專利名稱：無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動控制技術領域，特別涉及一種無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統。 京墳不
作為衡量城市軌道裝備水平高低標志的兩大信息系統列車自動控制系統
(ATC-Automatic Train Control)和站臺屏蔽門控制系統(PSD-Platform Screen Door)，目前國
內主流市場全部被國外廠商所壟斷。城市軌道交通列車自動控制系統包括列車自動監督 (ATS-Automatic Train Surveillance)、歹ij車自動防護(ATP-Automatic Train Protection)、歹U車 自動駕駛(ATO-Automatic Train Operation) 3個子系統，系統范圍涉及了線路全線、全部列 車，以及控制中心的廣闊范圍，是一個架構龐大、技術密集的信息化系統。站臺屏蔽門控制 系統是現代化城市軌道交通工程的必備設施，它沿軌道交通站臺邊緣設置，將軌道區與站臺 候車區隔離，減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，防止人員跌落軌道產生意外事故， 為乘客提供了舒適、安全的候車環境，提高了地鐵的服務水平。在國內，新修建的地鐵線路， 例如北京地鐵四號線和十號線、廣州地鐵二號線將安裝站臺屏蔽門控制系統，而一些既有線 路也正在進行加裝改造工作。站臺屏蔽門需要與列車車門實現對位同步開/關，這項功能通常 是由列車自動控制系統來完成的。站臺屏蔽門控制系統和列車自動控制系統之間的聯動控制 通常采用繼電器接口，由列車自動控制系統直接采集繼電器接口狀態，并根據采集到的狀態 通過其內部的軌道電路等車地通信通道，以專有的報文進行傳輸。
信號系統與站臺屏蔽門控制系統相結合是站臺屏蔽門控制系統工程的重要環節。站臺屏 蔽門控制系統不可能單獨地完成工作，地鐵運營對它的功能需求決定了需要其它系統對其進 行控制。首先，從提高地鐵運營效率和減輕司機工作強度的角度出發，屏蔽門應該做到自動 與車門同步開啟與關閉，雖然站臺屏蔽門控制系統都設置了就地級控制端，允許司機手動開/
關屏蔽門，但是，手動開/關屏蔽門只能作為故障情況下的一種處理手段，不能作為正常運營 下的處理手段；其次，為了更好地確保乘客的安全以及奠定無人駕駛的技術基礎，就必須在 實現屏蔽門與列車車門的聯動的基礎上，確保站臺屏蔽門控制系統與列車自動控制系統之間 建立聯鎖關系，這樣對于那些既有線路改造項目來說，不得不完全依賴于列車自動控制系統
的改造，使得原有列車自動控制系統供貨商成為了唯一的選擇，而改造涉及到列車自動控制 系統的核心設備的軟硬件升級，往往意味著高昂的費用和較長的工期，國內用戶難以承受， 因此現實的需求呼喚國產技術設備的早日出現。

實用新型內容
為了降低對既有線加裝站臺屏蔽門改造升級工程和新線路站臺屏蔽門建設的投入成本， 以及消除對列車自動控制系統供應商的依賴，本實用新型提供了一種無線式站臺屏蔽門車地 聯動控制系統，所述系統包括車載子系統和軌旁子系統；
所述車載子系統包括車載顯控終端、通信控制板、安全智能I/0模塊、車載ATP和列車 門控電路；所述車載顯控終端與所述通信控制板連接，所述通信控制板與所述安全智能I/O 模塊連接，所述安全智能I/O模塊分別與所述車載ATP和列車門控電路連接；
所述軌旁子系統包括軌旁電臺、232轉光纖轉換器、光纖轉232轉換器、軌旁控制主機、 安全智能I/0模塊、軌道安全防護電路和屏蔽門控制接口電路；所述軌旁電臺與所述232轉 光纖轉換器連接，所述232轉光纖轉換器與所述光纖轉232轉換器連接，所述光纖轉232轉 換器與所述軌旁控制主機連接，所述軌旁控制主機與所述安全智能I/O模塊連接，所述安全 智能I/O模塊分別與所述軌道安全防護電路和屏蔽門控制接口電路連接；
