CN103895655B - 列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法，包括RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统、PSL站台门就地控制系统和PSA站台门状态监控系统；RFID无线射频识别系统提供列车到位停稳的使能开关信号；ZigBee无线双向传输系统完成列车门与站台门开关门的指令发送，站台门状态反馈接收的无线双向传输；PSL站台门就地控制系统完成RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统的数据采集、传输及站台门控制；PSA站台门状态监控系统完成所有事件的操作记录、故障状态报警以及在线参数调整的监视和控制。本发明具有成本低、施工周期短、接口集成度高、更为可靠和安全、操作方便等优点。

Description

列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制，尤其涉及一种列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法。

背景技术

目前地铁已经成为人们出行的重要交通工具，随着高峰期人流量的积聚，乘客对地铁运营效率提出了更高的要求。其中就站台门系统而言，由司机手动开、关站台门和站务人员手摇旗确认发车指令的操作方式已严重影响地铁在站台的停留时间和发车时间，因此列车门与站台门同步安全联动的操作方式尤为重要。但是针对既有老线路及新增的电动栏杆或安全门站台，一般的方法是由原信号系统ATC供应商完成相应的接口改造工作，现在存在的主要问题是，信号供应商大多数由国外厂商掌控，他们对技术封锁且现场施工、调试、交付周期长，工程造价及售后服务费用高昂等问题，是长期制约地铁公司实施该方案的主要因素。信号ATC系统包括用于列车自动防(ATP)子系统和列车自动运行(ATO)子系统。ATP子系统使列车按照列车移动许可运行，以保证行车安全，ATO子系统主要负责列车牵引和制动系统的自动控制，以及发出车门、站台门自动打开或关闭的命令。而现有技术也大都依托ATC系统中ATP/ATO子系统的控制接口来完成列车门与站台门的联动控制，无法完全摆脱与信号系统之间的接口。再有就是单一的无线遥控系统及方法可靠性不高，无法保证列车在非停车精度范围内对列车门或站台门产生误操作而不会造成列车门或站台门的误动作。因此有必要提供一种完全独立于信号系统且可靠运行的列车门与站台门联动控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种列车门与站台门联动控制系统，与现有ATC信号系统中的ATP/ATO子系统通信相连；其包括RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统、PSL站台门就地控制系统和PSA站台门状态监控系统；

所述RFID无线射频识别系统包括车头RFID系统和车尾RFID系统，车头RFID系统和车尾RFID系统分别设有RFID阅读器和车载RFID有源标签，RFID阅读器和车载RFID有源标签之间无线通信相连；RFID无线射频识别系统提供列车到位停稳的使能开关信号；

所述ZigBee无线双向传输系统包括车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统，车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统分别设有ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块，ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块之间无线通信相连；车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统中的ZigBee无线发送模块分别与现有ATC信号系统中的ATP/ATO子系统通信相连；ZigBee无线双向传输系统完成列车门与站台门开关门的指令发送，站台门状态反馈接收的无线双向传输；

所述PSL站台门就地控制系统包括车头PSL系统和车尾PSL系统，车头PSL系统和车尾PSL系统各包括PSL操作箱和设置在PSL操作箱内的PSL控制器，PSL控制器分别与RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统通信相连，完成RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统的数据采集、传输及站台门控制；

所述PSA站台门状态监控系统包括计算机以及与计算机相连的监视器，计算机分别与RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统和PSL站台门就地控制系统通信相连；PSA站台门状态监控系统完成RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统和PSL站台门就地控制系统所有事件的操作记录、故障状态报警以及在线参数调整的监视和控制。

所述车头RFID系统与车尾RFID系统分别独立工作，共同组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换。

所述车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统分别独立工作，共同组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换。

一种列车门与站台门联动控制方法，通过上述列车门与站台门联动控制系统实施，其包括以下步骤：

一、将RFID阅读器分别置于车头PSL操作箱、车尾PSL操作箱侧板处，并分别与粘贴在车头挡风玻璃侧、车尾挡风玻璃侧的车载RFID有源标签相对应，组成1+1冗余系统，精确识别列车到位及停稳的使能信号；

二、将步骤一中的使能信号，与ZigBee无线接收模块中的RFID系统投入/隔离常闭信号串联，即在列车非停车位及非停稳状态时，通过ZigBee无线双向传输系统操作站台门开关指令及站台门状态的反馈是无效的；

