屏蔽門與列車門開關同步性測量方法探討

曲澤超， 李兆君， 趙 晗

(鄭州市軌道交通有限公司 運營分公司 河南鄭州， 450015)

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屏蔽門與列車門開關同步性測量方法探討

曲澤超， 李兆君， 趙 晗

(鄭州市軌道交通有限公司 運營分公司 河南鄭州， 450015)

介紹地鐵屏蔽門與列車門的開關時序，闡述了屏蔽門與列車門同步性測量方法，通過模擬示例圖分析，最終得出兩種測試方法的優(yōu)缺點，為進行現場實際測試提供了理論依據。

屏蔽門； 列車門； 同步性； 時序

屏蔽門系統(tǒng)是現代化地鐵的必備設施，它沿地鐵站臺邊緣設置，將列車與地鐵站臺候車區(qū)隔離，避免了人或物落入軌道和非法進入軌道，杜絕安全事故的發(fā)生。由于涉及到乘客上下車的安全問題，屏蔽門通常會與信號系統(tǒng)有相互的接口，通過一套相應的機制保證屏蔽門的安全。在與信號系統(tǒng)聯(lián)動的情況下，列車門與屏蔽門的同步性一直是很多地鐵城市討論的焦點，目前沒有統(tǒng)一的標準，在簡述同步性的基礎上，著重探討屏蔽門與列車門開關同步性的測量方法。

1 列車門、屏蔽門開門過程

在信號系統(tǒng)控制下，列車門和屏蔽門的開門過程如下。

(1)列車到達站臺。列車停在信號系統(tǒng)的停車窗內，確認對齊站臺。

(2)信號車載設備向車輛設備發(fā)出車門打開允許命令，并發(fā)出命令給車載控制器打開列車門；同時，信號系統(tǒng)車載設備發(fā)出命令給信號系統(tǒng)軌旁設備，在接到信號系統(tǒng)車載設備命令，軌旁設備通過硬件接口(區(qū)域控制器和聯(lián)鎖)，向屏蔽門控制器發(fā)出使能和開門命令，打開屏蔽門。

列車門與屏蔽門的開啟一般時序如圖1所示。

2 列車門、屏蔽門關門過程

在信號系統(tǒng)控制下，列車門和屏蔽門的關門過程如下：

(1)列車門的關閉由司機按下關閉左、右車門按鈕發(fā)起。

(2)當檢測到司機發(fā)出的關閉車門請求后，信號車載設備將向信號軌旁設備發(fā)出命令要求關閉屏蔽門，信號軌旁設備隨后向屏蔽門控制器發(fā)出命令關閉并禁用屏蔽門。當信號車載設備檢測到列車門與屏蔽門均關閉并鎖緊后，將允許列車離站。

圖1 列車門、屏蔽門開啟一般時序

列車門與屏蔽門的關閉一般時序如圖2所示。

圖2 列車門、屏蔽門關閉一般時序

3 列車門、屏蔽門同步性測量方法

為了測量列車門與屏蔽門開關同步性，給出了兩種方法：振動加速度計測量法、非接觸式光電傳感器測量法。

3.1 振動加速度計測量法

在地鐵屏蔽門和列車門上分別安裝固定一個振動加速度計，加速度計的信號接入數據采集系統(tǒng)的兩個通道。當給出開閉命令后，屏蔽門和列車門會由靜止狀態(tài)轉為運動狀態(tài)，引起門體的振動，這個振動由加速度計所拾取，并輸入到采集系統(tǒng)。測量示意圖見圖3。

圖3 加速度計法測量示意圖

在屏蔽門和列車門的動作過程中，數據采集系統(tǒng)一直進行高速不間斷數據采集，采樣率為200 kHz。產生的兩個加速度信號示意圖見圖4。

圖4 振動加速度信號示例圖

從兩個加速度計的時域信號來看，這兩個信號從零開始變大并持續(xù)振動，如果屏蔽門和列車門不是同時啟動的，非零振動信號的起始時刻不同。如何求出這兩個信號的時間差，可以按照以下3種方法進行計算：時域波形對比法、互相關分析法、基于相位變換加權廣義互相關時延估計法。

(1)時域波形對比法

從圖5時域波形圖可以直接計算兩振動加速度信號變大的起始時間差，這種方法優(yōu)點是讀取方便，不需要相關計算，不足之處是精度不高。

(2)互相關分析法

信號x1(n)與x2(n)的互相關函數定義為

利用互相關函數進行相關計算，找到Rx1x2(m)最大值對應的時刻，就是兩信號的時間差。也即屏蔽門和列車門的啟閉時間差，見圖6及圖7所示。

圖5 加速度信號放大圖

圖6 互相關函數曲線示意圖

圖7 最大值對應時間差放大圖

(3)基于相位變換加權廣義互相關時延估計法(GCC-PHAT)

通過對兩信號進行互功率譜分析，并在頻域內進行加權，來對信號和噪聲進行白化處理，增強信號中信噪比較高的頻率成分，來抑制噪聲的影響，再反變換到時域，得到兩信號的廣義互相關函數，再取模的倒數，最后得出GCC-PHAT函數。效果示例圖見圖8所示，由最大值可以確定屏蔽門與列車門啟閉的時間差。

圖8 GCC-PHAT函數示例圖

3.2 非接觸式光電傳感器測量法

在屏蔽門和列車門上分別粘貼反光條，將光電傳感器固定在立柱支架上，見圖9所示。在門體靜止時，光電傳感器正對反光條，這時，光電傳感器發(fā)出的是高電平，當發(fā)出車門啟動命令后，反光條會隨著門體移開，光電傳感器不再跟反光條正對，此時光電傳感器發(fā)出的是低電平。由高低電平的過渡時刻的差值，可以確定兩門動作的時間差。測量示意圖見圖10所示。

圖9 非接觸式光電傳感器測量示意圖

圖10 光電傳感器測量示例圖

4 結束語

分析兩種同步性測量方法，各有優(yōu)缺點，可結合兩種測量方法，進行現場測量，取長補短，最終可以得出一套合理科學的測量方法。

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Discussion on Synchronization Measuring Method of Platform Door and Train Door

QUZechao,LIZhaojun,ZHAOHan

(Operating Company, Zhengzhou Rail Transit Co., Ltd., Zhengzhou 450015 Henan, China)

This paper introduces the opening and closing timing of subway platform door and train door, and describes the synchronization measuring method for platform door and train door. Through the simulation example diagram analysis, the advantages and disadvantages of two test methods are obtained, which can provide the theoretical foundation for the practical test.

platform door; train door; synchronization; timing

1008-7842 (2015) 03-0124-03

??)男，工程師(

2014-11-14)

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.03.30