列車門與站臺門聯動控制系統的制作方法
【專利摘要】一種列車門與站臺門聯動控制系統，包括RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統、PSL站臺門就地控制系統和PSA站臺門狀態監控系統；RFID無線射頻識別系統提供列車到位停穩的使能開關信號；ZigBee無線雙向傳輸系統完成列車門與站臺門開關門的指令發送，站臺門狀態反饋接收的無線雙向傳輸；PSL站臺門就地控制系統完成RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統的數據采集、傳輸及站臺門控制；PSA站臺門狀態監控系統完成所有事件的操作記錄、故障狀態報警以及在線參數調整的監視和控制。本實用新型具有成本低、施工周期短、接口集成度高、更為可靠和安全、操作方便等優點。
【專利說明】列車門與站臺門聯動控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自動控制，尤其涉及一種列車門與站臺門聯動控制系統。
【背景技術】
[0002]目前地鐵已經成為人們出行的重要交通工具，隨著高峰期人流量的積聚，乘客對地鐵運營效率提出了更高的要求。其中就站臺門系統而言，由司機手動開、關站臺門和站務人員手搖旗確認發車指令的操作方式已嚴重影響地鐵在站臺的停留時間和發車時間，因此列車門與站臺門同步安全聯動的操作方式尤為重要。但是針對既有老線路及新增的電動欄桿或安全門站臺，一般的方法是由原信號系統ATC供應商完成相應的接口改造工作，現在存在的主要問題是，信號供應商大多數由國外廠商掌控，他們對技術封鎖且現場施工、調試、交付周期長，工程造價及售后服務費用高昂等問題，是長期制約地鐵公司實施該方案的主要因素。信號ATC系統包括用于列車自動防(ATP)子系統和列車自動運行(ATO)子系統。ATP子系統使列車按照列車移動許可運行，以保證行車安全，ATO子系統主要負責列車牽引和制動系統的自動控制，以及發出車門、站臺門自動打開或關閉的命令。而現有技術也大都依托ATC系統中ΑΤΡ/ΑΤ0子系統的控制接口來完成列車門與站臺門的聯動控制，無法完全擺脫與信號系統之間的接口。再有就是單一的無線遙控系統及方法可靠性不高，無法保證列車在非停車精度范圍內對列車門或站臺門產生誤操作而不會造成列車門或站臺門的誤動作。因此有必要提供一種完全獨立于信號系統且可靠運行的列車門與站臺門聯動控制系統及方法。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的，就是為了解決上述問題，提供一種列車門與站臺門聯動控制系統。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:一種列車門與站臺門聯動控制系統，與現有ATC信號系統中的ΑΤΡ/ΑΤ0子系統通信相連；其包括RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統、PSL站臺門就地控制系統和PSA站臺門狀態監控系統；
[0005]所述RFID無線射頻識別系統包括車頭RFID系統和車尾RFID系統，車頭RFID系統和車尾RFID系統分別設有RFID閱讀器和車載RFID有源標簽，RFID閱讀器和車載RFID有源標簽之間無線通信相連；RFID無線射頻識別系統提供列車到位停穩的使能開關信號；
[0006]所述ZigBee無線雙向傳輸系統包括車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統，車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統分別設有ZigBee無線發送模塊和ZigBee無線接收模塊，ZigBee無線發送模塊和ZigBee無線接收模塊之間無線通信相連；車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統中的ZigBee無線發送模塊分別與現有ATC信號系統中的ΑΤΡ/ΑΤ0子系統通信相連；ZigBee無線雙向傳輸系統完成列車門與站臺門開關門的指令發送，站臺門狀態反饋接收的無線雙向傳輸；