三、当RFID系统故障无法发送正确的列车到位停稳使能信号时，通过步骤二中ZigBee无线发送模块发送的RFID系统隔离指令，使得ZigBee无线接收模块中的RFID系统投入/隔离常闭点断开，直接通过ZigBee无线双向传输系统进行开关门操作指令的发送和站台门状态的反馈；

四、车头、车尾处的RFID阅读器分别与相对应的PSL站台门就地控制系统中的手动/自动信号串联，当PSL站台门就地控制系统在自动状态时，由ZigBee无线双向传输系统决定相关操作指令及状态反馈显示；当PSL站台门就地控制系统在手动状态时，RFID系统以及ZigBee系统控制信号无效，只能在PSL操作箱对站台门进行手动开关门操作以及就地显示站台门状态；

五、车头、车尾RFID系统及ZigBee系统的信号采集及传输都通过相应的PSL控制器来完成，即车头PSL控制器和车尾PSL控制器组成1+1冗余控制系统，通过RS485或EtheNet的通讯方式与PSA监控系统相连；

六、PSA监控系统监视车头、车尾所有操作事件记录、故障报警、在线或离线调节控制参数。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和特点：

一、成本低，对于动辄上千万级的信号系统改造方案，本发明所述的系统及方法属成熟技术方案的集成，RFID与ZigBee无线技术早已形成工业化和产业化，且二次开发成本低。

二、施工周期短，站台侧只需在车头和车尾PSL操作箱侧面固定RFID阅读器，车头PSL箱侧面固定ZigBee无线接收模块，供电只需从PSL操作箱内引出即可；RFID标签只需贴在车头，车尾靠近阅读器的挡风玻璃位置，ZigBee无线发送模块封装于一个按钮盒内。

三、比现有站台门系统接口集成度高，站台侧RFID阅读器与ZigBee无线接收模块的I/O接线均采用无源干节点方式，方便安全的与PSL控制器的I/O口对接，另外RFID阅读器与ZigBee无线接收模块，可以通过各自的RS485接口与PSL控制器进行主/从通讯，即PSL控制器为RS485主站，RFID阅读器与ZigBee无线接收模块分别为两个独立的RS485子站点与主站通讯。

四、与现有单一无线系统与方法比较，本发明所述的系统及方法可靠性高，利用RFID无线射频识别技术能适于恶劣环境的目标识别、运动目标识别等特点尤其在近距离、高精度位置识别上有优势，可提供列车到位并停稳的使能信号；利用ZigBee无线双向通讯，可完成站台门开关指令的发送以及站台门状态反馈的双向通讯，两种无线技术的无缝拟合有效地避免了列车在非停车位误操作带来的列车门或站台门引起的误动作，进一步规避了行车安全风险及站台乘客人身安全风险。

五、与现有无线系统及方法比较，本发明所述的系统及方法，在冗余系统的组成上更为可靠和安全，即车头与车尾RFID系统在正常运行时，互为独立，相互判断，进一步提高停车位的精度范围，发出准确有效地使能信号，当其中任意一路故障时，并不影响有效使能信号的发送，即RFID系统组成了无线冗余系统；ZigBee无线发送模块分别置于车头和车尾处，两套模块具备互换性，组成硬件冗余；

六、针对无线故障的便捷处理方法，在ZigBee无线发送模块部分设置了RFID系统的隔离/投入转换开关，司机可以在驾驶室内判断无RFID系统发出列车停稳的使能信号时，迅速隔离RFID系统，可直接进行站台门的开关，而无需走到站台侧进行PSL手动控制站台门；通过PSL操作箱上的手动/自动转换开关在手动状态时可以快速切除整个故障无线控制系统，不影响站台门的正常操作。

七、与现有信号系统的站台门“关门且闭锁”状态反馈相比，在ZigBee无线发送模块上增加了站台门“开门到位”，“故障蜂鸣报警”的状态反馈，使得列车在进站前，停车中，出站时的三个时段都可以预知站台门的重要状态，并做出相应的预警措施，进一步提高了行车安全等级。

