城市軌道交通信號系統關于信號與站臺門/防淹門接口監測電路的分析

蘭州市軌道交通有限公司 曹艷霞

城市軌道交通信號系統對信號與站臺門接口電路狀態進行實時監測、數據記錄和分析，及時快速、準確的響應故障，及時發現設備隱患進行維修維護，顯得尤為重要。利用屏蔽門采集傳感器（PBCJ-I）實現對站臺門GMJ、KMJ、PDKJ（關閉且鎖緊狀態）、PDQCJ（旁路切除狀態）回路電壓模擬量及開關量數據采集，實現站臺門與信號設備接口電路微機監測數據的實時采集、告警功能、記錄存儲和歷史回放功能。

目前地鐵行車間隔越來越密集，信號系統是保障行車安全，縮小行車間隔的重要系統，其設備運行穩定性直接關系到地鐵列車運行的安全和運營秩序。城市軌道交通系統站臺門（站臺門）和防淹門作為信號與站臺門、防淹門專業的接口設備，微機監測一直沒有有效的監測手段，去監測站臺門、防淹門的運行情況，且站臺門、防淹門均納入信號聯鎖條件管理，發生故障時，對運營產生較大影響，降低乘客乘車體驗。為降低站臺門、防淹門接口故障，及時發現并解決站臺門、防淹門接口電路存在的安全隱患，如何對信號系統設備的狀態進行實時監測、數據記錄和分析，及時快速、準確的響應故障，及時發現設備隱患進行維修維護，顯得尤為重要。

目前信號維護支持系統（MSS）沒有對站臺門進行監測，當站臺門故障發生時無法給出報警及時進行故障維修。需對既有維護支持系統（MSS）進行改造，增加站臺門的監測以及防淹門開關量采集，提高維護能力和效率，更好保障信號系統安全可靠運行。

為了滿足日益發展的維護需求，提高維護效率，預防故障發生，需對信號維護支持系統（MSS）全線增加站臺門監測、防淹門監測。通過實時采集信息，實現系統及設備的故障診斷。

對屏蔽門設備的模擬量、開關量狀態、防淹門開關量進行實時監測，并及時給出報警。

對屏蔽門運用狀況、作業操作記錄進行實時監視、記錄存儲和歷史回放。

對報警/預警信息可進行實時及歷史調閱查看，對故障及自定義時刻進行回放。

以設備圖形化展現方式，顯示主要設備的運行狀態及給出報警。

1 站臺門/防淹門接口監測電路結構以及功能概述

城軌站臺門開關由來自列車的ATO 命令或司機命令控制，該信息通過信號車地通信無線通信系統傳輸至軌旁信號CBI 系統設備，再由信號CBI 系統設備將該命令傳輸至站臺門系統，這些命令是安全相關的。作為對ATO或司機開關門控制命令的反饋，站臺門系統向信號系統提供站臺門相關狀態（關閉且鎖緊）。

信號系統對于故障列車（不能發出站臺門控制命令）、非通信列車、EUM 模式或在RM 模式下的列車不實現站臺門自動控制。如需開/關站臺門，須通過站臺工作人員的人工操作使站臺門動作（開門/關門）。

信號系統與站臺門系統間的外部接口通過站臺門系統與信號CBI 子系統的安全輸入/輸出實現的。

信號系統與站臺門系統采用安全型繼電接口方式，繼電電路均采用雙斷電路。電路的設計須符合故障－安全原則。具體接口要求如下：

接口電路應與所選用的繼電器特性相匹配；

信號系統在信號設備集中站與轄區內的各車站站臺門系統進行接口，相應信號集中站管轄區范圍內的信號繼電接口設備設置在設備集中站信號設備室內，站臺門系統繼電接口設備設置在各站站臺門設備室內。信號系統與站臺門系統分別在接口對方繼電接口設備所在設備室采集對方接口繼電器狀態（吸起/落下），接口電路回路中的繼電器不應使用接口對方的電源。根據工作現場實際需要，信號系統和站臺門系統應分別為各自繼電接口及采集電路提供電壓范圍固定或可調的接口電源。