[0007]所述PSL站臺門就地控制系統包括車頭PSL系統和車尾PSL系統，車頭PSL系統和車尾PSL系統各包括PSL操作箱和設置在PSL操作箱內的PSL控制器，PSL控制器分別與RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統通信相連，完成RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統的數據采集、傳輸及站臺門控制；
[0008]所述PSA站臺門狀態監控系統包括計算機以及與計算機相連的監視器，計算機分別與RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統和PSL站臺門就地控制系統通信相連；PSA站臺門狀態監控系統完成RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統和PSL站臺門就地控制系統所有事件的操作記錄、故障狀態報警以及在線參數調整的監視和控制。
[0009]所述車頭RFID系統與車尾RFID系統分別獨立工作，共同組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換。
[0010]所述車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統分別獨立工作，共同組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有以下的優點和特點:
[0012]一、成本低，對于動輒上千萬級的信號系統改造方案，本實用新型所述的系統及方法屬成熟技術方案的集成，RFID與ZigBee無線技術早已形成工業化和產業化，且二次開發成本低。
[0013]二、施工周期短，站臺側只需在車頭和車尾PSL操作箱側面固定RFID閱讀器，車頭PSL箱側面固定ZigBee無線接收模塊，供電只需從PSL操作箱內引出即可；RFID標簽只需貼在車頭，車尾靠近閱讀器的擋風玻璃位置，ZigBee無線發送模塊封裝于一個按鈕盒內。
[0014]三、比現有站臺門系統接口集成度高，站臺側RFID閱讀器與ZigBee無線接收模塊的I/o接線均采用無源干節點方式，方便安全的與PSL控制器的I/O 口對接，另外RFID閱讀器與ZigBee無線接收模塊，可以通過各自的RS485接口與PSL控制器進行主/從通訊，即PSL控制器為RS485主站，RFID閱讀器與ZigBee無線接收模塊分別為兩個獨立的RS485子站點與主站通訊。
[0015]四、與現有單一無線系統比較，本實用新型所述的系統可靠性高，利用RFID無線射頻識別技術能適于惡劣環境的目標識別、運動目標識別等特點尤其在近距離、高精度位置識別上有優勢，可提供列車到位并停穩的使能信號；利用ZigBee無線雙向通訊，可完成站臺門開關指令的發送以及站臺門狀態反饋的雙向通訊，兩種無線技術的無縫擬合有效地避免了列車在非停車位誤操作帶來的列車門或站臺門引起的誤動作，進一步規避了行車安全風險及站臺乘客人身安全風險。
[0016]五、與現有無線系統比較，本實用新型所述的系統，在冗余系統的組成上更為可靠和安全，即車頭與車尾RFID系統在正常運行時，互為獨立，相互判斷，進一步提高停車位的精度范圍，發出準確有效地使能信號，當其中任意一路故障時，并不影響有效使能信號的發送，即RFID系統組成了無線冗余系統；ZigBee無線發送模塊分別置于車頭和車尾處，兩套模塊具備互換性，組成硬件冗余；
[0017]六、針對無線故障的便捷處理方法，在ZigBee無線發送模塊部分設置了 RFID系統的隔離/投入轉換開關，司機可以在駕駛室內判斷無RFID系統發出列車停穩的使能信號時，迅速隔離RFID系統，可直接進行站臺門的開關，而無需走到站臺側進行PSL手動控制站臺門；通過PSL操作箱上的手動/自動轉換開關在手動狀態時可以快速切除整個故障無線控制系統，不影響站臺門的正常操作。
[0018]七、與現有信號系統的站臺門“關門且閉鎖”狀態反饋相比，在ZigBee無線發送模塊上增加了站臺門“開門到位”，“故障蜂鳴報警”的狀態反饋，使得列車在進站前，停車中，出站時的三個時段都可以預知站臺門的重要狀態，并做出相應的預警措施，進一步提高了行車安全等級。
[0019]八、與現有信號系統中的“互鎖解除”功能及設置相比，本實用新型所述的系統，在ZigBee無線發送模塊內設置“互鎖解除”開關，司機只需在駕駛室內操作該開關即可強制發出“關門閉鎖”信號，直至列車正常駛出站臺。而原信號系統的“互鎖解除”功能，設置在PSL操作箱上，一旦站臺側PSL上的“互鎖解除”開關失效，就會嚴重影響列車發車時間，造成列車晚點。
