地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制多點性探討

沈宇雄

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制多點性探討

沈宇雄

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

地鐵屏蔽門自動控制系統(tǒng)復(fù)雜，涉及的學(xué)科眾多，本文通過對地鐵車站屏蔽門自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及軟硬件設(shè)計探討，研究了屏蔽門自動控制系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用與實現(xiàn)。

屏蔽門；系統(tǒng)；自動控制；探討

地鐵屏蔽門是一項綜合性高科技產(chǎn)品，其將站臺和列車運行區(qū)域分割開來，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動開啟關(guān)閉控制功能，使用地鐵屏蔽門一方面可以有效減少空氣對流造成的站臺冷熱氣的流失，另一方面有效保障了乘客安全，由此可知地鐵屏蔽門系統(tǒng)的重要性。實踐表明，屏蔽門自動控制系統(tǒng)在地鐵車站中的應(yīng)用符合安全性及高精度要求。

1 地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)探討

（1）地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)概述。地鐵車站屏蔽門是一種借助于控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動關(guān)閉的新產(chǎn)品，通過將站臺與列車運行區(qū)間的分隔，可以有效削弱空氣對流影響下的冷熱氣流失問題，最大程度保證乘客的進(jìn)出站安全，同時可以降低列車運行中的噪聲，可節(jié)約空調(diào)設(shè)備30%的冷負(fù)荷，具有很好的節(jié)能效果。本文地鐵屏蔽門自動系統(tǒng)研究主要包括其各個重要組成部分，即門控單元DCU、就地借口盤PSL、中央接口盤PSC等等。就地接口盤和中央接口盤以及門控單元之間使用的連接方式是硬線連接，中央接口盤與門控單元之間采用控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN現(xiàn)場總線實現(xiàn)通信，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1

在圖1中可知，地鐵屏蔽門自動開關(guān)功能的實現(xiàn)通常是由信號系統(tǒng)控制的，信號系統(tǒng)將“開門”、“關(guān)門”的控制命令傳送到屏蔽門系統(tǒng)，且該命令持續(xù)到下一次改變門狀態(tài)命令時終止。同時，屏蔽門系統(tǒng)會向信號系統(tǒng)提供PSD開關(guān)門狀態(tài)信息，并持續(xù)到下一次改變門狀態(tài)命令時終止。若屏蔽門系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會將“互鎖解除”信息發(fā)送到信號系統(tǒng)，破除二者之間的互鎖關(guān)系。（2）地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)功能探討。在地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)中的功能應(yīng)用主要包括兩大塊，一是控制功能，二是監(jiān)視功能。屏蔽門自動控制系統(tǒng)功能主要包括系統(tǒng)級控制SIG、站臺級控制 PSL、手動操作控制及火災(zāi)模式控制IBP，其中手動操作控制優(yōu)先級最高，系統(tǒng)級最低，當(dāng)優(yōu)先級操作完成后方可進(jìn)行其他低級別操作。系統(tǒng)級控制是在正常運行模式下通過信號系統(tǒng)SIG直接控制屏蔽門的方式，當(dāng)列車到站并在規(guī)定誤差范圍內(nèi)停車時，屏蔽門每側(cè)單元控制器PEDC通過 DCU來實時控制屏蔽門，二者之間采用的硬線連接方式，PEDC發(fā)送給通號系統(tǒng)的所有門關(guān)閉且鎖緊命令和互鎖解除命令；通號系統(tǒng)發(fā)送給PEDC的開門命令和關(guān)門命令。站臺級控制是通過人工操作方式在站臺的就地控制盤PSL上控制屏蔽門的開關(guān)。手動操作控制是由站臺工作人員通過“專用鑰匙”或乘客通過“開門把手”來控制故障的屏蔽門方式。火災(zāi)模式控制是在列車發(fā)生火災(zāi)時，由車站工作人員利用應(yīng)急后備盤IBP來控制屏蔽門的方式。地鐵屏蔽門系統(tǒng)監(jiān)視功能中站臺每側(cè)的屏蔽門單元中的各設(shè)備狀態(tài)信息會通過CAN 總線傳輸?shù)较鄳?yīng)的屏蔽門控制子系統(tǒng)的 PSC 上，并通過個人計算機終端從 PSC 上獲取監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。屏蔽門正?；蚬收蠣顟B(tài)信息會借助于電纜或光纜通道由 PSC 傳輸?shù)綑C電設(shè)備控制系統(tǒng)EMCS ，EMCS 會實時顯示屏蔽門狀態(tài)及故障情況，通過EMCS 系統(tǒng)的車站控制室工作站就能夠查詢到屏蔽門的工作狀態(tài)，并進(jìn)行故障報警提示，還可生成列車運營月報及故障記錄。

