基于CAN总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法.pdf

自动化技术与应用 Automation Technology and Application2023.7 今日制造与升级 63针对测试技术探索，各企业应注重合作，互相取长补短，才能促进自动化检测技术的发展。5 结束语随着我国微电子技术的快速发展，越来越多的装置在汽车领域得到了广泛的应用，对 CAN 总线系统有了更高的发展要求，因此不断创新车载 CAN 总线的测试方法已经是必然趋势。文章结合自动化检测在 CAN 总线系统中的应用，阐述自动化检测技术的技术原理与技术难点，总结经验，希望对自动化检测技术在汽车检测领域有着更高的发展。参考文献1 张思蕊，邓明星，温小华，等.CAN总线诊断自动化测试技术研究J.现代制造工程，2021（12）：120-125.2 叶日良.CAN总线协议及其自动化测试系统的设计与研究D.广州：华南理工大学，2021.3 王涛.基于Vector工具链车载总线自动化测试平台的研究与开发D.柳州：广西科技大学，2021.4 张永刚.基于CAN总线的汽车网络与功能自动化测试系统开发D.合肥：合肥工业大学，2015.5 汪瞳，刘玉明，杨楚平，等.CAN总线协议实现方法研究J.应用科技，2007（7）：54-57.6 向科.CAN总线在智能仪表系统中的研究与应用D.贵阳：贵州大学，2007.作者简介张秀（1988），女，陕西榆林人，本科，助理工程师，主要研究方向为自动化维修平台。0引言在地铁高速运行中，地铁信号与屏蔽门之间的实时联动控制至关重要。基于广义角度分析，地铁屏蔽门是一种高科技交通运输产品，主要应用于地铁站台，负责有效地将站台与列车运行区域分开1。当前，地铁屏蔽门根据结构与功能的不同，主要包括3种类型：封闭式、开放式和半高式，不同类型的屏蔽门对应的功能存在一定的差异2。其中，开放式和半高式屏蔽门在大多数情况下，虽被称为“安全门”，但相对而言，其隔离功能不如封闭式，一般只起到美观作用；封闭式屏蔽门的区域分隔功能优势明显，在地铁运营中也是最常用的3。地铁在高速运行的情况下，会产生大量的信号，屏蔽门通过实时接收地铁运行信号，做出相应的动作4。由此可见，地铁信号与屏蔽门之间的实时联动控制至关重要，起到了较大的保障作用。现阶段，传统的地铁信号与屏蔽门联动控制方法多数采用文献2和文献7提出的方法，在实际联动控制过程中，存在一定的不足。主要体现在对于信号与屏蔽门之间控制距离考虑得不够，导致屏蔽门接收信号的时效性较差，无法实时根据地铁运行信号对车站屏蔽门下达相应的动作指令，导致列车存在紧急摘要在地铁运行过程中，屏蔽门起到了安全保障作用。常规的屏蔽门控制方法多采用模糊推理原理设计而成，在实际控制中，无法实时根据地铁运行信号对车站屏蔽门下达相应的动作指令，导致联动控制响应时间较长。为了改善这一问题，引入 CAN 总线，并开展基于 CAN 总线的屏蔽门联动控制方法研究。首先，对信号与屏蔽门接口电路信息指令进行设计，在此基础上，基于 CAN 总线，设计了屏蔽门联动控制程序。实验分析结果可知，按照提出的方法来控制屏蔽门，联动控制响应时间最大不超过1.31s，控制性能优势显著。关键词CAN 总线；屏蔽门；控制；信号；地铁中图分类号U231+.7 文献标志码A基于CAN总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法邢育佳（石家庄市轨道交通集团有限责任公司运营分公司，河北石家庄050000）自动化技术与应用 Automation Technology and Application64 今日制造与升级 2023.7刹车的问题，降低了列车与站台的安全性5。CAN 总线（ControllerAreaNetwork）能够改善这一问题，已广泛应用于汽车工业中的实时控制领域，为远程数据请求与传送提供服务支持。