會開始工作，整個切換過程無擾動，進而不會對地鐵屏蔽門控制系統產生影響。PSC與DCU間選擇雙CAN總線冗余連接原理如圖2所示，，

4.結束語

綜上所述，在地鐵屏蔽門系統運行過程中，引入CAN總線技術不僅可以提高系統的實時性和穩定性，而且安裝維護簡單，系統成本低，具有比較好的升級、擴展能力。此時就需要結合地鐵屏蔽門特點來對CAN總線給予科學、合理的應用，以此來提高地鐵屏蔽門控制效率。

參考文獻

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