所述車載子系統和所述軌旁子系統通過無線方式進行數據通信。
所述車載顯控終端包括車載無線電臺、指示燈和鑰匙開關；所述車載無線電臺與所述軌 旁電臺使用頻率為2.4GHz的無線信號進行數據通信。
所述車載子系統還包括信標，所述信標用于存儲列車編號信息；所述軌旁子系統還包括 査詢應答器，所述査詢應答器與所述軌旁控制主機連接，所述査詢應答器用于解析所述信標 發送的數據；所述查詢應答器與所述信標通過無線方式進行數據通信。
所述軌旁控制主機由工業控制計算機和采集驅動設備構成，用于邏輯運算和軌旁人機接□。
所述軌旁控制主機包括人機界面接口 ，所述人機界面接口用于顯示所述系統的工作狀態 信息、選擇所述系統的工作模式、管理所述系統的日志和維護所述系統。
本實用新型提供的技術方案的有益效果是采用上面提供的無線式站臺屏蔽門車地聯動 控制系統，消除了對列車自動控制系統供應商的依賴，實現了站臺屏蔽門與列車門之間的實 時聯動控制，減少了對既有設備的改造，縮短了改造周期，降低了工程造價，為既有線加裝 站臺屏蔽門改造升級工程以及新線路站臺屏蔽門建設提供了低成本、高性能的解決方案。


圖1是本實用新型提供的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統的原理框圖； 圖2是本實用新型提供的車載顯控終端的內部結構框圖； 圖3是本實用新型提供的軌旁子系統的原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統具體包括車載子系 統和軌旁子系統:車載子系統包括車載顯控終端101、通信控制板102、安全智能1/0模塊103、 車載ATP104和列車門控電路105;軌旁子系統包括軌旁電臺201、 232轉光纖轉換器202、 光纖轉232轉換器203、軌旁控制主機204、安全智能I/O模塊205、軌道安全防護電路206 和屏蔽門控制接口電路207。
車載顯控終端101由車載無線電臺1011、 4個指示燈和一個鑰匙開關組成，如圖2所示， 它懸掛于司機室側壁上，并通過12芯電纜及航空插頭與車載主控計算機內部的通信控制板 102連接，車載主控計算機向車載顯控終端101提供電源，司機通過車載顯控終端101可以 了解無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統的工作狀態、通信狀況和屏蔽門等信息，還可以完 成系統的旁路/自動狀態的選擇；通信控制板102通過線纜與安全智能I/O模塊103連接，并 通過CAN通信總線協議與安全智能I/O模塊103進行數據通信；安全智能I/O模塊103通過 線纜分別與列車門控電路105和車載ATP104連接；車載主控計算機通過對列車開/關門繼電 器動作的采集，來獲得列車車門狀態信息，而車載主控計算機采集列車開/關門繼電器動作是 通過安全智能I/O模塊103來完成的，安全智能I/O模塊103可以提供8路采集和4路驅動， 安全智能I/O模塊103將通過列車門控電路105采集到的車門狀態信息發送給車載主控計算 機，車載主控計算機內部的通信控制板102將車門狀態信息打包處理后，通過車載無線電臺 1011以無線方式傳遞給軌旁電臺201，車門狀態信息具體包括列車左門開啟、列車左門關閉、 列車右門開啟和列車右門關閉；安全智能I/O模塊103與車載ATP104連接，確保列車在站臺 屏蔽門出現故障的情況下安全運行；車載主控計算機和安全智能I/O模塊103由車輛本身提 供IIOV直流電源。
軌旁電臺201通過線纜與232轉光纖轉換器202連接；232轉光纖轉換器202通過光纖 與光纖轉232轉換器203連接；232轉光纖轉換器202將軌旁電臺201收到的無線信號轉換 為光信號，光纖轉232轉換器203將收到的光信號轉換為電信號；光纖轉232轉換器203通 過線纜與軌旁控制主機204連接；軌旁控制主機204通過線纜與安全智能I/O模塊205連接，