信號系統向站臺門系統發送的開門、關門命令必須連續不中斷。要求不能同時既發出開門命令，又發出關門命令，兩個命令在信號系統聯鎖關系內部應互鎖；

地鐵站臺門系統向信號系統發送的“站臺門關閉且鎖閉”信號和“站臺門互鎖解除”信號信息必須連續不中斷；

現場站臺門開、關門命令以及表示狀態信息的傳輸通道應采用信號安全通道通信；

信號系統監測系統應對信號與站臺門接口信息動作進行事件記錄。

現場站臺門采集在正線集中站各設置一套站臺門采集模塊，通過通信接口分機將采集到的信息統一送給上位機，實現對應的站臺門采集功能。

升級改造后系統具有以下功能：

在車站具備對站臺門設備運行工作狀態和主要電氣性能進行在線監測功能。

具體監測內容如下：

站臺門采集包括站臺門相關的電壓和狀態采集。相關電壓采集是在集中站信號設備室分線柜采集開門控制電壓、關門控制電壓、鎖緊表示電壓、切除表示電壓。站臺門相關開關量采集是采集KMJ、GMJ、PDKJ、PDQCJ 繼電器狀態。防淹門采集包括FDGCAJ、FDGJ、FDGCRJ 繼電器狀態。

2 站臺門/防淹門接口監測電路監測功能的實現方式

研究確定的目標與任務主要有三個方面：一是數據采集點的選擇；二是將采集數據導入微機監測系統，并通過人機界面顯示出來；三是實現項目的安全施工，不能對既有設備造成影響。下面就這三個方面實現的措施及遇到的技術難點和問題進行說明。

（1）數據采集點的選擇，主要是對PDKJ（關閉且鎖緊狀態）、PDQCJ（旁路切除狀態）回路電壓及KMJ和GMJ 繼電器狀態的采集點，因為PDKJ 和PDQCJ 都是由站臺門專業提供的勵磁電壓工作，通過采集這兩個繼電器的電壓，就能判斷站臺門專業是否成功將電壓送至信號端，考慮到能準確反應站臺門的電壓輸入，減少信號專業相關鏈路對數據判斷的影響，將采集點放在分線柜的端子處，此處是站臺門專業和信號專業的接口點，通過分線盤端子采集的電壓，就能準確判斷故障是發生在信號內部還是站臺門專業。

KMJ 和GMJ 繼電器由信號專業提供驅動電壓，并將狀態送至站臺門專業，在研究這部分的采集點時，選擇分線柜為采集點，KMJ 和GMJ 繼電器的狀態由組合柜經過分線柜送至站臺門專業，因此分線柜作為分界點，對判斷故障屬于信號還是站臺門專業都非常有利。使得檢修人員日常分析微機監測數據就能及時發現PDKJ（關閉且鎖緊狀態）、PDQCJ（旁路切除狀態）回路電壓及KMJ和GMJ 繼電器狀態存在的不良隱患，及時解決存在的問題，有效降低信號與站臺門接口電路的故障，降低設備故障對運營的影響，并為判斷和分析信號與站臺門接口故障提供可靠的數據依據。

（2）將采集數據導入微機監測，并通過人機界面顯示出來。因為所有微機監測的采集數據最后都是通過人機界面顯示出來，才能供維護人員參考分析，因此如何將采集的數據導入現有的微機監測，并通過人解界面顯示，通過對微機監測數據進行修改，將站臺門的數據信息配置到現有站聯電壓的采集中去，經過驗證，站臺門數據采集完整，符合功能要求。

（3）實現項目的安全施工，不能對既有設備造成影響。因為項目的實施是在既有線，如果施工對既有設備造成影響，將對1 號線的安全運營有很大威脅，本項目從設計開始就考慮盡量不去動現有設備，因此項目的采集設備都是隔離模塊，其只要接入分線柜端子即可，不需要對現有配線進行更改，可以實現安全施工。

3 技術的創造性與先進性

通過檢修人員日常分析微機監測數據就能及時發現PDKJ（關閉且鎖緊狀態）、PDQCJ（旁路切除狀態）、KMJ（開門）、GMJ（關門）回路電壓及KMJ 和GMJ 繼電器狀態存在的不良隱患，及時解決存在的問題，有效降低信號與站臺門接口電路的故障，降低站臺門接口電路故障對運營的影響。

