现场总线在城市轨道交通信号系统中的应用

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【摘要】介绍了目前应用在城市轨道交通系统中的现场总线技术，通过对西门子计算机联锁系统系统配置和硬件结构的分析，阐述了PROFIBUS总线在城市轨道交通信号系统中的应用情况。

【关键词】现场总线城市轨道信号系统

一、引言

随着计算机和通信技术大量应用于信号系统中，传统的集中控制模式的信号系统逐渐被淘汰，采用现场总线技术的分散控制模式的信号系统逐步应用于城市轨道交通中。

二、现场总线技术的分类

目前城市轨道交通信号系统中使用的现场总线主要有以下几种：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。其主要技术特点如下：（1）PROFIBUS现场总线。PROFIBUS是一种国际性的、开放式的、不依赖于生产商的现场总线标准。它诞生于1987年，由德国SIEMENS公司等组织开发，先后成为德国和欧洲的现场总线标准（EN50170），并于2000年成为IEC61158中的现场总线国际标准之一。（2）CAN现场总线。CAN是控制器局域网（Control Area Network）的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，其总线规范被ISO国际标准组织制定为国际标准。CAN总线在国内应用非常广泛，在目前的轨道交通有大量应用实例。

三、现场总线技术在城市轨道交通信号系统中的应用

城市轨道交通信号系统主要由计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统和列车自动监控子系统组成。本文讨论西门子计算机联锁子系统中现场总线的应用。

SICAS ECC基本配置：（1）操作与显示控制系统：包括计算机单元操作控制台、中央操作与显示功能、服务与诊断（S&D）设备。（2）IC（联锁计算机）系统：包括用于联锁的信号和安全逻辑，多样化的微机、冗余设计和到EIM-ECC的总线连接。（3）SICAS ECC（元件控制计算机）：带有3取2计算机系统的故障-安全EIM-ECC，用于室外设备和轨道空闲检测的接口连接）。

从SICAS系统硬件图中可以看到整个SICAS系统用到了ATS总线和PROFIBUS总线。其中SICAS ECC与相邻的SICAS ECC之间采用PROFIBUS总线进行通信、SICAS ECC与下一个SICAS之间采用PROFIBUS总线进行通信，SICAS IC与SICAS ECC采用PROFIBUS总线进行通信，而SICAS IC与相邻的SICAS IC采用ATS总线通信，SICAS IC和控制中心也采用ATS总线进行通信。

SICAS系统进行了冗余设计，SICAS的冗余设计分为设备冗余和通道冗余。通道冗余指的是每一台设备提供两个通道，例如PROFIBUS A通道和PROFIBUSB通道，两个通道信息同步，设备可以任意选择一条传输通道进行信息的传递。

由于采用了PROFIBUS现场总线，计算机联锁系统的系统结构具有高度分散性，网络采用冗余结构，而且从PROFIBU协议模型看，显而易见不仅简化了系统结构和设备，还提高了可靠性。重要的工作站，如SICAS ECC都享有信息通道冗余，可实时地选用PROFIBUS A、B网络中任一通道完成数据传输，保证了信息的安全性和可靠性。

四、结论

城市轨道交通的快速发展，对信号系统提出了更高的要求，为了改进传统信号系统的一些缺点，比如设备复杂，故障查找困难等，越来越多的城市轨道交通信号系统使用现场总线技术来简化系统结构、提高系统可靠性、降低成本。现场总线技术的应用也使得城市轨道交通信号系统向着数字化、网络化、智能化的方向发展。随着我国城市轨道交通快速发展，会有越来越多的现场总线进入城市轨道交通领域。

参考文献

[1]刘阳学，现场总线技术在城市轨道交通综合监控中的应用，现代城市轨道交通，2006年5月，pp.11-13

[2]房瑛，西安地铁CBTC方案实现的探讨，铁道通信信号工程技术，2010年2月，pp.59-61

[3]刘支援，无线网状网在城轨交通中的应用，信息化研究，2010年9月，pp.61-63