并通過CAN通信總線協議與安全智能I/O模塊205進行數據通信；安全智能I/O模塊205通 過線纜分別與軌道安全防護電路206和屏蔽門控制接口電路207連接。
如圖3所示，軌旁控制主機204由兩臺并行工作的工業控制計算機和采集驅動設備構成， 用于邏輯運算和軌旁人機接口， A機2041和B機2042的信息采集及驅動接口相同，都是通 過兩個串口 COM1和COM2分別與上行軌旁電臺2011/2012，下行軌旁電臺2013/2014連接， 通過安全智能I/O模塊2051/2052分別與軌道安全防護電路206和屏蔽門控制接口電路207 連接，A機2041和B機2042通過安全握手協議進行數據同步及比較；A機2041和B機2042 的通信數據包的信息包括自己采集到的上/下行列車狀態、站臺屏蔽門狀態、上/下行軌旁電臺 狀態、本機工作狀態和本機當前發送的控制命令等信息；當A機2041或B機2042收到信息 同步數據包時，A機2041或B機2042將收到的信息與自己采集到的信息進行比較，若比較 結果不一致，A機2041或B機2042根據錯誤性質作出不同的處理，對不影響安全的錯誤， A機2041或B機2042提示報警信息，對影響安全的錯誤，A機2041或B機2042發送倒向 安全側命令；正常工作時，A機2041和B機2042分別進行信息采集和信息同步，在正常工 作時序內，A機、B機會交替獲得系統主控權，收發送控制命令，任何一套機器發生故障， 都會自動退交自身系統控制權，從而僅會導致系統響應周期有微量延長，但系統功能不會受 到影響。數據同步功能可以保證A機2041和B機2042切換期間控制命令輸出一致；安全智 能I/O模塊2051/2052也是雙機并行關系，只要有一個安全智能I/0模塊能夠正常工作，數據 傳輸就能正常進行；安全智能I/O模塊2051/2052與屏蔽門控制接口電路207連接，可以實時 采集到站臺屏蔽門的狀態信息，并通過A機2041或B機2042處理后，以無線的形式發送給 車載主控計算機；安全智能I/O模塊2051/2052與軌道安全防護電路206連接，實現屏蔽門故 障條件下的列車緊急停車安全防護功能；A機2041、 B機2042、安全智能I/O模塊2051/2052 使用220V交流電源及UPS電源供電。
車載子系統還可以包括信標，信標用于存儲列車編號信息；軌旁子系統還可以包括査詢 應答器，査詢應答器與軌旁控制主機連接，査詢應答器用于解析信標發送的數據；查詢應答 器與信標通過無線方式進行數據通信。在實際應用中，每輛列車加裝信標，每個列車軌道附 近加裝查詢應答器，當列車駛入査詢應答器所覆蓋的無線范圍時，與該輛列車距離最近的査 詢應答器就會收到信標發送的數據信號，査詢應答器解析收到的數據信號，發送給軌旁控制 主機，軌旁控制主機對査詢應答器發送的數據處理后，將列車編號信息和軌道信息發送到車 站控制室內的顯示終端上。
軌旁控制主機還可以包括人機界面接口，人機界面接口用于顯示無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統的工作狀態信息、選擇系統的工作模式、管理系統的日志和維護系統。人機界
面接口分別位于軌旁控制主機所在的設備室和車站控制室，車站控制室包括LCD顯示屏、鍵 盤和鼠標，車站值班人員可以完成系統工作信息的顯示、系統工作模式的選擇和當日系統日 志的讀取等操作；軌旁控制主機所在的設備室包括LCD顯示屏、鍵盤和鼠標，可以完成系統 工作狀態的監視、系統的退出和系統日志管理等操作。
車載無線電臺1011和軌旁電臺201使用頻率為2.4GHz的無線信號來完成車載主控計算 機與軌旁控制主機204之間的數據通信，從而建立了無線式的站臺屏蔽門車地聯動控制系統, 消除了對列車自動控制系統供應商的依賴，實現了站臺屏蔽門與列車門之間的實時聯動控制, 減少了對既有設備的改造，縮短了改造周期，降低了工程造價，為既有線加裝站臺屏蔽門改 造升級工程以及新線路站臺屏蔽門建設提供了低成本、高性能的解決方案；同時此種技術方 案還適用于各廠商信號系統和屏蔽門系統的接口聯動控制，具有通用性。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的 精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍 之內。