站臺門設備發生故障時，通過分析判斷，快速準確區分故障在哪個專業，便于快速應急處理。

4 技術原理及性能指標

在既有微機監測站機（MSS）其他監測欄增加屏蔽門電壓采集狀態一欄，用于日常巡檢人員及時查看站臺門實時采集數據及電壓曲線，及時分析判斷處理站臺門接口電路存在的預警信息及告警數據。

在微機監測組合柜增加采集模塊組合，同時增加微機監測組合柜至分線柜線纜，用于采集站臺門PDKJ（關閉且鎖緊狀態）、PDQCJ（旁路切除狀態）回路電壓、KMJ（開門）、GMJ（關門）回路電壓模擬量實時監測，增加微機監測組合柜至組合柜線纜，用于采集KMJ 和GMJ 繼電器開關量狀態。

修改微機監測組合柜組合增配FGCA（防淹門關門允許）繼電器接點、FG（防淹門狀態）繼電器接點、FGCR（防淹門關門請求）繼電器接點相關采集配線至組合側面，用于防淹門模擬量和開關量數據采集。

增加微機監測組合柜至微機監測機柜通信接口分機數據線一根，用于上傳站臺門、防淹門模擬量和開關量至微機監測站機。

修改、調試微機監測站機軟件實現站臺門、防淹門信號接口電路監測功能。給日常維護人員提供可靠數據，將信號與站臺門、防淹門接口電路故障及時消除，降低對運營的影響。

5 設備基礎狀態監測

5.1 實時值

基于設備視角，實現設備實時狀態的綜合展示，包括設備開關量、模擬量的當前值信息、實時曲線信息、超限及狀態不一致顯示等功能。

5.2 狀態量查詢

實現實時狀態量和歷史狀態量數據信息的查詢，支持文本過濾查詢功能，通過對狀態量的定位查詢能進行相關的狀態量數據分析（如圖1 所示）。

圖1 實時狀態量界面Fig.1 Real-time state quantity interface

5.3 日報表

日報表界面以列表形式顯示當前設備采集信息界面左側設備列表中所有設備的所選采集項的日報表信息。列表內容包括序號、設備名、采集項名稱、日報表項目(如：最大值、最小值、平均值等)、日報表值、日報表值對應的時間。如圖2 所示是屏蔽門日報表顯示：

圖2 日報表顯示Fig.2 Daily report display

5.4 回放和再現

各站機及維護工作站都具備對屏蔽門回放及再現功能，既可實時顯示當前的設備圖狀態，也可回放歷史狀態，便于輔助用戶進行故障分析（如圖3 所示）。

圖3 屏蔽門回放顯示Fig.3 Screen door playback display

6 站臺門/防淹門接口監測電路實現功能

對站臺門設備的模擬量、開關量狀態、防淹門開關量進行實時監測，并及時給出報警。

對站臺門運用狀況、作業操作記錄進行實時監視、記錄存儲和歷史回放。

對報警/預警信息可進行實時及歷史調閱查看，對故障及自定義時刻進行回放。

以設備圖形化展現方式，顯示主要設備的運行狀態及給出報警。

因既有軟件實現不了防淹門的采集，現經確認只對其開關量進行采集同時對開關量報警類型進行特殊處理：因報警類型不存在，只能約定一個其他報警，但是報警名稱會體現防淹門開關量名稱。

7 結語

信號與站臺門/防淹門接口監測電路的研究能有效發現站臺門與信號接口電路存在的安全隱患，并能達到實時監測報警功能，能及時準確向維護人員提供故障分析判斷的依據。監測采集電路采用專用采集模塊，不影響既有設備運行，有效解決了信號接口電路存在的安全隱患，及時杜絕了站臺門與信號接口電路故障造成的列車晚點、抽線影響，更好保障了信號系統安全可靠運行。

引用

[1] 中國鐵道通信信號總公司編寫組.鐵路工程施工技術手冊(第一版)[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[2] 林瑜筠,主編.鐵道信號基礎(第二版)[M].北京:中國鐵道出版社,2008.