屏蔽門系統(tǒng)安全回路故障智能診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要

地鐵屏蔽門系統(tǒng)是現(xiàn)代化地鐵工程的必備設(shè)施，安全回路是保障屏蔽門系統(tǒng)安全運(yùn)營重要的組成環(huán)節(jié)，其故障快速、智能診斷直接為運(yùn)營提供便利。本文在分析其功能的基礎(chǔ)上，提出了設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)方案進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和測試，結(jié)果滿足軌道交通運(yùn)營的要求。

【關(guān)鍵詞】屏蔽門 安全回路 快速、智能診斷系統(tǒng)

1 概述

屏蔽門控制系統(tǒng)主要由中央接口盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、門控單元（DCU）、通訊介質(zhì)及通訊接口及外圍設(shè)備等組成。中央接口盤（PSC）又由主監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）、兩個(gè)單元控制器（PEDC）、接線端子、接口設(shè)備及控制配電回路組成。

為防止站臺(tái)上屏蔽門系統(tǒng)的滑動(dòng)門、應(yīng)急門非法打開導(dǎo)致乘客收到傷害，屏蔽門系統(tǒng)設(shè)置安全回路。當(dāng)滑動(dòng)門、應(yīng)急門非法打開時(shí)，安全回路斷開，并發(fā)送信號(hào)至列車信號(hào)系統(tǒng)，列車立即制動(dòng)，影響運(yùn)營。因此，安全回路故障快速、智能診斷是必要的。

2 屏蔽門系統(tǒng)的安全回路原理

屏蔽門系統(tǒng)的安全回路是由每個(gè)滑動(dòng)門、應(yīng)急門中的行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)與PSC安全繼電器線圈串聯(lián)設(shè)計(jì)組成的環(huán)形電路，當(dāng)所有門關(guān)閉且鎖緊時(shí)，所有滑動(dòng)門、應(yīng)急門行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，邏輯關(guān)系值為1，并傳送至PSC系統(tǒng)，觸發(fā)繼電器導(dǎo)通，邏輯關(guān)系值為1。這個(gè)命令通過硬線控纜送至信號(hào)系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)將命令傳送至列車，列車只有收到此命令后，才可安全發(fā)車。否則，列車將立即制動(dòng)，影響運(yùn)營。

3 屏蔽門系統(tǒng)的安全回路故障分析及處理難點(diǎn)

由于整側(cè)屏蔽門的安全回路中存在很多組行程開關(guān)，整側(cè)安全回路邏輯值與每個(gè)滑動(dòng)門、應(yīng)急門行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)邏輯值為與關(guān)系。因此，當(dāng)某個(gè)門體行程開關(guān)非法斷開時(shí)，安全回路斷開。其故障主要有以下幾點(diǎn)組成：

（1）某個(gè)行程開關(guān)損壞，導(dǎo)致整側(cè)安全回路斷開；

（2）某個(gè)行程開關(guān)至下一個(gè)行程開關(guān)線纜斷裂，導(dǎo)致斷開；

（3）某個(gè)行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的線纜頭虛接，導(dǎo)致整側(cè)安全回路線纜阻值增大，其狀態(tài)為安全回路時(shí)而通，時(shí)而斷。對(duì)于上述問題出現(xiàn)時(shí)，無法及時(shí)判斷是哪個(gè)行程開關(guān)或線路故障，影響屏蔽門系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 屏蔽門系統(tǒng)的安全回路故障快速、智能診斷設(shè)計(jì)方案

4.1 目的及內(nèi)容

安全回路故障快速、智能診斷系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測每個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)安全回路發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)判斷分析出故障原因，便于運(yùn)營有效排除故障，提高效率。本方案主要介紹安全回路故障快速、智能診斷系統(tǒng)主要功能、接口方式及工作原理，以及軟件流程。

4.2 主要功能

安全回路故障快速、智能診斷系統(tǒng)分別對(duì)行程開關(guān)損壞，線纜斷裂及行程開關(guān)線纜頭虛接等故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的判斷出故障類型。方便及時(shí)排查，不影響列車運(yùn)營。