權利要求1.一種無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，其特征在于，所述系統包括車載子系統和軌旁子系統；所述車載子系統包括車載顯控終端、通信控制板、安全智能I/O模塊、車載ATP和列車門控電路；所述車載顯控終端與所述通信控制板連接，所述通信控制板與所述安全智能I/O模塊連接，所述安全智能I/O模塊分別與所述車載ATP和列車門控電路連接；所述軌旁子系統包括軌旁電臺、232轉光纖轉換器、光纖轉232轉換器、軌旁控制主機、安全智能I/O模塊、軌道安全防護電路和屏蔽門控制接口電路；所述軌旁電臺與所述232轉光纖轉換器連接，所述232轉光纖轉換器與所述光纖轉232轉換器連接，所述光纖轉232轉換器與所述軌旁控制主機連接，所述軌旁控制主機與所述安全智能I/O模塊連接，所述安全智能I/O模塊分別與所述軌道安全防護電路和屏蔽門控制接口電路連接；所述車載子系統和所述軌旁子系統通過無線方式進行數據通信。
2. 如權利要求1所述的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，其特征在于，所述車載顯 控終端包括車載無線電臺、指示燈和鑰匙開關；所述車載無線電臺與所述軌旁電臺使用頻率 為2.4GHz的無線信號進行數據通信。
3. 如權利要求1所述的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，其特征在于，所述車載子 系統還包括信標，所述信標用于存儲列車編號信息；所述軌旁子系統還包括査詢應答器，所 述査詢應答器與所述軌旁控制主機連接，所述査詢應答器用于解析所述信標發送的數據；所 述査詢應答器與所述信標通過無線方式進行數據通信。
4. 如權利要求1所述的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，其特征在于，所述軌旁控 制主機由工業控制計算機和采集驅動設備構成，用于邏輯運算和軌旁人機接口。
5. 如權利要求1所述的無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，其特征在于，所述軌旁控 制主機包括人機界面接口，所述人機界面接口用于顯示所述系統的工作狀態信息、選擇所述 系統的工作模式、管理所述系統的日志和維護所述系統。
專利摘要本實用新型公開了一種無線式站臺屏蔽門車地聯動控制系統，屬于自動控制技術領域。所述系統包括車載子系統和軌旁子系統；車載子系統包括車載顯控終端、通信控制板、安全智能I/O模塊、車載ATP和列車門控電路；軌旁子系統包括軌旁電臺、232轉光纖轉換器、光纖轉232轉換器、軌旁控制主機、安全智能I/O模塊、軌道安全防護電路和屏蔽門控制接口電路；車載子系統和軌旁子系統通過無線方式進行數據通信。本實用新型提供的系統實現了站臺屏蔽門與列車門之間的實時聯動控制，減少了對既有設備的改造，縮短了改造周期，降低了工程造價，為既有線加裝站臺屏蔽門改造升級工程以及新線路站臺屏蔽門建設提供了低成本、高性能的解決方案。
文檔編號E05F15/00GK201062461SQ20072014955
公開日2008年5月21日 申請日期2007年6月11日 優先權日2007年6月11日
發明者凌光清, 盧光霖, 寧 姜, 尹遜政, 張楚潘, 張洪琦, 意 徐, 杰 徐, 晉 李, 李振明, 段晨寧, 明 潘, 肖寶弟, 蔡昌俊, 賈學祥, 郜洪民, 陳展華, 陳廣山, 龍廣錢 申請人:鐵道科學研究院通信信號研究所;廣州市地下鐵道總公司