八、与现有信号系统中的“互锁解除”功能及设置相比，本发明所述的系统及方法，在ZigBee无线发送模块内设置“互锁解除”开关，司机只需在驾驶室内操作该开关即可强制发出“关门闭锁”信号，直至列车正常驶出站台。而原信号系统的“互锁解除”功能，设置在PSL操作箱上，一旦站台侧PSL上的“互锁解除”开关失效，就会严重影响列车发车时间，造成列车晚点。

九、可与现有信号系统ATC中的ATP/ATO子系统做功能性接口连接，通过车载无线ZigBee模块提供的站台门故障报警和RFID使能信号与车载ATP/ATO子系统连接，发送允许列车安全进站、安全发车，允许站台门发送有效开门、关门命令，确保列车的运动对站台区域没有安全威胁。尤其当现有信号系统中的ATP/ATO子系统部分功能故障时，可提供一种重要的监控方法实现运营安全和效率的保障。

附图说明

图1是本发明列车门与站台门联动控制系统的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的列车门与站台门联动控制系统及联动控制方法说明如下：

RFID无线射频识别系统：

车头RFID系统，车载RFID有源标签1，集高频2.4GHZ传输与低频120KHZ识别定位功能，站台侧PSL操作箱侧面正对车载标签处安装RFID阅读器2；当列车进站且在停车位停稳后，车载标签被阅读器激活，标签以高频信号发送列车到位使能信号，该使能信号识别的停车精度范围为正负300mm。该使能信号开关与车头PSL控制器9中的手/自动信号串联，当车头PSL操作模式为自动时，该使能信号开关作为ZigBee无线操作开关门的首要条件。

车尾RFID系统，车载RFID有源标签3，集高频2.4GHZ传输与低频120KHZ识别定位功能，站台侧PSL操作箱侧面正对车载标签处安装RFID阅读器4；当列车进站且在停车位停稳后，车载标签被阅读器激活，标签以高频信号发送列车到位使能信号，该使能信号识别的停车精度范围为正负300mm。该使能信号开关与车头PSL控制器10中的手/自动信号串联。当车尾PSL操作模式为自动时，该使能信号开关作为ZigBee无线操作开关门的首要条件。

上述车头RFID系统与车尾RFID系统，任意一个RFID系统都可以独立工作，双系统组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换，而且双系统运行可以通过加密的算法来识别列车行进方向，停车精度范围进一步提高。

ZigBee无线双向传输系统：

车头驾驶室内设置ZigBee无线发送模块5，车尾驾驶室内设置ZigBee无线发送模块6，车头PSL操作箱侧面正对列车门处设置ZigBee无线接收模块7，车尾PSL操作箱侧面正对列车门处设置ZigBee无线接收模块8。

车头ZigBee无线发送模块5内设置有；开门按钮SB1，关门按钮SB2，用于发送开关门指令到ZigBee无线接收模块；开关S1为RFID系统隔离/投入，用于列车停稳后RFID系统无法有效发车使能信号时将其隔离；开关S2为互锁解除，用于站台门故障时，司机不需在站台侧的PSL操作箱操作，只需在驾驶室内通过此开关即可完成互锁解除要求的功能，进一步节约了列车站台等待时间；使能灯HI，用于指示列车到位停稳的状态，警示开关S1是隔离或投入；开门到位灯H2，用于指示站台门开到位的状态；关门闭锁灯H3，用于指示站台门关门且锁定的状态，警示开关S2是否操作；蜂鸣报警灯H4，用于站台门严重故障时，在驾驶室内即可蜂鸣报警，而无需站台站务人员提醒警示，为司机提供可靠的预警信息，并为下一步的操作提供正确的指引。该故障报警包括站台门“关门未锁定”故障信号，障碍物探测报警等信号，以上任意一种或几种故障或报警信号出现即发送该故障报警信号；该故障报警信号与信号系统ATC中的车载ATP/ATO子系统13连接，提供允许列车安全进站及安全发车的命令；将车载ZigBee无线发送模块提供的站台门故障报警信号与ATP/ATO子系统13连接，当列车进入或者离开站台安全防护区域且有故障报警时，其中安全防护区域可通过调节ZigBee无线传输距离来实现，由车载ATP/ATO子系统13触发并发送列车紧急制动命令，确保列车的运动对站台区域没有安全威胁；将车载无线ZigBee发射模块提供的RFID使能信号与ATP/ATO子系统13连接，当列车进入停车区域且停稳时，确保ATP/ATO子系统13能可靠发出有效的站台门开关门命令。