4.3 接口方式

由圖1所示：PSC安全繼電器至站臺(tái)滑動(dòng)門、應(yīng)急門行程開關(guān)為3條硬線，分別為電源正、負(fù)端及線圈+；每個(gè)滑動(dòng)門、應(yīng)急門行程開關(guān)至少為2組獨(dú)立觸點(diǎn)，一條用于安全回路導(dǎo)通，另一條用于行程開關(guān)檢測；用于安全回路導(dǎo)通的觸點(diǎn)一端與PSC電源負(fù)端并聯(lián)一個(gè)電壓互感器；DCU設(shè)置2個(gè)輸入端口：一個(gè)為模擬量輸入用于采集電壓互感器值，另一個(gè)為數(shù)字量輸入用于采集行程開關(guān)通斷。

4.4 工作原理

由圖1所示：K1為第一個(gè)滑動(dòng)門行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)，Kn為最后一個(gè)滑動(dòng)門行程開關(guān)節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)行程開關(guān)分別有至少2組獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)組成，一組接入安全回路，另一組用于檢測行程開關(guān)狀態(tài)并接入DCU的輸入端in0，由DCU采集其邏輯通斷。當(dāng)滑動(dòng)門關(guān)閉且鎖緊時(shí)，INO為1，說明行程開關(guān)動(dòng)作正常；如INO為0，則異常。每個(gè)行程開關(guān)接入安全回路的觸點(diǎn)一端與PSC電源負(fù)端并聯(lián)一個(gè)電壓互感器，電壓互感器一端用來采集安全回路線路電壓，一端接入DCU模擬量輸入點(diǎn)IN1，目的是在線監(jiān)測線路的通斷情況，當(dāng)滑動(dòng)門關(guān)閉且鎖緊時(shí)，所有DCU監(jiān)測的IN1值約等于安全回路提供的電壓值，則系統(tǒng)正常；當(dāng)從某個(gè)門開始IN1的電壓值為0時(shí)，則前一個(gè)滑動(dòng)門至此門之間的線路斷裂或行程開關(guān)損壞，根據(jù)IN0的值可判斷出具體是線路原因，還是行程開關(guān)原因；當(dāng)安全回路故障且所有DCU輸入IN1值不為0時(shí)，可根據(jù)某個(gè)門開始電壓值不能滿足繼電器的驅(qū)動(dòng)電壓值來做分析判斷，此滑動(dòng)門、應(yīng)急門行程開關(guān)線路阻抗突然增大，線路壓降增大，原因可能為此行程開關(guān)觸點(diǎn)或線路存在虛接狀態(tài)。

當(dāng)安全回路發(fā)生故障時(shí)，DCU采集其故障類型，通過MODBUS協(xié)議的工業(yè)總線上傳至PSC系統(tǒng)，PSC系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析做出判斷，得出相應(yīng)的故障類型并報(bào)警。

5 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

該軟件提供對(duì)監(jiān)控主機(jī)和門控單元的連接，其配置為：傳輸速率為57600位/秒，數(shù)據(jù)類型為REU（8位），停止位為1位，無校驗(yàn)。其功能為：

（1）與門控單元的MODBUS總線連接，并作為主站；

（2）對(duì)通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重連。

軟件設(shè)計(jì)流程如下：監(jiān)控主機(jī)作為MODBUS主站，N個(gè)單元門系統(tǒng)作為N個(gè)從站，每個(gè)從站設(shè)置IN0為一位，IN1為1個(gè)字。PSC實(shí)時(shí)讀取N個(gè)單元門的IN0及IN1的狀態(tài)信息，當(dāng)屏蔽門關(guān)門到位且鎖緊時(shí)，某個(gè)門控單元DCU的IN0為0或IN1不為安全回路電源值時(shí)，監(jiān)控主機(jī)接收此數(shù)據(jù)后，通過分析得出此門行程開關(guān)或線路損壞并報(bào)警。

6 結(jié)論

本文在分析屏蔽門安全回路故障的基礎(chǔ)上，提出了快速、智能診斷系統(tǒng)可行性設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)方案完成了硬、軟件的設(shè)計(jì)。通過實(shí)際測試，滿足穩(wěn)定性、可靠性的需求，具備應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目工程的條件。

作者簡介

蔡璟（1986-），男，河北省廊坊市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)供職于北京經(jīng)緯信息技術(shù)公司。研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄆ帘伍T電氣系統(tǒng)。

作者單位

北京經(jīng)緯信息技術(shù)公司 北京市 100081