2 地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)探討

屏蔽門控制系統(tǒng)主要由主控機、端頭控制盒、門控器、聲光告警裝置、就地控制盒、操作告警盤及總線網(wǎng)絡(luò)組成，如圖2地鐵屏蔽門的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系圖所示。（1）地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)主控機。主控機為信號系統(tǒng)、機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、門控器等提供接口連接，主要功能是通過兩個部分來實現(xiàn)：①命令處理系統(tǒng)由機電模塊組成，主要處理控制命令及重要狀態(tài)信息, 包括遠(yuǎn)程開/關(guān)門命令、端頭控制命令、“互鎖解除”等各種信號；②監(jiān)視系統(tǒng)，主要處理屏蔽門系統(tǒng)及單個門的報警/狀態(tài)/事件信息，并發(fā)送信息到相關(guān)的監(jiān)控點。（2）地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)門控器。每一個屏蔽門單元都有一個門控器PDEC，門控器與監(jiān)視系統(tǒng)之間的通信是通過使用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)總線來實現(xiàn)的。主監(jiān)控系統(tǒng)能辨別每個門控器的地址，并從門控器處獲取信息。PEDC門控器的功能主要有三種，分別是接收通號系統(tǒng)的開關(guān)門命令，經(jīng)過邏輯處理后向門控器（DCU）發(fā)出使能命令和開關(guān)命令。另外就是與車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）和DCU通信，記錄運行信息和故障信息。還有一種就是驅(qū)動綜合后備控制盤（IBP）、就地控制盤（PSL）等的發(fā)光二極管顯示。開、關(guān)門功能判斷，當(dāng)PEDC門控器接收到通號系統(tǒng)發(fā)出的開門命令后，其控制邏輯電路向DCU發(fā)出使能和開門命令，所有滑動門打開。（3）地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)操作報警盤。操作報警盤顯示各檔屏蔽門的開關(guān)狀態(tài)和故障與否， 車站控制室內(nèi)的操作報警盤還具有在緊急狀態(tài)下， 對各側(cè)屏蔽門的開關(guān)功能。設(shè)在站臺監(jiān)視亭內(nèi)的操作報警盤不設(shè)置對屏蔽門的控制功能。

圖2

3 地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)電源模塊設(shè)計探討

地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括電源模塊、控制模塊及驅(qū)動模塊三部分。地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)電源模塊設(shè)計采用雙輸入電源方式，由兩個外接電源分別將低壓交流電轉(zhuǎn)換成48V以及12V的直流電壓，供系統(tǒng)使用。然后在不同電壓的變換下得到各功能模塊所需電源。實際上，屏蔽門控制系統(tǒng)用到的都是小功率電源，具體包括由輸入電源48V提供的逆變電路電源；由控制器內(nèi)電平變換電路產(chǎn)生的5V提供的光耦、控制面板電源；由基準(zhǔn)電壓變換電路產(chǎn)生的1.8V提供的ARM7微控制器LPC2129 的內(nèi)核供電電源與內(nèi)部電路電源，由基準(zhǔn)電壓變換電路產(chǎn)生的3.3V提供的CPLD電源、ARM 7微控制器LPC2129內(nèi)部AD 轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓及其他數(shù)字邏輯電路電源。

4 地鐵屏蔽門系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計探討

地鐵車站屏蔽門控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的基本思路是通過巡檢方法來檢測各輸入端口，在檢測到相應(yīng)狀態(tài)信號時做出相應(yīng)處理。而重要信號的檢測則采取的是定時中斷方式，可在規(guī)定的時間段內(nèi)對重要信號進(jìn)行自動檢測。軟件系統(tǒng)主要包括PID 算法、CAN總線程序、系統(tǒng)初始化程序、開關(guān)門過程控制程序、門寬參數(shù)自學(xué)習(xí)程序、屏蔽門控制任務(wù)程序等。地鐵車站屏蔽門控制系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)行初始化，然后執(zhí)行門寬參數(shù)自學(xué)習(xí)程序。若系統(tǒng)出現(xiàn)故障會顯示故障位置及狀態(tài)，若系統(tǒng)正常則可以正常運行；若系統(tǒng)運行過程中遇到障礙物，防擠壓程序會自動識別并提示與處理該問題；若未遇到故障，電流采樣、串口通信、CAN 總線通信及狀態(tài)顯示都會正常運行，并可實現(xiàn)正常的PID 控制及手動操作信號檢測，進(jìn)一步保障系統(tǒng)的正常運行。

5 結(jié)語

本文通過對地鐵車站屏蔽門自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及軟硬件設(shè)計探討，研究了屏蔽門自動控制系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用與實現(xiàn)，將一個復(fù)雜的自動化屏蔽門系統(tǒng)完整的展現(xiàn)出來。

[1]彭昶.南京地鐵一號線南延線綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成模式[J].電氣化鐵道,2015,1:35-37.

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