基于此，文章引入 CAN总线，开展了基于 CAN 总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法的全面研究。1 联动控制方法设计1.1 设计信号与屏蔽门接口电路信息指令地铁信号与屏蔽门接口电路的信息指令对联动控制屏蔽门起到了关键作用，通过无线网络与信号电缆，实现联动控制信息实时交互与协同运行的目标。因此，文中首先对信号与屏蔽门接口电路信息指令进行了设计。信号与屏蔽门接口电路信息指令主要包括4种，分别为屏蔽门开门指令、屏蔽门关门指令、屏蔽门关闭且锁紧状态信号指令、屏蔽门互锁切除信号指令。下面，对这4种信息指令进行一一设计。1.1.1 屏蔽门开门指令地铁列车接近指定停靠站台后，会减速运行，直至停靠在站台后，停止运行。此时，地铁车载信号系统在接收到列车停靠信号后，会根据停靠信号发出实时命令，将命令上传至屏蔽门控制系统，进而打开屏蔽门6。与此同时，将站台屏蔽门的实时运行状态信息反馈到地铁信号指挥中心，避免屏蔽门控制出现异常7。1.1.2 屏蔽门关门指令关门指令与开门指令在原理上具有一定的相似性。根据地铁列车启动信号，车载信号系统发出实时命令，将命令上传至屏蔽门控制系统，进而关闭屏蔽门8。1.1.3 屏蔽门关闭且锁紧状态信号指令该指令起到了实时监控地铁屏蔽门状态的关键作用。当地铁车门和屏蔽门均为关闭状态时，车载信号系统会接收到屏蔽门关闭并上锁的工况信号，然后列车才可以正常启动和运行。1.1.4 屏蔽门互锁切除信号指令该指令类似于屏蔽门关闭和锁定状态的信号指令的操作原理。当地铁站台屏蔽门运行过程中出现故障隐患时，控制系统发出切除信号的指令，进而在短时间内，快速全方位、多维度切断地铁信号与站台屏蔽门的连接，进而保证地铁列车顺利发车。1.2 基于CAN总线设计屏蔽门联动控制程序完成上述地铁信号与屏蔽门接口电路信息指令设计后，接下来利用 CAN 总线，设计信号与屏蔽门联动控制程序。首先，根据 CAN 总线结构，将地铁屏蔽门联动控制程序划分为应用层、数据链路层与物理层。在联动控制中，通过 CAN 总线的实时通信功能，为地铁信号远程请求与传送提供服务，在不同节点间实时传送，为提高屏蔽门联动控制效率奠定基础9。在此基础上，设计屏蔽门联动控制程序流程，如图1所示。?图1 信号与屏蔽门联动控制程序流程如图1所示，在地铁屏蔽门自检结束后，检测屏蔽门是否有开关门信号，若有开关门信号，则需要检测具体是开门信号还是关门信号，分别记录屏蔽门开门事件与关门事件，通过相应的信息指令，控制屏蔽门完成相应的指令动作。检测开门或关门信号是否到位，若信号未到位，则重复上述控制流程；若信号到位，则返回主程序，完成屏蔽门联动控制。2 实验分析2.1 实验准备基于文中利用 CAN 总线，提出的地铁信号与屏蔽门联动控制方法的全部设计流程。在该联动控制方法投入实际使用前，需要对其有效性及联动控制效果做出客观检验，确认应用无误后，方可投入地铁中使用。此次实验以 R 市地铁2号线为研究依托，该地铁采用全高安全门系统 PSD 运行。2号线地铁线路纵贯所在城市的六大市辖区，全长31.88km，全部采用地下线路。2号线地铁相关概况说明见表1。自动化技术与应用 Automation Technology and Application2023.7 今日制造与升级 65表1 R市地铁2号线相关概况说明编号项目说明1车站总数26 座2识别标志色橙黄色3列车编组B 型车 6 卡编组4轨距1435mm5最高速度80km/h6列车平均时速35km/h7整车额定载客1440 人通过表1，获取 R 市地铁2号线各项概况信息。在此基础上，对地铁2号线信号系统与屏蔽门之间的接口电路分析，获取地铁2号线站台输入与输出时序情况，为此次实验奠定良好的基础保障。在此基础上，按照上述文中提出的联动控制方法流程，对 R 市地铁2号线信号与屏蔽门进行联动控制，检验其联动控制效果。