基于CAN总线的地铁屏蔽门控制及实现研究

肖昕

摘 要：本文分析了CAN总线的地铁屏蔽门控制，重点介绍了地铁屏蔽门控制系统的功能和结构，对于CAN总线的特点、结构以及智能节电进行了分析，这种技术不仅能够提高信号的利用率，还可以增强系统的稳定性以及及时性，本文通过对于这项技术进行分析，最终构建了基于CAN总线的地铁屏蔽门控制系统。

1控制系统功能以及结构

1.1控制系统的功能

技术人员根据地铁屏蔽门操作方式以及地点的不同，将系统的控制分为系统级控制、站台级控制以及手动操作控制，根据操作控制的不同系统的优先等级也各不相同。

系统级控制是在地铁正常运行的情况下，驾驶员对于屏蔽门进行正常的控制，驾驶员按照自身的经验以及地铁实际停留情况进行停站，车辆停站精度允许有一定误差。这种操作模式是：在停车到位后，驾驶员按动开门按钮，通过信号系统实现车辆门与屏蔽门的联合动作，及时将开门信号发送到屏蔽门系统的中央控制盘，然后从中央控制盘的单元控制器中发出信号至每个屏蔽门的门控单元实现开门动作，在停车时间结束后，按动关门按钮，通過信号系统将关门信号发送至屏蔽门系统，通过中央控制盘及门控单元实现关门动作，以此实现屏蔽门的系统级操控。

站台级控制是由列车驾驶员/站务人员通过站台头端的就地控制盘实现对屏蔽门系统的开关门控制、互锁解除控制。就地控制盘一般位于端门外侧的站台头端位置（折返站则头尾两端各有一个就地控制盘），当系统控制失效的时候，选择站台级控制，由驾驶员或者站务人员用指定钥匙在就地控制盘上进行开关门的操作，然后控制命令进入中央控制盘经过安全继电器通过特定逻辑处理后发送至各屏蔽门单元进行开关门控制，或者，在个别屏蔽门无法关闭、安全回路无法形成且确保站台人员安全的情况下通过就地控制盘操作互锁解除，实现屏蔽门系统与车辆之间的互锁解除，使列车可以正常离站。

手动操作控制是通过站务人员对单道屏蔽门进行手动操作，一旦以上两种操作方式都出现故障时，站台工作人员可以通过手动操作的方式打开、关闭或隔离单道屏蔽门，确保地铁可以正常运行。

地铁站台的门单位有自动、测试以及隔离三种模式。正常情况下的屏蔽门应该是通过列车驾驶员进行操作，测试模式是方便检修人员进行调试/检修，隔离模式是出现故障之后将该道故障门单元隔离出安全回路，使其不至于影响列车的运营，确保地铁整体处于正常状态。

监测功能是对整个屏蔽门系统的运行工况进行监测，上报屏蔽门运行状态或者故障报警，使相关人员能够进行下一步操作或者故障处理，确保地铁安全运营。

1.2控制系统结构

地铁屏蔽门的控制系统是由中央控制盘、站台端头就地控制盘、门控单元、就地控制盒以及车站监视器等设备构成。其中控制系统的主要结构体系较为复杂，每个环节之间都有密切的联系，只有确保他们之间相互工作，才能确保控制系统正常进行。

中央控制盘是控制系统中的主要接口设备，是整个控制系统的中心。中央控制盘由两部分组成，分别是一个监控主机（监视整个站台屏蔽门的运行工况）和两个单元控制器（上下行各一个）。单元控制器中虽然连接了很多设备，但是设备之间相互独立，互不干扰。单元控制器的主要功能就是处理屏蔽门之间的控制命令和重要的状态系统，最终确保屏蔽门正常运行。监控主机主要是为了对于紧急情况进行预警，然后对于系统内部的信息进行收发和分析，最终确保发出指令和接受之间能够交流，最终确保中央控制盘的正常运行。

2CAN总线控制网络

2.1CAN总线简介

CAN的原名是控制器局域网，最早起源于上世纪八十年代，主要是对于汽车进行控制和将相关的数据进行交换的一种串行数据通信协议。这种总线的优点在于可靠性较高，能够支持各种形式的通讯，基于这样的优点，现在已经是普及度最高的现场总线。

CAN总线协议中最为重要的几点就是同步、串行以及面向通信数据块的通信方式，网上节点数的数量也特别多。CAN总线上每一个节点和其他节点之间都有联系，一旦出现了信息，通信方式也非常灵活。从以上的论述中，和一般的总线来说，CAN的数据更具有优点，更加适合于现在的地铁屏蔽门系统。

2.2CAN总线系统构成

因为CAN总线的工作方式的情况，最多的时候可以达到110节点。总线通信网络系统的主要构成是通过计算机和智能节点构成，但是由于结构和控制系统的不同，节点之间的关系也是相互平行。

智能节点能够对于现场的数据进行及时采集，然后根据系统中的命令将数据发送到总线。而且可以通过智能节点对于总线上需要接收的数据和命令进行选择。节点中的上位和下位分属不同的作用，只有所有节点共同工作才能提高系统的可靠性和及时性。

在CAN总线中，智能节点主要在总线中的作用是进行传感、执行，换言之就是进行控制。对于地铁屏蔽门来说，最主要的就是对于节点进行控制。屏蔽门系统总线智能节点的主要构成成分是微控制器、CAN控制器以及其他。每一个结构都为另一个结构的发展进行铺垫，最终达到控制的效果。

2.3屏蔽门CAN总线网络

在屏蔽门控制系统中，中央控制盘、门控单位以及车站监视器都是需要通过智能节点进行连接，将这些节点连接到总线中，最终形成全分布的网络控制系统，最终实现数据的传输以及信息的共享。CAN总线上的线路相当于串联在一起，一个部门出现故障不会导致整个系统不能正常运行。中央控制器是网络节点的主要设备，主要就是对于屏蔽门记性检测，门控单位是网络节点的从属设备，服务于中央控制器，车站监视器是加强监测，避免出现问题之后没有及时反馈。整个系统之间相互合作，互相运行，最终确保屏蔽门系统正常进行。

采用CAN总线技术进行地铁屏蔽门系统建设，不仅能够提高系统的稳定和及时性，而且成本上没有太大的压力，加之这一技术在国内已经有了成熟的经验，因此这一技术发展起来较为顺利。

参考文献

[1]刘光平.基于CAN总线的地铁屏蔽门控制系统研究[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2012，29（12）：66-71.

[2]廖海象.地铁屏蔽门控制系统控制模式及常见故障处理方法[J].电世界，2013，54（1）：33-35.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）