车载信号系统与车辆系统的接口功能分析

车载信号系统与车辆系统的接口功能分析

陈慧琳

武汉地铁运营有限公司武汉430030

摘要：本文对地铁车载信号系统与车辆系统在接口功能上进行详细阐述，提出一种对接口信息进行实时监测的设备，用于准确定位列车故障、提高故障排查效率。

关键词：地铁；车载信号；接口

1.概述

地铁车载信号系统为列车提供列车自动运行功能和列车自动防护功能。在控制中心的监督下，车载信号系统给车辆发送行车指令，监督列车运行，调整行车状态，并在不安全情况下发出紧急制动命令。由于车载信号系统在行车安全上的关键作用，分析其与车辆系统接口功能，在查找接口电路故障时显得尤为重要。

2.车载信号与车辆系统接口

车载信号与车辆系统的接口可以分为三类：车辆电路供给车载控制器的电源、车辆电路车载控制器的信号输入、车载控制器给车辆电路的命令输出。

2.1电源

车辆电路提供3路110VDC电压用于车载信号设备工作，其中一路110VDC通过变压器转换成24VDC供车载控制器（VOBC）工作、一路110VDC车载控制器对外输出、一路110VDC用于列车操作员显示器（TOD）工作。

2.2车辆至车载信号设备的输入接口

车辆至车载信号设备的输入信息包含两类，一类是通过车辆电路给车载信号系统发送的请求；另一类是车载信号系统采集的列车状态信息。

2.2.1车辆电路给车载信号系统发送的请求

1钥匙开关

车辆钥匙开关位于司机控制台上，用来解锁驾驶室，VOBC检测钥匙开关的具体位置，以确定哪边驾驶室被激活。如果激活的司机室与行车方向不一致，则在ATC模式下，VOBC将不会给列车发出方向信号，列车无法动车。

2车载控制器复位

通过按压司机操作台上的复位按钮，可复位VOBC，以便于司机在行车过程中重启故障的VOBC。对于装有两台VOBC的列车，通过按压复位按钮时间确定是复位几个VOBC。

3模式建立

地铁列车一共有七种模式：Off模式、无人驾驶模式、AUTO模式、PM模式、ATP反向模式、RM模式、Cut-out模式。

Off模式是在VOBC与控制中心通信状态下的关闭模式，此种模式VOBC将给列车施加紧急制动；AUTO模式由VOBC驾驶列车，司机仅在发车时控制列车出发；PM模式，是一种在VOBC监护下由司机驾驶的模式；无人驾驶模式下，列车将完全由VOBC控制行车，不需要司机参与；ATP反向模式，是一种后退运行模式，当列车出现站台过冲时，可通过ATP反向运行，使列车退回站台；RM模式是一种非通信模式下，VOBC监护司机驾驶的模式；Cut-out模式下VOBC设备会被隔离，列车将完全由司机凭借地面信号进行驾驶，在所有VOBC设备均故障且无法及时恢复时，可以此模式运营。

通过司机操作台上的模式选择开关控制七条列车线，实现模式建立。图1显示了除无人驾驶模式外其余六种模式的建立，通过四条列车线“模式1”“模式2”“模式3”“模式4”的不同组合，实现AUTO、PM、RM和Off模式，通过列车线“ATP切除”选择Cut-out模式，通过列车线“ATP反向”选择ATP反向模式；图2显示了无人驾驶模式的建立，通过“无人驾驶”钥匙开关，建立无人驾驶模式。

4门控制请求

列车以AUTO模式运营时，开、关门有自动和手动两种模式。自动模式下，通过车辆电路的门允许继电器前节点接通开门请求；自动关门，由VOBC自发产生的关门命令。手动模式下，通过按压司机台的“开门”按钮，接通开门请求电路；通过按压司机台的“关门”按钮，接通关门请求电路。

2.2.2车载信号系统采集的列车状态信息

1列车完整性

列车在正常运营过程中，VOBC会不断检测列车完整性。如果任意一个VOBC未检测到完整性信号，那么控制中心将认为该列车不完整，VOBC将死机，列车紧急制动。

2列车门状态

VOBC在启动后，不断检测列车门状态，如检测到车门未关闭，VOBC将给列车施加紧急制动，直至车门关闭。如车门在未停靠到站时打开或弹开，则VOBC会报告门状态丢失故障，并施加紧急制动命令。

3列车牵引、制动状态

VOBC采集列车的牵引、制动状态，如果VOBC采集的状态与列车实际状态不一致，那么VOBC将会死机，列车紧急制动。

2.3车载信号设备至车辆的输出接口

车载信号设备输出至车辆的信息有：方向指令、门允许指令、牵引制动指令.

2.3.1方向指令

依据车辆电路，列车在PM模式及PM以上模式时，需要VOBC输出方向指令列车才有牵引。当激活的VOBC位于车头时，VOBC输出向前指令；位于车尾时，VOBC输出向后指令。如果VOBC输出的方向指令异常，或者相关的车辆方向电路异常，列车将无法动车。

2.3.2门允许指令

在PM模式及PM以上模式时，列车在开门前需要VOBC先发送门允许指令，如在无门允许指令情况下手动开门，VOBC将报告“门状态丢失”故障代码，并对列车施加紧急制动。

2.3.3牵引制动指令

在由VOBC驾驶列车的模式下，VOBC给列车发送的指令包括牵引指令、制动指令、常用制动指令和保持制动指令，以控制列车加减速、超速防护和停车制动，当任意一路指令异常时，VOBC将死机，并对列车施加紧急制动。

3.监测车载信号与车辆系统接口

从上述分析可以看出，车载信号与车辆系统的接口信息都是影响列车运行的关键信号，而如果车载信号设备无法对接口信息进行实时监测，会导致列车发生故障时，无法明确故障位置，故障排查十分困难，由此设计了列车信号监测仪，以实现对接口电路的实时监测。

列车信号监测仪实时监测共18路接口信号，具体信息如表1所示。当列车发生故障时，分析故障时间点的监信息，以精确判断故障位置。如列车出现模式无法建立故障时，分析4条模式线电路，即可明确故障线路及范围，快速定位故障。

4结束语

本文分析了车载信号系统与车辆系统之间的接口功能，了解到二者之间的接口在行车中的关键作用，同时针对现有车载信号设备无实时监测的问题，提出了列车信号监测仪，可以对接口信号进行实时监测，以精确定位列车故障、提高故障排查效率。

参考文献：

[1]李芳.城规车载信号维护与管理优化研究应用[D].学位论文.2015

[2]蒋承健.地铁车载信号至车辆的接口功能与管理.[J].科技创新与应用,2014,(8):53-53

[3]宋锐.地铁车载信号系统浅析[J].电子世界,2014,(22):181-181