城市轨道交通信号系统和防淹门系统的接口研究

杨 亮

（通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070）

1 概述

当地铁线路经过高水位区域时，为防止因地质灾害或意外造成隧道渍水，避免因水浸而造成的人员伤亡及设备损失，需在进出水域的隧道两端合理位置设置防淹门作为防水淹措施。

信号系统承担保障地铁列车安全、高效运行的任务。为避免因防淹门造成的侵限事故，信号系统需要对防淹门关闭动作进行安全授权并将防淹门状态纳入列车移动授权计算逻辑，保障行车安全。同时，为保证列车在日常运营中高效运行，需在防淹门安全防护的基础上结合运行场景设计列车与地面联动机制。

基于上述原因，本文从接口技术要求、硬件接口、信号各子系统处理逻辑3 个层次进行分析，梳理总结了信号系统为实现防淹门防护所需要实现的功能，阐述了信号系统与防淹门的信息交互内容和硬件接口电路设计，从信号各子系统功能需求上分析了与防淹门的联动过程。

2 信号系统与防淹门系统的接口技术要求

在CBTC、点式、联锁级别均应实现信号系统与防淹门的接口功能。

信号系统持续监测防淹门状态并在状态异常时应采取防护措施。

信号系统正常工作时能够可靠采集防淹门申请关闭信息，协调防淹门区域内列车尽快驶离并阻止防淹区域外车辆进入防淹区，向防淹门发送允许关闭信息。

当信号系统因故障或条件不满足而不能向防淹门系统提供“允许防淹门关闭”信号时，提供人工防护下的防淹门紧急控制手段。

对由于防淹门请求关闭而引起的防淹门防护信号机的关闭，信号不能自动开放，必须人工重开。

3 信号系统与防淹门系统的硬件接口设计

3.1 接口分界

为明确信号系统供货商和防淹门供货商的供货范围及责任，信号系统与防淹门系统的接口位置设置在防淹门系统设备控制室接线端子排。接口界面划分如图1 所示。

图1 信号系统与防淹门系统接口界面划分示意图Fig.1 Schematic diagram of interface division between signal system and flood gate system

3.2 功能接口信息

为满足技术要求，信号系统需与防淹门系统交换以下信息：防淹门状态信息、防淹门请求关闭信息、信号系统授权关闭信息。

为实时监测防淹门状态，设置FYMKJ：防淹门开门锁闭继电器。常态吸起，表示防淹门处于开门状态；当其落下时，表示防淹门处于关门或故障状态。该继电器由防淹门专业通过继电接口送给信号系统，应为一个持续不间断的信息。

为采集防淹门申请关闭信息，设置FYMGQJ：防淹门关门请求继电器。常态处于吸起状态，表示防淹门未请求关闭或防淹门方面未人工办理请求关门操作。当其落下时，表示防淹门请求关门。该继电器由防淹门专业通过继电接口送给信号系统，应为一个持续不间断的信息。

为向防淹门系统提供“允许防淹门关闭”信息，设置FYMGYJ：防淹门关门允许继电器。常态处于落下状态，当收到防淹门请求关门信息（FYMGQJ落下）后，满足关闭防淹门条件时，驱动FYMGYJ吸起。FYMGQJ 恢复吸起后，FYMGYJ 随之恢复落下。在收到防淹门请求关门信息，并满足防淹门关闭条件时，允许关门继电器因故障未能吸起，防淹门操控应由人工确认。

3.3 信号与防淹门的硬件接口

1）接口电路

信号系统与防淹门系统采用继电电路接口，接口需符合故障-安全原则。接口电路如图2 所示。

防淹门系统采用的接口继电器为安全型继电器，用以发送防淹门“开门”及“关门请求”状态信息，由信号系统提供可调采集电源（DC24 V～60 V）。

信号系统将提供两组接点用以发送“关门允许命令”信息，由防淹门系统提供可调采集电源（DC24 V～60 V）。

2）联锁子系统的驱动采集接口电路

信号系统通过计算机联锁子系统和防淹门接口。

为可靠采集防淹门的门开且锁闭、关门请求信息，联锁的每一系采集两个继电器的前后接点（双采）。为防止继电器抖动引起信号关闭造成列车紧急制动，对采集的防淹门关门请求继电器和防淹门开门且锁闭继电器进行滤波延时处理。

联锁子系统驱动并回采关门允许继电器。联锁周期性监督防淹门关门允许继电器的采集状态和驱动状态。如果两者状态不一致，则需设置计时。若计时结束后状态仍不一致，则需要向控显和监测发送报警。若防淹门关门允许继电器是在无驱动吸起命令时错误吸起，则设置系统上电锁闭状态，在配置的周期后停机。关门允许继电器的物理驱动采用双断方式，防止混线造成误驱动。