[0020]九、可與現有信號系統ATC中的ΑΤΡ/ΑΤ0子系統做功能性接口連接，通過車載無線ZigBee模塊提供的站臺門故障報警和RFID使能信號與車載ΑΤΡ/ΑΤ0子系統連接，發送允許列車安全進站、安全發車，允許站臺門發送有效開門、關門命令，確保列車的運動對站臺區域沒有安全威脅。尤其當現有信號系統中的ΑΤΡ/ΑΤ0子系統部分功能故障時，可提供一種重要的監控方法實現運營安全和效率的保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型列車門與站臺門聯動控制系統的控制系統框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合圖1對本實用新型的列車門與站臺門聯動控制系統說明如下:
[0023]RFID無線射頻識別系統:
[0024]車頭RFID系統，車載RFID有源標簽1，集高頻2.4GHZ傳輸與低頻120KHZ識別定位功能，站臺側PSL操作箱側面正對車載標簽處安裝RFID閱讀器2 ;當列車進站且在停車位停穩后，車載標簽被閱讀器激活，標簽以高頻信號發送列車到位使能信號，該使能信號識別的停車精度范圍為正負300_。該使能信號開關與車頭PSL控制器9中的手/自動信號串聯，當車頭PSL操作模式為自動時，該使能信號開關作為ZigBee無線操作開關門的首要條件。
[0025]車尾RFID系統，車載RFID有源標簽3，集高頻2.4GHZ傳輸與低頻120KHZ識別定位功能，站臺側PSL操作箱側面正對車載標簽處安裝RFID閱讀器4 ;當列車進站且在停車位停穩后，車載標簽被閱讀器激活，標簽以高頻信號發送列車到位使能信號，該使能信號識別的停車精度范圍為正負300mm。該使能信號開關與車頭PSL控制器10中的手/自動信號串聯。當車尾PSL操作模式為自動時，該使能信號開關作為ZigBee無線操作開關門的首要條件。
[0026]上述車頭RFID系統與車尾RFID系統，任意一個RFID系統都可以獨立工作，雙系統組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換，而且雙系統運行可以通過加密的算法來識別列車行進方向，停車精度范圍進一步提高。
[0027]ZigBee無線雙向傳輸系統:
[0028]車頭駕駛室內設置ZigBee無線發送模塊5，車尾駕駛室內設置ZigBee無線發送模塊6，車頭PSL操作箱側面正對列車門處設置ZigBee無線接收模塊7，車尾PSL操作箱側面正對列車門處設置ZigBee無線接收模塊8。
[0029]車頭ZigBee無線發送模塊5內設置有:開門按鈕SB1，關門按鈕SB2，用于發送開關門指令到ZigBee無線接收模塊；開關SI為RFID系統隔離/投入，用于列車停穩后RFID系統無法有效發車使能信號時將其隔離；開關S2為互鎖解除，用于站臺門故障時，司機不需在站臺側的PSL操作箱操作，只需在駕駛室內通過此開關即可完成互鎖解除要求的功能，進一步節約了列車站臺等待時間；使能燈H1，用于指示列車到位停穩的狀態，警示開關SI是隔離或投入；開門到位燈H2，用于指示站臺門開到位的狀態；關門閉鎖燈H3，用于指示站臺門關門且鎖定的狀態，警示開關S2是否操作；蜂鳴報警燈H4，用于站臺門嚴重故障時，在駕駛室內即可蜂鳴報警，而無需站臺站務人員提醒警示，為司機提供可靠的預警信息，并為下一步的操作提供正確的指引。該故障報警包括站臺門“關門未鎖定”故障信號，障礙物探測報警等信號，以上任意一種或幾種故障或報警信號出現即發送該故障報警信號；該故障報警信號與信號系統ATC中的車載ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，提供允許列車安全進站及安全發車的命令；將車載ZigBee無線發送模塊提供的站臺門故障報警信號與ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，當列車進入或者離開站臺安全防護區域且有故障報警時，其中安全防護區域可通過調節ZigBee無線傳輸距離來實現，由車載ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13觸發并發送列車緊急制動命令，確保列車的運動對站臺區域沒有安全威脅；將車載無線ZigBee發射模塊提供的RFID使能信號與ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，當列車進入停車區域且停穩時，確保ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13能可靠發出有效的站臺門開關門命令。