车尾ZigBee无线发送模块6内设置有：开门按钮SB1，关门按钮SB2，用于发送开关门指令到ZigBee无线接收模块；开关S1为RFID系统的隔离/投入，用于列车停稳后RFID系统无法有效发车使能信号时将其隔离；开关S2为互锁解除，用于站台门故障时，司机不需在站台侧的PSL操作箱操作，只需在驾驶室内通过此开关即可完成互锁解除要求的功能，进一步节约了列车站台等待时间；使能灯H1，用于指示列车到位停稳的状态，警示开关S1是隔离或投入；开门到位灯H2，用于指示站台门开到位的状态：关门闭锁灯H3，用于指示站台门关门且锁定的状态”警示开关S2是否操作；蜂鸣报警灯H4，用于站台门严重故障时，在驾驶室内即可蜂鸣报警，而无需站台站务人员提醒警示，为司机提供可靠的预警信息，并为下一步的操作提供正确的指引。该故障报警包括站台门“关门未锁定”故障信号，障碍物探测报警等信号，以上任意一种或几种故障或报警信号出现即发送该故障报警信号；该故障报警信号与信号系统ATC中的车载ATP/ATO子系统13连接，提供允许列车安全进站及安全发车的命令；将车载ZigBee无线发送模块提供的站台门故障报警信号与ATP/ATO子系统13连接，当列车进入或者离开站台安全防护区域且有故障报警时，其中安全防护区域可通过调节ZigBee无线传输距离来实现，由车载ATP/ATO子系统13触发并发送列车紧急制动命令，确保列车的运动对站台区域没有安全威胁；将车载无线ZigBee发射模块提供的RFID使能信号与ATP/ATO子系统13连接，当列车进入停车区域且停稳时，确保ATP/ATO子系统13能可靠发出有效的站台门开关门命令。

车头ZigBee无线接收模块7内设置有：开门输出，关门输出，与PSL控制器相连，传输命令信号到DCU门控单元系统，驱动站台门的打开，关闭；互锁解除输出，与PSL控制器相连，用于站台门故障时，强制发送“关门闭锁”信号；RFID系统隔离/投入输出，常闭触点与RFID阅读器2的使能信号开关S1串联，当RFID系统无法正常发送有效使能信号开关时，通过ZigBee无线发送模块5内设置的S1开关将RFID系统的隔离，使其常闭触点S1断开，ZigBee无线发送模块5可以脱离RFID系统而独立工作；开门到位输入，关门闭锁输入，蜂鸣报警输入，以上输入与车头PSL控制器9相连接，接受DCU门控单元系统发送的站台门状态及故障报警信号。

车尾ZigBee无线接收模块8内设置有：开门输出，关门输出，与PSL控制器相连，传输命令信号到DCU门控单元系统，驱动站台门的打开，关闭；互锁解除输出，与PSL控制器相连，用于站台门故障时，强制发送“关门闭锁”信号；RFID系统隔离/投入输出，常闭触点与RFID阅读器4的使能信号开关S1串联，当RFID系统无法正常发送有效使能信号开关时，通过ZigBee无线发送模块6内设置的S1开关将RFID系统的隔离，使其常闭触点S1断开，ZigBee无线发送模块6可以脱离RFID系统而独立工作；开门到位输入，关门闭锁输入，蜂鸣报警输入，以上输入与车尾PSL控制器10相连接，接受DCU门控单元系统发送的站台门状态及故障报警信号。

上述车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统，任意一个ZigBee系统都可以独立工作，双系统组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换。

PSL站台门就地控制系统：

车头PSL操作箱置于站台侧距离列车车头一定距离处，用于固定车头RFID阅读器2和车头ZigBee无线接收模块7，并通过PSL控制器9与2和7进行I/O接口的硬线连接。

车尾PSL操作箱置于站台侧距离列车车尾一定距离处，用于固定车尾RFID阅读器4和车尾ZigBee无线接收模块10，并通过PSL控制器与4和10进行I/O接口的硬线连接。

