CN107357180B - 一种信号和站台门的集成控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号和站台门的集成控制系统，包括轨旁控制器CI、车载控制器CC和电机，所述的控制系统还包括站台门智能控制单元PSDC和安全DCU，所述的站台门智能控制单元PSDC分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接，所述的安全DCU与电机连接。与现有技术相比，本发明具有安全性高、时效性强、经济性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通信号设备，尤其是涉及一种信号和站台门的集成控制系统。
背景技术
在轨道交通系统中，分别设有信号系统和站台门系统，两者相互结合完成对站台门的控制和采集，以保证乘客安全上下车和列车行车安全。站台门控制系统包括设在端头门附近站台门控制室内的PSC(中央接口盘)、UPS(不间断电源)及门体上部顶箱内的DCU(门控单元)。PSC是站台门系统的核心，设两个PEDC(单元控制器)和监视设备PSA，PEDC完成和信号设备、车控室紧急控制盘IBP盘、站台端头控制盘PSL等设备接口，实现优先级逻辑，并将站台门控制命令传达到DCU，同时采集安全回路状态。DCU实现门体电机控制以及站台门状态检测。信号系统主要包含轨旁控制器CI和车载控制器CC，车载控制器检测到列车停稳停准后发送开站台门命令给CI，CI通过控制信号接口继电器传送信号到站台门控制室的PEDC，PEDC再将命令传达给DCU进行开门控制。关门控制与开门控制道理相同。站台门状态检测路径与此相同，仅方向相反。具体框图如图1所示。
由于信号系统和站台门系统分属于两个专业，对于安全原则、施工界面等经常发生分歧，主要有以下几方面问题：
1、安全性：从运输系统安全角度来说，信号和站台门均应达到相应的安全等级，目前信号系统是按照CENELEC标准要求进行开发控制的安全系统，整体安全完善度等级达到最高等级SIL4要求，但多数站台门系统按工业级设备考虑，并没有达到相应的安全要求。
2、时效性：站台门控制命令经过车载、联锁、PSC、DCU等多个设备和接口继电器，延迟较大，列车停稳后延迟开关门，占用宝贵的列车停站时间，耽误成千上万旅客的出行时间，人员拥挤时甚至引起列车延误，降低了旅客运输效率。
3、经济性：信号系统和站台门系统分别占用了不同的机房，使有限的地下空间得不到很好的利用。信号系统和站台门系统都是重要的设备，两个系统都分别配备了不间断电源，资源也没有很好利用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全性高、时效性强、经济性好的信号和站台门的集成控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种信号和站台门的集成控制系统，包括轨旁控制器CI、车载控制器CC和电机，所述的控制系统还包括站台门智能控制单元PSDC和安全DCU，所述的站台门智能控制单元PSDC分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接，所述的安全DCU与电机连接；
所述的PSDC进行安全逻辑运算，有效管理车载命令、PSL命令、IBP命令的逻辑关系，并用于管理系统级控制、站台级控制、紧急控制之间的优先级关系，其中紧急控制优先级最高，系统级控制优先级最低；
所述的安全DCU用于控制电机的安全动作、检测站台门的关闭锁紧状态和站台门单档门本地操作开关的状态，并用于管理乘客手动开门、LCB本地开门和故障隔离、站台级控制、系统级控制之间的优先级关系，其中手动开门优先级最高，之后依次是LCB控制、站台级控制、系统级控制。
所述的站台门智能控制单元PSDC为2取2架构的安全平台模块，且1+1冗余配置。
所述的站台门智能控制单元PSDC通过红蓝网冗余网络分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接。
