地铁车载信号与车辆接口电路功能与分析

地铁车载信号与车辆接口电路功能与分析

李明

深圳地铁运营集团有限公司广东深圳518040

摘要：本文对地铁车载信号系统与车辆系统接口电路的功能及设计方式进行了对比分析，总结应用经验，提出信号与车辆接口设计的相关建议。

关键词：车载信号；车辆系统；接口电路；电路设计；功能分析

Functionandanalysisofcircuitofsignalandvehicleinterfaceofmetrovehicle

LiMing

（ShenzhenMetroOperationGroupCo.，LtdShenzhen518040，China）

Abstract：Inthispaper，thesubwaysignalsystemandvehicleon-boardsignalsystemfunctionanddesignofinterfacecircuithascarriedonthecomparisonandanalysis，summarizeexperience，signalsandvehicleinterfacedesignrelatedSuggestionsareputforward.

Keywords：Vehiclesignal；Vehiclesystem；Interfacecircuit；Circuitdesign；Functionalanalysis.

引言

城市轨道交通信号系统与车辆系统存在着电路接口、网络接口、电气控制等多种接口，由于信号、车辆厂家的设计理念及制造方面的不同，在各类接口功能的实现上，采用接口方式存在较大差异。信号与车辆电气接口设计的多样性、复杂性，导致部分接口电路设计不合理，同时存在接口划分复杂、界限不清晰等问题。由于接口设计问题，给设备使用、运营维护和故障处理带来了较多麻烦。为此，本文对常见的信号-车辆接口电路进行对比分析，总结应用经验，同时提出信号与车辆接口设计相关建议。

1安全输入接口

车载信号系统中安全输入信号主要是指ATP功能下的安全信息监测，主要包括驾驶室激活、列车完整性、车门关闭且锁闭、牵引已切除等信息，用于对列车激活、完整性、牵引制动、门状态等关键安全信息的检测。因此，安全输入的安全性和可靠性技术要求较高，在接口电路处理中一般有三种处理方式：两路双接点采集、一路单接点采集、一路双接点采集，但无论哪种方式其安全信息都直接ATP-CPU板进行直接处理。

1.1两路双接点采集

图1列车安全信息输入方式一

针对安全输入信息采用两路采集的方式，一路采集继电器前接点，一路采集继电器后接点，两路信号互为相反。两路信号采集后经两个通道分别送至ATP-CPU板进行处理。此种采集方式，两路信号互补，当CPU采集两路信号相反时，则认为采集信号有效。当CPU采集两路信号相同时，则认为采集信号无效。此采集方式，可大大提高电路可靠性和稳定性。但电路接点多、故障点多，不便于故障处理和维护（如图1所示）。

1.2一路双接点采集

图2列车安全信息输入方式二

部分安全信息采集还采用在电路中串联接点的方式，提高信息采集的可靠性，如图2中所有门关闭安全信息，为了高可靠性确认列车门已经关闭，信号系统串联两路车辆继电器接点，只有两路接点都可靠吸起时，方可判断车门已经关闭且锁闭。此种采集方式结构简单、维护方便，同时具有较高的可靠性（如图2所示）。

1.3一路单接点采集

图3列车安全信息输入方式三

安全信息的输入同样可以采用一路接点进行采集输入，安全信息经采集后，分别由两块数字输入板进行滤波隔离后送至ATP-CPU板进行运算。硬件采集信息一致，而CPU分两路进行运算，运算结果进行比较处理。此信息采集方式，结构简单，便于维护，但对于安全信息采集的可靠性和稳定性则不如以上两种采集方式（如图3所示）。

1.4比较

以上三种安全信息的采集方式在现场设备中均有应用，一路单接点采集方式，电路简单、硬件成本低、维护方便，一路双接点采集方式，相对电路结构简单、相对可靠性较好。两路双接点采集信号互补，同时CPU分两路不同信号处理，电路具有高可靠性和稳定性，但电路复杂、成本较高。

2非安全输入接口

2.1ATP非安全输入

车载信号设备的ATP非安全输入主要包括ATO启动按钮信息、AR按钮信息等，主要用来列车模式选择、开关门命令采集、辅助驾驶等的非安全行车信息。非安全信息的采集的可靠性要求较安全信息低，因此电路设计方式也略有差别，不同厂商的处理方式同样存在差异，对于非安全信息的采集，一般有两种方式：直接采集和网络传输。

2.1.1直接采集方式

图5ATP非安全输入电路

ATP非安全信息的采集可采用电气接点采集方式直接采集，各路非安全信息同安全信息一样，经输入板滤波后进入ATP-CPU板卡进行运算。此采集方式具有电路结构简单、成本低等特点（如图5所示）。

2.1.2网络传输方式

对于ATP非安全信息的采集也可采用网络传输的方式，传输至CPU进行信息运算。庞巴迪车载信号设备采用DXH模块进行非安全信息的统一采集，电气接点的采集方式与直接采集一致。

2.1.3对比

两种非安全信息的传输方式，分别在庞巴迪车载信号系统和交控信号系统中得到应用。其两套设备的区别在于庞巴迪车载信号设备冗余方式为二乘二取二，信号系统机柜只安装在列车的TC1端，而交控设备为三取二冗余，列车两端均设有信号系统机柜，因此需根据设备结构合理选择传输方式。

3非安全输出接口

3.1ATO非安全输出

ATO非安全输出主要包括ATO模式输出、牵引/制动状态等信息输出，主要为车辆ATO运行提供驾驶模式信息、牵引制动指令等信息。在ATO模式下，要实现列车的自动驾驶，信号系统需要通过一定的接口方式，将牵引、制动信息大小输出给车辆，目前采用较多的方式是网络输出方式和模拟量输出方式。

3.1.1网络输出

网络输出方式多数厂商采用MVB网络传输方式，MVB网络传输速率可达1.5Mb/s，可以满足车辆网络需求。网络传输主要包括制动牵引命令和制动牵引力的大小，车辆收到相关命令时，根据信息的大小进行列车牵引制动控制，保证列车在ATO模式下进行自动停车。

3.1.2模拟量输出

除了通过MVB网络传输外，还可以通过特定的电路通道，以电流方式进行牵引制动力大小的控制。其中牵引、制动状态、保持制动、开关门命令等信息采用继电方式传输，牵引制动大小采用电流方式进行传输。车载控制器通过ATO输出板输出0—20毫安电流对应0%—100%牵引、制动力大小。

3.1.3对比

通过网络方式及模拟量方式，均可以实现ATO模式的自动驾驶，网络传输为数字量传输，不易受到外界干扰，可以实现更高精度控制，并且在故障查找时，更加便捷；而模拟量控制为硬线传输，没有周期轮训，响应迅速，不受网络限制，即使网络中断仍可以进行ATO控制，但硬线传输值没有存储，不便于故障分析处理。

4结束语

地铁车载信号系统与车辆系统的接口虽然复杂、多样，但功能需求和控车要求高度一致。本文通过对常见系统厂商的接口方式进行分析对比，并介绍了目前广泛采用的接口方式，同时提出了接口方式采用建议，以期对后续的工程建设和系统设计有所借鉴。