图2 信号系统与防淹门系统的接口电路图Fig.2 Diagram for the interface circuit of signal system and flood gate system

防淹门相关继电器的采集和驱动电路如图3、4所示。

4 信号各子系统对防淹门处理逻辑

信号系统中定义了防淹门区域及其出入口。防淹门区域指两端防淹门外侧端点之间的区域，以移动授权（MA）方向为依据定义入口防淹门及出口防淹门。如图5 所示，当移动授权方向为上行方向时，左侧防淹门为入口防淹门，右侧防淹门为出口防淹门；当移动授权方向为下行方向时，右侧防淹门为入口防淹门，左侧防淹门为出口防淹门。

各系统间信息交互如图6 所示。

联锁子系统通过采集开门锁紧继电器状态和请求关门继电器状态获取防淹门状态信息，进路防护逻辑增加对防淹门状态信息的检查条件。

对于驶入防淹门区域的进路，增加的锁闭、开放及保持检查条件包括入口防淹门开门锁闭且无关门请求且联锁未输出关门允许命令、出口防淹门开门锁闭且无关门请求且联锁未输出关门允许命令。

图3 采集电路图Fig.3 Diagram of acquisition circuit

图4 驱动电路图Fig.4 Diagram of driving circuit

图5 防淹门区域示意图Fig.5 Schematic diagram of floor gate area

图6 系统间信息交互示意图Fig.6 Schematic diagram of inter-system information exchange

对于驶出防淹门区域的进路，增加的锁闭、开放及保持检查条件包括出口防淹门开门锁闭且联锁未输出关门允许命令。

根据上述处理逻辑，联锁子系统对防淹门区域驶入进路同时检查驶入、驶出两端的防淹门是否关闭（已关闭或正在关闭）或已请求关闭，尽快阻止列车进入防淹门区域。对防淹门区域驶出进路则仅检查驶出端防淹门是否关闭（已关闭或正在关闭），保证列车可以尽快驶离防淹门区域。

联锁子系统根据进路状态判断是否允许防淹门动作，并通过驱动关门允许继电器状态向防淹门系统发送允许关门信息。联锁仅在防淹门区域内区段均未被进路或保护区段锁闭且空闲时才允许防淹门关闭。

通过检查防淹门区域内区段的占用状态，保证了防淹门区域内没有列车；通过检查防淹门区域内区段未锁闭，结合联锁进路解锁时的接近锁闭检查条件，可以确保不存在即将驶入防淹门区域的列车。综上所示，可以确保联锁发出允许关门信号的时刻开始，防淹门区域不会存在列车。

联锁子系统根据采集的防淹门相关继电器状态生成防淹门状态信息，同进路信息一并发送给ZC子系统。ZC 子系统根据进路状态及防淹门状态计算列车移动授权。

列车未驶入包含防淹门区域的进路时，如图7所示，ZC 根据联锁进路信息设置列车移动授权。若进路未开放则将移动授权终点设置在进路始端信号机外方，防止列车进入防淹门区域。

图7 移动授权场景1Fig.7 Scenario 1 of movement authority

当列车安全包络进入包含防淹门区域的进路，且包络未与入口防淹门重叠，如图8 所示，入口防淹门关闭，ZC 以防淹门入口做为安全防护点，计算MA至防淹门入口并回缩安全余量，即图8 中a 点位置。

图8 移动授权场景2Fig.8 Scenario 2 of movement authority

当列车安全包络部分或完全进入防淹门防护区域，且未与出口防淹门重叠，如图9 所示，出口防淹门关闭，此时ZC 向列车发送特殊控制报文，列车降级。

当列车安全包络完全驶出防淹门防护区域时，如图10 所示，列车运行不受入口或出口防淹门关闭的影响，ZC 为列车正常计算MA。

图9 移动授权场景3Fig.9 Scenario 3 of movement authority

图10 移动授权场景4Fig.10 Scenario 4 of movement authority

联锁子系统向ATS 子系统发送防淹门状态、防淹门请求关闭状态以及允许/不允许关闭防淹门状态信息。ATS 子系统在人机界面上实时显示防淹门相关状态信息，辅助相关人员掌握防淹门相关信息。

5 结束语

城市轨道交通信号系统是地铁运行指挥的大脑，将防淹门系统纳入信号系统接口，既能有效保证行车安全和运输效率，又能兼顾出现险情时，高效控制防淹门设备。