车头PSL操作箱及PSL控制器9与车尾PSL操作箱及PSL控制器10组成冗余互锁控制系统，冗余即任意单一系统都可以完整的完成对站台门的操作及状态指示，互锁即9或10不能同时对站台门操作；车头控制器与车尾控制器组成双CPU冗余系统，通过自带的RS485通讯接口向PSA站台门状态监控系统11提供站台门所有操作事件及故障报警记录等，当其中任意一个CPU故障时，不影响PSA站台门状态监控系统正常采集站台门的信息。

DCU门控单元系统：

DCU门控单元系统I2接受来自车头PSL控制器9或车尾PSL控制器10的控制命令信号，并将站台门状态信息反馈至9或10。

Claims (4)

1.一种列车门与站台门联动控制系统，与现有ATC信号系统中的ATP/ATO子系统通信相连；其特征在于，包括RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统、PSL站台门就地控制系统和PSA站台门状态监控系统；

所述RFID无线射频识别系统包括车头RFID系统和车尾RFID系统，车头RFID系统和车尾RFID系统分别设有RFID阅读器和车载RFID有源标签，RFID阅读器和车载RFID有源标签之间无线通信相连；RFID无线射频识别系统提供列车到位停稳的使能开关信号；

所述ZigBee无线双向传输系统包括车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统，车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统分别设有ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块，ZigBee无线发送模块和ZigBee无线接收模块之间无线通信相连；车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统中的ZigBee无线发送模块分别与现有ATC信号系统中的ATP/ATO子系统通信相连；ZigBee无线双向传输系统完成列车门与站台门开关门的指令发送，站台门状态反馈接收的无线双向传输；

所述PSL站台门就地控制系统包括车头PSL系统和车尾PSL系统，车头PSL系统和车尾PSL系统各包括PSL操作箱和设置在PSL操作箱内的PSL控制器，PSL控制器分别与RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统通信相连，完成RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统的数据采集、传输及站台门控制；

所述PSA站台门状态监控系统包括计算机以及与计算机相连的监视器，计算机分别与RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统和PSL站台门就地控制系统通信相连；PSA站台门状态监控系统完成RFID无线射频识别系统、ZigBee无线双向传输系统和PSL站台门就地控制系统所有事件的操作记录、故障状态报警以及在线参数调整的监视和控制。

2.如权利要求1所述的列车门与站台门联动控制系统，其特征在于：所述车头RFID系统与车尾RFID系统分别独立工作，共同组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换。

3.如权利要求1所述的列车门与站台门联动控制系统，其特征在于：所述车头ZigBee系统与车尾ZigBee系统分别独立工作，共同组成冗余系统，互为热备，在故障时无延时切换。

4.一种列车门与站台门联动控制方法，通过列车门与站台门联动控制系统实施，其特征在于，包括以下步骤：

一、将RFID阅读器分别置于车头PSL操作箱、车尾PSL操作箱侧板处，并分别与粘贴在车头挡风玻璃侧、车尾挡风玻璃侧的车载RFID有源标签相对应，组成1+1冗余系统，精确识别列车到位及停稳的使能信号；

二、将步骤一中的使能信号，与ZigBee无线接收模块中的RFID系统投入/隔离常闭信号串联，即在列车非停车位及非停稳状态时，通过ZigBee无线双向传输系统操作站台门开关指令及站台门状态的反馈是无效的；

三、当RFID系统故障无法发送正确的列车到位停稳使能信号时，通过步骤二中ZigBee无线发送模块发送的RFID系统隔离指令，使得ZigBee无线接收模块中的RFID系统投入/隔离常闭点断开，直接通过ZigBee无线双向传输系统进行开关门操作指令的发送和站台门状态的反馈；

四、车头、车尾处的RFID阅读器分别与相对应的PSL站台门就地控制系统中的手动/自动信号串联，当PSL站台门就地控制系统在自动状态时，由ZigBee无线双向传输系统决定相关操作指令及状态反馈显示；当PSL站台门就地控制系统在手动状态时，RFID系统以及ZigBee系统控制信号无效，只能在PSL操作箱对站台门进行手动开关门操作以及就地显示站台门状态；

五、车头、车尾RFID系统及ZigBee系统的信号采集及传输都通过相应的PSL控制器来完成，即车头PSL控制器和车尾PSL控制器组成1+1冗余控制系统，通过RS485或EtheNet的通讯方式与PSA监控系统相连；

六、PSA监控系统监视车头、车尾所有操作事件记录、故障报警、在线或离线调节控制参数。