所述的PSDC进行系统级控制具体如下：
1)列车到站停稳停准→车载控制器发送站台门开门命令→PSDC检查没有IBP 命令且没有PSL命令，生成站台门开门命令→DCU控制逻辑控制开门；
2)停站时间到→车载控制器发送站台门关门命令→PSDC检查没有IBP命令且没有PSL命令，生成站台门关门命令→DCU控制逻辑控制关门；
3)DCU检测逻辑检测到站台门关闭且锁紧→PSDC收到所有本侧DCU关闭锁紧信息，产生本侧车门关闭锁紧信息→车载控制器和轨旁控制器均收到本侧车门关闭锁紧信息，生成发车指令。
所述的系统还包括SIOM输入输出模块，该SIOM输入输出模块分别与站台门就地控制面板PSL、站台门紧急操作面板IBP、PSDC和安全DCU连接，用于负责控制安全的输入输出。
所述的SIOM输入输出模块为2取2架构的安全平台模块，且1+1冗余配置。
所述的SIOM输入输出模块执行零散设备驱动命令，包括站台门开、关命令；所述的SIOM输入输出模块采集零散设备的电压信息，包括站台门的关闭锁紧信号、 PSL的手动开关门信号、PSL的互锁解除信号、IBP的紧急开关门信号。
所述的安全DCU为2取2安全平台模块，1+1冗余配置，并通过红蓝冗余双网与PSDC实现可靠的冗余网络连接。
所述的PSDC直接放到信号机房内，与联锁系统共用机房、机柜及相应的环境设备；在信号系统的电源屏设计时，增加站台门系统的电源，两者共用一个电源屏及必要的不间断电源设施。
该系统设置了多种故障降级处理模式，包括：
1)各个模块均可配置成1+1模式，一个模块故障可降级为单套模式，不影响使用；
2)关键网络均配置冗余，单网故障不影响使用；
3)单网采取环网设计，单点故障不影响网络通信；
4)电源采用冗余设置，单电源故障不影响使用；站台门按车厢冗余设计电源，每节车厢设置3路电源，即使有2路电源故障，仍能保证每节车厢可打开一个车门；
5)PSDC故障：冗余的PSDC均故障时，可降级为PSL控制，仍可实现站台级控制；
6)SIOM故障：SIOM可配置成1+1模式，每个车门均由冗余板卡控制，即使冗余的单车门或几个车门的SIOM故障，仍可控制其他车门正常开关；
7)PSDC及PSL均故障：仍具备本地控制及人工开启功能；
8)即使全部设备断电，仍可人工开门。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、系统架构进行了优化，减少了原来计算机联锁、继电器的传输延时，提高了信号传递效率，在同样的停站时间内，可以有效增加乘客可用的上下车时间，减少延误发车可能；
2、结构优化后，车载与PSDC，PSDC与DCU，PSDC与联锁之间都采用安全通信，取代了既有的继电器电路，因此减少了配线电缆，提高了传输效率；
3、全部控制设备有信号系统设计开发并实现，硬件设备及软件设计开发等，均通过最高安全标准SIL4级认证，因此大大提高了安全性，解决了最后两百米的安全隐患；
4、合并了机房和电源系统，大大降低了系统设备投资，并且可以节省传递电缆的开销，有很好的经济效益。
附图说明
图1为现有的信号系统和站台门系统结构示意图；
图2为本发明集成控制系统的结构简图；
图3为本发明集成控制系统的结构示意图；
图4为本发明控制系统电源和信号系统电源合并后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明信号和站台门的集成控制系统，包括轨旁控制器CI、车载控制器CC和电机，所述的控制系统还包括站台门智能控制单元PSDC和安全 DCU，所述的站台门智能控制单元PSDC分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接，所述的安全DCU与电机连接。
简化中间环节，优化架构
1)列车停稳停准后，通过安全通信，车载控制器CC直接发开站台门命令给站台门智能控制单元PSDC；
2)PSDC结合IBP盘、PSL的状态，按照IBP盘、PSL、车载开关门命令的三者优先级顺序，综合运算出最终的站台门开关门命令，通过安全通信发送给 DCU(该DCU与既有DCU相比区别为此处为安全DCU)；
