广州地铁三号线信号系统与车辆系统的接口技术

吴应攀(广州市地下铁道总公司运营事业总部,广东广州 510000)

广州地铁三号线信号系统与车辆系统的接口技术

吴应攀(广州市地下铁道总公司运营事业总部,广东广州 510000)

介绍了广州地铁三号线信号系统与车辆系统的接口技术,详细阐述了信号系统与车辆系统关于驾驶模式、牵引制动、车门控制和安全回路功能的接口要求及实现原理。

信号系统 车辆系统 接口技术

1 概述

广州地铁三号线信号系统采用泰雷兹的SelTrac S40移动闭塞ATC系统,车辆系统采用西门子B型车列车控制系统。一套信号车载设备包括：车载控制器VOBC,加速度计,接收和发送天线,测速发电机,ATC驾驶室显示屏,对位环线和接近传感器。其中VOBC为信号车载系统的核心控制设备,通过其子系统接口继电器单元IRU与其它设备通信。一套车辆控制系统包括：辅助电源,车辆控制单元,驾驶室显示屏,主控制器,驾驶室控制和模式选择开关,以及牵引、制动、车门等列车子系统。信号系统通过KLIP总线、MVB总线以及列车线与车辆系统通信,以此控制和监视车辆系统。信号系统与车辆系统的接口按功能可以分为：驾驶模式接口、牵引制动接口、车门控制接口、安全回路接口和人机交互接口。

2 驾驶模式接口

列车驾驶模式分为两类：人工模式,包括切断模式CUT_OUT和限制人工模式RM,此时列车运行完全由驾驶员控制;ATC模式,包括保护人工模式PM、ATP后退模式、自动驾驶模式ATO和无人驾驶模式DTRO,此时列车运行由ATC系统控制。

驾驶模式接口电路如图2所示。其中,驾驶室占有信号CM是互锁的,同时只能有一个驾驶室的CM信号有效。两端驾驶室的模式选择开关通过列车线连接,并与CM互锁,只有当CM信号有效时,本驾驶端的驾驶模式选择信号才有效。

当列车处于静止状态并且模式选择开关处于RM位时,合上ATP切断开关,ATPC信号生效,ATPC信号将切断VOBC的供电电路,列车进入CUT_OUT模式。在CUT_OUT模式下,VOBC不输出任何控制信息,列车运行完全由驾驶员负责。

当列车处于静止状态并且模式选择开关处于RM位时,ATP切断开关断开,列车进入RM模式。在RM模式下,列车运行由驾驶员负责,VOBC监视列车状态,当列车速度超过一个预先设定安全速度极限时,VOBC输出紧急制动信号。

在列车建立车地通信并停车之后,将模式选择开关打到PM位,PM继电器吸起,列车进入PM模式。在PM模式下,VOBC输出动态计算的推荐速度,驾驶员按照推荐速度行车。当列车以ATO/PM模式在站台冲标时,按下ATP后退按钮,列车即可进入ATP后退模式。ATP后退模式允许列车在ATP的保护下后退对标。

在PM模式下,将主控制器置于零位MCO、方向开关置于前位FWD,按下ATO模式按钮,ATO模式继电器吸起,列车进入ATO模式。在ATO模式下,忽略方向开关的位置,列车运行完全由ATC系统负责。按下两个ATO启动按钮,可以让列车在站台或者故障恢复之后以ATO模式发车。

图2 驾驶模式接口

无人驾驶模式DTRO,又称为无人折返模式。在无人驾驶模式下,列车完全由ATC系统控制,不需要有驾驶员在场。列车进入无人驾驶模式的过程如下：(1)在PM/ATO模式下,将模式选择开关打到OFF位;(2)按下无人驾驶DTRO按钮,无人驾驶选择信号DMS有效;(3)VOBC收到DMS信号之后,如果条件满足,将输出无人驾驶使能信号DME,DME信号点亮无人驾驶按钮;(4)将方向开关和主控手柄置于零位;(5)断开主控钥匙,DMR信号失效,ATO继电器吸起,列车进入无人驾驶模式;(6)按压ATO启动按钮或与之功能相同的站台DTRO发车按钮,即可启动列车运行。合上任意驾驶端的主控钥匙,无人驾驶复位继电器DMR吸起,无人驾驶模式即刻取消。VOBC也可根据自身情况,输出DMR信号来取消无人驾驶模式。

