城際鐵路屏蔽門電氣控制系統(tǒng)及常見故障

肖園園 唐源豐 謝日耀

（1.湖南廣播電視大學(xué) 湖南省長沙市 410004 2.廣州鐵路（集團(tuán)）湖南鐵路聯(lián)創(chuàng)技術(shù)發(fā)展中心 湖南省長沙市 410000）

根據(jù)國家批準(zhǔn)實施的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，截止2020 年，中國將形成以“四縱四橫”高鐵為主骨架的快速鐵路網(wǎng)，主要城市間旅客的旅行時間大幅度壓縮，列車運行速度得到提高，從而進(jìn)一步降低了運輸成本，提高了勞動生產(chǎn)率[1]。

1 屏蔽門/安全門電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

屏蔽門/安全門系統(tǒng)安裝在軌道兩側(cè)站臺處，由電氣部分（控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)）和機械部分（門機系統(tǒng)和門體結(jié)構(gòu)）組成。

控制系統(tǒng)由中央接口盤 PSC（Platform Screen Door Control Panel）、就地控制盤PSL（Platform Screen Door Local Control Panel）、門控單元DCU（Door Control Unit）、就地控制盒LCB（Local Control Box）、緊急控制盤PEC（Emergency Control Panel）、遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備、聲光提示器、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備組成一個分部式計算機控制系統(tǒng)。每個站臺的控制系統(tǒng)是獨立操作的（包括上行線和下行子系統(tǒng)線站臺兩個獨立的控制），設(shè)備房內(nèi)的中央控制盤監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對門體狀態(tài)監(jiān)控功能，而電源系統(tǒng)UPS（Uninterruptible Power Supply）則提供中央控制盤和站臺門體的電源。其控制結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

1.1 中央控制盤（PSC）

中央控制盤（PSC）安裝在屏蔽門 /安全門設(shè)備室里。包括兩個不同的部分：第一部分是由兩套獨立的安全繼電器以及可編程邏輯控制器組成的站臺單元控制器PEDC（Platform End Door Controller），每側(cè)站臺各一套，它的功能是執(zhí)行來自站臺控制系統(tǒng)（PSL、PEC 等系統(tǒng)）的操作命令和來自信號系統(tǒng)的操作命令并可靠反饋屏蔽門/安全門的狀態(tài)信息至信息系統(tǒng)，使門控單元DCU實現(xiàn)相應(yīng)操作，此外，通過安全回路檢測站臺門的開門與關(guān)閉鎖緊狀態(tài)；第二部分是一套監(jiān)控系統(tǒng)MMS（Monitoring Management System），它的功能是對屏蔽門/安全門系統(tǒng)的報警、事件與狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控[6]。

圖1：控制系統(tǒng)控制框圖

1.2 站臺就地控制盤 PSL

站臺控制盤PSL 與中央控制盤PSC 直接連接。每側(cè)站臺共配置3 套PSL，分貝位于站臺的首端、中端、尾端，它的功能是對整側(cè)屏蔽門/安全門進(jìn)行開關(guān)控制。在出現(xiàn)信號系統(tǒng)故障時，它能夠讓授權(quán)的站臺工作人員就地控制安全門開關(guān)。如果關(guān)門時出現(xiàn)信號故障，門無法正常關(guān)閉而導(dǎo)致列車無法發(fā)車時，列車司機在保障人員安全的前提下，可操作PSL 執(zhí)行屏蔽門與應(yīng)急門互鎖解除，允許列車進(jìn)/離站。

1.3 門運動與控制器DCU

每套滑動門都配置有一套門控單元DCU，DUC 通過安裝在頂箱/側(cè)盒內(nèi)的探測開關(guān)接收門體狀態(tài)的監(jiān)視信號，并向中央控制盤PSL 提供相應(yīng)門扇的運動狀態(tài)（打開、關(guān)閉、鎖定、手動解鎖），根據(jù)輸入狀態(tài)，DCU 作出正確的運行模式。

安全回路用以確保故障屏蔽門/安全門控制與探測的安全。對屏蔽門而言，每道門有兩個檢測開關(guān)，對各安全門而言，每扇門的左右門各有兩個檢測開關(guān)，當(dāng)門關(guān)到位后觸發(fā)，檢測開關(guān)的常閉觸點并聯(lián)后再以單扇門為單位串聯(lián)，全部觸點觸發(fā)則安全回路連通，通過安全回路的通斷來檢測屏蔽門/安全門是否全部關(guān)閉鎖緊[7]。

開門指示燈安裝在頂箱/側(cè)盒立柱上，開門指示燈提供門體狀態(tài)的直接信息（門未鎖定、門鎖定、故障報警）。

1.4 就地控制盒 LCB

每套屏蔽門/安全門均有一套就地控制盒LCB，其目的在于簡化維修操作。LCB 盒位于每個滑動門的側(cè)盒/頂箱里，它由一個開門按鈕、一個三位鑰匙開關(guān)（自動、手動、隔離）和一個關(guān)門按鈕組成。正常運營時，LCB 開關(guān)位置處在“自動”狀態(tài)；手動打開這道滑動門時，插入LCB 鑰匙，將LCB 鑰匙開關(guān)打到“手動開”狀態(tài)，操作完成后將開關(guān)復(fù)位到“自動”狀態(tài)，拔下鑰匙；手動關(guān)閉這道滑動門時，插入LCB 鑰匙，將LCB 鑰匙開關(guān)打到“手動關(guān)”狀態(tài)，操作完成后將開關(guān)復(fù)位到“自動”狀態(tài)，拔下鑰匙；隔離這道滑動門時，插入LCB 鑰匙，將LCB 鑰匙開關(guān)打到“隔離”狀態(tài)，并拔下鑰匙，這時“隔離”信號就會發(fā)給PSC。開門按鈕和關(guān)門按鈕的作用是接收信號自動開關(guān)門以及故障隔離維修，它不能同時發(fā)出開門或關(guān)門的指令，因此在邏輯關(guān)系上是一種互鎖的關(guān)系。