[0030]車尾ZigBee無線發送模塊6內設置有:開門按鈕SB1，關門按鈕SB2，用于發送開關門指令到ZigBee無線接收模塊；開關SI為RFID系統的隔離/投入，用于列車停穩后RFID系統無法有效發車使能信號時將其隔離；開關S2為互鎖解除，用于站臺門故障時，司機不需在站臺側的PSL操作箱操作，只需在駕駛室內通過此開關即可完成互鎖解除要求的功能，進一步節約了列車站臺等待時間；使能燈H1，用于指示列車到位停穩的狀態，警示開關SI是隔離或投入；開門到位燈H2，用于指示站臺門開到位的狀態；關門閉鎖燈H3，用于指示站臺門關門且鎖定的狀態，警示開關S2是否操作；蜂鳴報警燈H4，用于站臺門嚴重故障時，在駕駛室內即可蜂鳴報警，而無需站臺站務人員提醒警示，為司機提供可靠的預警信息，并為下一步的操作提供正確的指引。該故障報警包括站臺門“關門未鎖定”故障信號，障礙物探測報警等信號，以上任意一種或幾種故障或報警信號出現即發送該故障報警信號；該故障報警信號與信號系統ATC中的車載ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，提供允許列車安全進站及安全發車的命令；將車載ZigBee無線發送模塊提供的站臺門故障報警信號與ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，當列車進入或者離開站臺安全防護區域且有故障報警時，其中安全防護區域可通過調節ZigBee無線傳輸距離來實現，由車載ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13觸發并發送列車緊急制動命令，確保列車的運動對站臺區域沒有安全威脅；將車載無線ZigBee發射模塊提供的RFID使能信號與ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13連接，當列車進入停車區域且停穩時，確保ΑΤΡ/ΑΤ0子系統13能可靠發出有效的站臺門開關門命令。
[0031]車頭ZigBee無線接收模塊7內設置有:開門輸出，關門輸出，與PSL控制器相連，傳輸命令信號到DCU門控單元系統，驅動站臺門的打開，關閉；互鎖解除輸出，與PSL控制器相連，用于站臺門故障時，強制發送“關門閉鎖”信號；RFID系統隔離/投入輸出，常閉觸點與RFID閱讀器2的使能信號開關SI串聯，當RFID系統無法正常發送有效使能信號開關時，通過ZigBee無線發送模塊5內設置的SI開關將RFID系統的隔離，使其常閉觸點SI斷開，ZigBee無線發送模塊5可以脫離RFID系統而獨立工作；開門到位輸入，關門閉鎖輸入，蜂鳴報警輸入，以上輸入與車頭PSL控制器9相連接，接受D⑶門控單元系統發送的站臺門狀態及故障報警信號。
[0032]車尾ZigBee無線接收模塊8內設置有:開門輸出，關門輸出，與PSL控制器相連，傳輸命令信號到DCU門控單元系統，驅動站臺門的打開，關閉；互鎖解除輸出，與PSL控制器相連，用于站臺門故障時，強制發送“關門閉鎖”信號；RFID系統隔離/投入輸出，常閉觸點與RFID閱讀器4的使能信號開關SI串聯，當RFID系統無法正常發送有效使能信號開關時，通過ZigBee無線發送模塊6內設置的SI開關將RFID系統的隔離，使其常閉觸點SI斷開，ZigBee無線發送模塊6可以脫離RFID系統而獨立工作；開門到位輸入，關門閉鎖輸入，蜂鳴報警輸入，以上輸入與車尾PSL控制器10相連接，接受D⑶門控單元系統發送的站臺門狀態及故障報警信號。
[0033]上述車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統，任意一個ZigBee系統都可以獨立工作，雙系統組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換。