3)DCU结合自身的状态，以及PSDC发来的开门命令，控制站台门开门；
4)停站时间到，车载发出站台门关闭命令给PSDC；
5)PSDC结合IBP盘、PSL的状态，按照IBP盘、PSL、车载开关门命令的三者优先级顺序，综合运算出最终的站台门开关门命令，通过安全通信发送给DCU；
6)DCU结合自身状态，以及PSDC发来的关门命令，控制站台门关闭；
7)当所有站台门关闭且锁紧，DCU通过安全通信通知PSDC，PSDC再传给车载，允许发车，同时PSDC将此状态传给联锁系统，联锁控制给出允许信号状态，列车发车。
合并机房和供电设备，节约投资成本
1)将PSDC直接放到信号机房内，与联锁系统共用机房、机柜及相应的环境设备；
2)在信号系统的电源屏设计时，增加站台门系统的电源，两者共用一个电源屏及必要的不间断电源设施。
如图3所示，PSDC为最主要的安全逻辑处理器，SIOM负责控制安全的输入输出，DCU负责站台门的电机控制及站台门关闭状态检测：
一、PSDC功能详解：
1、PSDC配备2取2架构的安全平台模块，可1+1冗余配置；
2、PSDC模块提供红蓝网冗余网络，可直接和联锁、车载设备进行冗余连接，可靠性极高；
3、PSDC模块可以进行安全逻辑运算，可有效管理车载命令、PSL命令、IBP 命令等的逻辑关系；
4、PSDC可管理系统级控制(信号系统联动)、站台级控制(PSL控制)、紧急控制(IBP控制)之间的优先级关系，IBP控制优先级最高，系统级控制优先级最低；优先级高的模式可以限制优先级低的模式，优先级低的模式不影响优先级高的模式；
5、系统级控制过程：
1)列车到站停稳停准→车载控制器发送站台门开门命令→PSDC检查没有IBP 命令且没有PSL命令，生成站台门开门命令→DCU控制逻辑控制开门；
2)停站时间到→车载控制器发送站台门关门命令→PSDC检查没有IBP命令且没有PSL命令，生成站台门关门命令→DCU控制逻辑控制关门；
3)DCU检测逻辑检测到站台门关闭且锁紧→PSDC收到所有本侧DCU关闭锁紧信息，产生本侧车门关闭锁紧信息→车载控制器和轨旁控制器均收到本侧车门关闭锁紧信息，生成发车指令。
二、SIOM输入输出模块功能详解：
1)SIOM单元配备2取2架构的安全平台模块，可1+1冗余配置；
2)SIOM模块执行零散设备驱动命令，如站台门开、关命令；
3)SIOM采集零散设备的电压信息，如站台门的关闭锁紧信号、PSL的手动开关门信号、PSL的互锁解除信号、IBP的紧急开关门信号；
4)性能指标：
SIOM可以直接连至外部设备，不需要继电器等进行转接；
SIOM适应电源范围广泛：驱动电压范围为：-150VDC到﹢150VDC。
采集电压范围为：-65VDC到+65VDC
三、DCU功能详解：
1)DCU模块配备2取2安全平台模块，可1+1冗余配置；
2)DCU模块配置红蓝冗余双网，可与PSDC实现可靠的冗余网络连接；
3)DCU模块可控制电机的安全动作；
4)DCU模块可检测站台门的关闭锁紧状态；
5)DCU模块可检测站台门单档门本地操作开关(LCB)的状态；
6)DCU模块可管理乘客手动开门、LCB本地开门和故障隔离、站台级控制 (PSL)、系统级控制之间的优先级关系，手动开门优先级最高，之后依次是LCB 控制、PSL控制、系统级控制；
四、电源分配详解
本系统电源和信号系统电源合并设置，增加信号系统电源屏的容量，配备专门的站台门用110V直流冗余模块及220V交流模块，具体如图4所示。
五、降级模式功能详解：
本集成控制方案设置了多种故障降级处理模式，以保证系统的可靠性以及紧急情况的下应用：
1)各个模块均可配置成1+1模式，一个模块故障可降级为单套模式，不影响使用；
2)关键网络均配置冗余，单网故障不影响使用；
3)单网采取环网设计，单点故障不影响网络通信；
4)电源采用冗余设置，单电源故障不影响使用；站台门按车厢冗余设计电源，每节车厢设置3路电源，即使有2路电源故障，仍能保证每节车厢可打开一个车门；
5)PSDC故障：冗余的PSDC均故障时，可降级为PSL控制，仍可实现站台级控制；