1.5 緊急控制盤PEC

緊急控制盤PEC 與中央控制盤PSC 直接連接。每側(cè)站臺共配置一套PEC。用于在緊急情況下屏蔽門開關(guān)的操作盤。

用 SPSS 23.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析ANOVA，組間兩比較用SNK、L-SD檢驗。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

1.6 聲光報警裝置

聲光報警裝置安裝于門體上部的頂盒上，在開門/關(guān)門的過程中，向乘客發(fā)出聲光預(yù)警信號。任何一扇屏蔽門被意外打開，都會發(fā)出聲光報警[7]。

2 常見故障分析

屏蔽門系統(tǒng)主要由由電氣部分（控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)）和機械部分（門機系統(tǒng)和門體結(jié)構(gòu)）組成。由于電氣部分的控制系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口較多，因此很容易發(fā)生故障。屏蔽門控制系統(tǒng)及其設(shè)備一旦發(fā)生故障，將造成信號系統(tǒng)不能正常聯(lián)動，這會直接影響列車的運營效率。本文針對廣珠城際鐵路運行過程中的各類故障進(jìn)行了分析。

2.1 因屏蔽門故障造成列車緊急制動停車

因屏蔽門故障造成列車緊急制動停車的原因有兩個，原因一，屏蔽門電磁鎖設(shè)計不合理：電磁鎖鎖舌的運動方向與受外力引起門晃動的方向一致，一旦受到外力（如列車運行中產(chǎn)生的負(fù)壓作用于門扇等）作用，容易使手動解鎖頂桿與電磁鎖芯觸碰，導(dǎo)致電磁鎖誤觸發(fā)，從而打斷安全回路。原因二，屏蔽門導(dǎo)軌設(shè)計不合理：屏蔽門導(dǎo)軌只有一個定位輪，且輪和軌之間的間隙沒有要求，導(dǎo)致門體晃動大，由此引起底座安裝松動、門錯位、電磁鎖移動等問題，導(dǎo)致門狀態(tài)不穩(wěn)定。

2.2 因旅客誤動作或異物卡滯屏蔽門造成打斷信號而延誤列車

主要原因為旅客上、下車不及時、搬運行李過多，在屏蔽門關(guān)閉后人為手動拉動屏蔽門而打斷屏蔽門安全回路，從而打斷列車信號以保證人身安全，或煙盒等異物卡住屏蔽門使門關(guān)不上而打斷信號，打斷列車信號后須重新恢復(fù)信號而導(dǎo)致列車延誤。

2.3 因車載設(shè)備故障或其他原因致使屏蔽門系統(tǒng)未收到開關(guān)門信號而延誤列車

主要原因為開通初期車載設(shè)備或無線傳輸設(shè)備問題或列車停車未對位而引起開關(guān)門信號不能正常傳輸?shù)狡帘伍T系統(tǒng)，致使屏蔽門系統(tǒng)無法自動開關(guān)門改為手動而延誤列車。

2.4 因屏蔽門自身原因?qū)е玛P(guān)門不到位、致使安全回路未導(dǎo)通而打斷列車信號延誤列車

發(fā)生此類問題具體表現(xiàn)為：關(guān)門不到位、障礙物報警、開門告警、電磁鎖故障等。

主要原因為：

（1）產(chǎn)品本身質(zhì)量原因，如電磁鎖故障、DCU 控制器故障、電機故障等；

（2）質(zhì)保期內(nèi)定期保養(yǎng)不到位，如屏蔽門底座安裝松動導(dǎo)致的故障、皮帶調(diào)整不當(dāng)造成的關(guān)門力減小故障、接線松動、門卡滯造成的故障等；

（3）受天氣原因影響造成的故障，如大風(fēng)天氣大量塵土進(jìn)入滑動導(dǎo)軌導(dǎo)致的關(guān)門遇阻故障、冷熱轉(zhuǎn)換天氣時皮帶熱脹冷縮造成的皮帶松動故障。

3 結(jié)語

屏蔽門的運用對保證旅客列車運行安全、保障旅客人身安全起到了較大的作用，只有充分地了解屏蔽門系統(tǒng)的構(gòu)成，且熟練地掌握電氣控制系統(tǒng)各種常見故障的處理方法，才能降低故障發(fā)生的概率。這就需要相關(guān)從業(yè)人員切實保證電氣控制系統(tǒng)的整體性和可靠性，進(jìn)而在一定程度上提高城際鐵路的服務(wù)水平。同時，還需專業(yè)科研人員加強對屏蔽門系統(tǒng)的研究，不斷提高電氣控制系統(tǒng)的核心水平，推動行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。