[0034]PSL站臺門就地控制系統:
[0035]車頭PSL操作箱置于站臺側距離列車車頭一定距離處，用于固定車頭RFID閱讀器2和車頭ZigBee無線接收模塊7，并通過PSL控制器9與2和7進行I/O接口的硬線連接。
[0036]車尾PSL操作箱置于站臺側距離列車車尾一定距離處，用于固定車尾RFID閱讀器4和車尾ZigBee無線接收模塊10，并通過PSL控制器與4和10進行I/O接口的硬線連接。
[0037]車頭PSL操作箱及PSL控制器9與車尾PSL操作箱及PSL控制器10組成冗余互鎖控制系統，冗余即任意單一系統都可以完整的完成對站臺門的操作及狀態指示，互鎖即9或10不能同時對站臺門操作；車頭控制器與車尾控制器組成雙CPU冗余系統，通過自帶的RS485通訊接口向PSA站臺門狀態監控系統11提供站臺門所有操作事件及故障報警記錄等，當其中任意一個CPU故障時，不影響PSA站臺門狀態監控系統正常采集站臺門的信息。
[0038]D⑶門控單元系統:
[0039]D⑶門控單元系統12接受來自車頭PSL控制器9或車尾PSL控制器10的控制命令信號，并將站臺門狀態信息反饋至9或10。
【權利要求】
1.一種列車門與站臺門聯動控制系統，與現有ATC信號系統中的ATP/ATO子系統通信相連；其特征在于，包括RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統、PSL站臺門就地控制系統和PSA站臺丨]狀態監控系統； 所述RFID無線射頻識別系統包括車頭RFID系統和車尾RFID系統，車頭RFID系統和車尾RFID系統分別設有RFID閱讀器和車載RFID有源標簽，RFID閱讀器和車載RFID有源標簽之間無線通信相連；RFID無線射頻識別系統提供列車到位停穩的使能開關信號； 所述ZigBee無線雙向傳輸系統包括車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統，車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統分別設有ZigBee無線發送模塊和ZigBee無線接收模塊，ZigBee無線發送模塊和ZigBee無線接收模塊之間無線通信相連；車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統中的ZigBee無線發送模塊分別與現有ATC信號系統中的ATP/ATO子系統通信相連；ZigBee無線雙向傳輸系統完成列車門與站臺門開關門的指令發送，站臺門狀態反饋接收的無線雙向傳輸； 所述PSL站臺門就地控制系統包括車頭PSL系統和車尾PSL系統，車頭PSL系統和車尾PSL系統各包括PSL操作箱和設置在PSL操作箱內的PSL控制器，PSL控制器分別與RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統通信相連，完成RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統的數據采集、傳輸及站臺門控制； 所述PSA站臺門狀態監控系統包括計算機以及與計算機相連的監視器，計算機分別與RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統和PSL站臺門就地控制系統通信相連；PSA站臺門狀態監控系統完成RFID無線射頻識別系統、ZigBee無線雙向傳輸系統和PSL站臺門就地控制系統所有事件的操作記錄、故障狀態報警以及在線參數調整的監視和控制。
2.如權利要求1所述的列車門與站臺門聯動控制系統，其特征在于:所述車頭RFID系統與車尾RFID系統分別獨立工作，共同組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換。
3.如權利要求1所述的列車門與站臺門聯動控制系統，其特征在于:所述車頭ZigBee系統與車尾ZigBee系統分別獨立工作，共同組成冗余系統，互為熱備，在故障時無延時切換。
【文檔編號】B61L13/04GK203819231SQ201420188256
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】史和平, 趙忠 申請人:上海嘉成軌道交通安全保障系統有限公司