6)SIOM故障：SIOM可配置成1+1模式，每个车门均由冗余板卡控制，即使冗余的单车门或几个车门的SIOM故障，仍可控制其他车门正常开关；
7)PSDC及PSL均故障：仍具备本地控制(LCB)及人工开启功能；
8)即使全部设备断电，仍可人工开门；
本发明中提到的PSDC模块、SIOM模块等关键模块，已经在信号全电子联锁系统中成功运用，已取得或正在进行SIL4安全认证。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种信号和站台门的集成控制系统，包括轨旁控制器CI、车载控制器CC和电机，其特征在于，所述的控制系统还包括站台门智能控制单元PSDC和安全DCU，所述的站台门智能控制单元PSDC分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接，所述的安全DCU与电机连接；
所述的PSDC进行安全逻辑运算，有效管理车载命令、PSL命令、IBP命令的逻辑关系，并用于管理系统级控制、站台级控制、紧急控制之间的优先级关系，其中紧急控制优先级最高，系统级控制优先级最低；
所述的安全DCU用于控制电机的安全动作、检测站台门的关闭锁紧状态和站台门单档门本地操作开关的状态，并用于管理乘客手动开门、LCB控制本地开门和故障隔离、站台级控制、系统级控制之间的优先级关系，其中手动开门优先级最高，之后依次是LCB控制、站台级控制、系统级控制；
所述的站台门智能控制单元PSDC为2取2架构的安全平台模块，且1+1冗余配置；
所述的站台门智能控制单元PSDC通过红蓝网冗余网络分别与轨旁控制器CI、车载控制器CC、安全DCU连接；
所述的PSDC进行系统级控制具体如下：
1)列车到站停稳停准→车载控制器发送站台门开门命令→PSDC检查没有IBP命令且没有PSL命令，生成站台门开门命令→DCU控制逻辑控制开门；
2)停站时间到→车载控制器发送站台门关门命令→PSDC检查没有IBP命令且没有PSL命令，生成站台门关门命令→DCU控制逻辑控制关门；
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所述的系统还包括SIOM输入输出模块，该SIOM输入输出模块分别与站台门就地控制面板PSL、站台门紧急操作面板IBP、PSDC和安全DCU连接，用于负责控制安全的输入输出；所述的SIOM输入输出模块为2取2架构的安全平台模块，且1+1冗余配置；
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所述的PSDC直接放到信号机房内，与联锁系统共用机房、机柜及相应的环境设备；在信号系统的电源屏设计时，增加站台门系统的电源，两者共用一个电源屏及必要的不间断电源设施；
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1)各个模块均可配置成1+1模式，一个模块故障可降级为单套模式，不影响使用；
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5)PSDC故障：冗余的PSDC均故障时，可降级为PSL控制，仍可实现站台级控制；
6)SIOM故障：SIOM可配置成1+1模式，每个车门均由冗余板卡控制，即使冗余的单车门或几个车门的SIOM故障，仍可控制其他车门正常开关；
7)PSDC及PSL均故障：仍具备本地控制及人工开启功能；
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2.根据权利要求1所述的一种信号和站台门的集成控制系统，其特征在于，所述的SIOM输入输出模块执行零散设备驱动命令，包括站台门开、关命令；
所述的SIOM输入输出模块采集零散设备的电压信息，包括站台门的关闭锁紧信号、PSL的手动开关门信号、PSL的互锁解除信号、IBP的紧急开关门信号。
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