2.2 结果分析实验准备结束后，开始对地铁信号与屏蔽门联动控制方法的控制结果分析。为了使实验结果更加清晰直观，增加说服力，将上述文中提出的基于 CAN 总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法设置为实验组，将文献 2 和文献 7提出的联动控制方法分别设置为对照组1与对照组2，开展对比分析。选取地铁信号与屏蔽门联动控制响应时间作为此次实验的评价指标，分别选取8个不同站台位置对应的屏蔽门，分别标号为 PBM-01#、PBM-02#、PBM-03#、PBM-04#、PBM-05#、PBM-06#、PBM-07#、PBM-08#，进行多次实验。利用 MATLAB 模拟软件，测定3种联动控制方法应用后，地铁运行中信号与屏蔽门联动控制平均响应时间，对比结果见2。表2 地铁信号与屏蔽门联动控制评价响应时间s屏蔽门编号实验组联动控制响应时间对照组 1 联动控制响应时间对照组 2 联动控制响应时间PBM-01#1.273.483.66PBM-02#1.304.523.74PBM-03#1.282.973.58PBM-04#1.223.172.99PBM-05#1.313.083.87PBM-06#1.092.973.94PBM-07#1.273.153.96PBM-08#1.083.172.98通过表2的对比结果可以看出，文章提出的基于 CAN总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法应用后，表现出了明显的控制性能优势，不同站台位置对应的屏蔽门与信号联动控制的平均响应时间较短，联动控制响应时间最大不超过1.31s，而对照组1提出方法的联动控制响应时间最小为2.97s，对照组2提出方法的联动控制响应时间最小为2.98s。由此对比结果不难看出，文章提出的联动控制方法具有较高的可行性，能够根据地铁的实际运行工况，在短时间内快速对地铁信号与屏蔽门做出联动控制，保障地铁站台与乘客的安全。3 结束语地铁信号与屏蔽门联动控制对保障地铁站台与乘客的安全至关重要，基于此，为了提高地铁运行的安全性与可靠性，文章引入 CAN 总线，开展了基于 CAN 总线的地铁信号与屏蔽门联动控制方法的深入研究。通过研究，有效地提高了联动控制的时效性，能够根据地铁的实际运行工况，在短时间内快速对地铁信号与屏蔽门做出联动控制，联动控制响应时间最大不超过1.31s，联动控制效果优势显著。参考文献1 杨芳燕，武若凡，职小强.地铁车辆整侧车门未联动打开故障分析J.郑州铁路职业技术学院学报，2023，35（2）：21-22.2 于秦龙.上海地铁13号线信号与屏蔽门系统接口分析J.铁路通信信号工程技术，2023，20（5）：81-85，91.3 李东庆，蒋婷.站台门系统控制模块与站台门系统的接口设计J.铁道通信信号，2022，58（3）：72-77.4 王元生，邱成鹏，宋天博，等.快速公交站台安全门PLC控制程序设计J.机械工程与自动化，2022（1）：161-163.5 陈伟标，陈少鹏，林惠汉.地铁站台门门控单元控制原理及自主维修方法J.广东科技，2021，30（6）：67-70.6 苏醒，李鸿，姜俊彤.基于CAN和模糊推理的一款地铁列车火灾报警系统的设计与仿真研究J.计算机应用与软件，2021，38（6）：94-97.7 王强.地铁信号与屏蔽门联动控制系统研究J.工程技术研究，2020，5（22）：233-234.8 刘磊，刘健.ATO模式下车地联动时序分析与站台门延时控制系统设计J.铁路计算机应用，2020，29（11）：36-39.9 李家栋.南京地铁4号线车门与站台门不联动问题研究J.科技创新与应用，2020（34）：59-60.作者简介邢育佳（1988），男，河北正定人，本科，助理工程师，主要研究方向为交通运输。