图3 牵引制动接口

将模式选择开关置于OFF位,列车进入OFF模式。在OFF模式下,列车施加紧急制动,禁止列车移动。

3 牵引制动接口

车辆系统采用车辆控制单元VCU和KLIP总线控制列车的牵引制动,VCU和KLIP主要采集方向开关、牵引制动命令、牵引制动模拟量等信息控制列车的运行。

牵引制动接口电路如图3所示。在人工驾驶模式下,方向开关的位置决定列车运行的方向(F表示前进,R表示后退),由驾驶员操作的主控手柄输出牵引制动命令(D表示牵引,B表示制动,FB表示快速制动),同时也由主控手柄决定牵引制动力的大小。在PM模式下,方向开关的位置将被忽略,由VOBC输出前进FWD和后退REV信号,但牵引和制动命令以及牵引制动模拟量仍然由主控手柄输出。在ATO/DTRO模式下,由ATC系统控制列车的运行,方向开关的位置以及主控手柄的牵引制动命令都将被忽略,由VOBC输出方向信号,同时也由VOBC输出牵引命令PWR和制动命令BRK,以及牵引制动模拟量TEP和TEN。牵引制动模拟量大小为0-10V,与牵引制动力成正比。

列车的停车制动信息将通过KLIP总线反馈给VOBC。另外,VOBC还可以输出最大常用制动命令FSBC。

4 车门控制接口

图4 车门控制接口

图5 安全回路接口

车辆系统采用电子门控单元EDCU控制列车车门,列车左侧和右侧的车门是由不同的EDCU分开控制的,EDCU控制车门需要采集车门使能信号、车门开启/关闭命令和零速信号。车门控制接口电路如图4所示。

在ATC模式下,当列车进站对标停稳之后,VOBC自动输出相应侧的车门允许信号,左侧为DELN和DELP,右侧为DERN和DERP,该信号是进行列车车门的任何操作的前提,将一直保持到VOBC收到车门关闭并锁闭信号DCLS1和DCLS2及列车出发命令之后才取消。在ATO模式下,VOBC在发出车门允许信号的同时发送持续时间为1秒的车门开启命令DOLAC/DORAC,相应侧的车门将自动打开,DOLC和DORC为车门开启命令的回采信号。如果关门模式DM为自动,停站时间结束之后,VOBC自动发送车门关闭命令;如果DM为手动,则由驾驶员按压列车关门按钮手动发送车门关闭命令。在PM模式下,需要由驾驶员按压开关门按钮手动开关列车车门。

在人工模式下,列车静止,驾驶员按压车门强制按钮也可激活相应车门允许信号,在激活车门允许信号之后即可通过按压车门开启和关闭按钮操作列车车门,复位强开按钮之后,车门允许信号消失。

在任何驾驶模式下,均可使用车门重新开启按钮。车门重新开启按钮仅仅用于开启没有关闭并锁闭的车门,该信号通过KLIP总线作用于EDCU。同时KLIP也会将该信号反馈给VOBC。

VOBC实时采集车门状态,如果车门状态出现异常,列车将立即紧急制动。车辆系统提供了车门旁路开关可用于旁路车门的开启状态,从而给予VOBC虚假的车门关闭信号。

5 安全回路接口

安全回路,又称为紧急制动回路,该回路监视列车重要设备的状态,由车辆系统提供。VOBC为该回路供电,当安全回路为开路状态时,无牵引使能信号,列车立即施加紧急制动。

安全回路接口如图5所示。该安全回路监视的状态有：列车占有TM,非驾驶端的驾驶室占有CM,列车连挂状态CP,全部紧急停车按钮EB,VCU状态,驾驶端驾驶室占有CM,两个安全回路操作接点SL1和SL2。SL1和SL2用于监视车门等相关安全设备的状态,当列车静止L-ZS且主控手柄为零位MC0时,将不监视SL1和SL2的状态。如果上述任何一种状态异常,安全回路开路,VOBC不再输出牵引使能信号PEC,逆变器控制单元ICU断开,车辆控制器VCU和电子制动单元EBCU施加列车紧急制动,紧急制动的状态EBSP和EBSN将持续反馈给VOBC。在CUT_OUT模式下,安全回路由车辆系统接管,PEC信号也由车辆系统提供。另外,按钮SLB可以旁路SL1和SL2。

6 结语

本文详细阐述了广州地铁三号线信号系统与车辆系统的接口技术。信号系统与车辆系统的接口按功能可以分为：驾驶模式接口、牵引制动接口、车门控制接口和安全回路接口。熟悉信号系统与车辆系统的接口要求及实现原理,可方便维护人员查找故障原因、提高维护质量,从而提高运营水平,同时也为将来新线建设的接口设计联络积累了经验。

[1]广州地铁3号线信号系统技术规格书[R].广州地下铁道总公司,2008,6.

[2]广州地铁3号线车载设备维护手册[R].广州地下铁道总公司,2008,6.

[3]广州地铁3号线ATC与车辆接口控制文件[R].广州地下铁道总公司,2008,6.

This article describes the interface technology between Signal system and Train system for GuangZhou metro line 3. Discusses the interface requirements and implement methods of the functions of Operation models, Traction and braking, Door control and Safe loop between Signal system and Train system in detail.

SIG System Train System Interface Technology