軌道交通車站站臺門核心電氣設(shè)備分析

方小晴

摘要：城市軌道交通車站站臺門設(shè)備主要由站臺門體機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)三部分構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)作為站臺門設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，對站臺門系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性起著極其重要的作用。本文通過對軌道交通車站站臺門核心電氣設(shè)備的分析和對比，提出若干合理化建議。

關(guān)鍵詞：軌道交通;站臺門;核心電氣

1城市軌道交通車站站臺門核心電氣設(shè)備組成

站臺門控制系統(tǒng)作為站臺門設(shè)備的核心，主要由中央控制單元（PEDC）、站臺端頭控制盤（PSL）、車站綜合控制盤（IBP）、站臺滑動門門機控制器（DCU）及執(zhí)行電機、電磁鎖、工控機（內(nèi)含監(jiān)視系統(tǒng)）（MMS）、輸入/輸出模塊、聲光報警裝置和現(xiàn)場冗余總線網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，完成對整個車站站臺門的實時控制與監(jiān)視。站臺門控制系統(tǒng)接收來自信號系統(tǒng)（SIG）的開關(guān)門指令，反饋給SIG關(guān)閉鎖緊信息，并將所有的實時監(jiān)控信息上傳至其上位機（主控系統(tǒng)）。

1.1站臺門電氣設(shè)備

1.1.1傳動系統(tǒng)

該系統(tǒng)由電機、減速器、傳動輪、及皮帶組成，驅(qū)動電機采用中置方式，位于門機梁中部，減速器將電機旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)向90度。兩個主動輪直接固定在減速器輸出軸上，通過同步齒形皮帶和從動輪連接，滑動門掛在同步齒形帶上，由同步齒形帶（傳動皮帶）帶動滑動門作同步運動。

1.1.2電機及減速器

電機采用德國進口德恩科直流無刷電機BG65×75（42V），額定功率189 W，額定轉(zhuǎn)矩0.4 N·m，電機選型主要考慮的因素除了電機的參數(shù)外，還應(yīng)重點參考滑動門打開時的運行阻力，除了包括滑動門重力在運行導(dǎo)軌上的阻力外，還包括水平方向風荷載下，門檻與滑動門導(dǎo)靴的阻力，導(dǎo)軌和掛輪的阻力。

減速器選用Alcatel Dunkermotoren公司與電機配套的渦輪渦桿式SG80減速器，減速比為10∶1。電機輸出軸連接減速器輸入軸，帶齒滑輪裝配在減速器輸出軸上，將電機旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)向90度。主動輪直接固定在減速器輸出軸上，通過同步齒形皮帶和從動輪連接，滑動門掛在傳動皮帶上，由傳動皮帶帶動滑動門作同步運動。

1.1.3皮帶

傳動皮帶采用重載圓形齒皮帶，采用耐磨、阻燃、低煙、無毒材料，抗拉體強度高，受載后變形小，能保持齒的節(jié)距不變，傳動比準確，傳動平穩(wěn)，速度快，噪音小，不需潤滑，清潔維護簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，張緊力和壓軸力小，耐摩擦，效率高達98%～99%，并具有皮帶張緊力的調(diào)節(jié)功能，以消除皮帶打滑的隱患。

1.2控制系統(tǒng)

1.2.1中央控制單元（PEDC）

每個車站配置兩套邏輯控制單元，每套均配置與信號系統(tǒng)的接口、與就地控制盤（PSL）的接口、與車站控制室IBP盤接口的繼電器組。接口設(shè)備相互獨立，設(shè)備不能互用，在接收到SIG傳來的開/關(guān)門的關(guān)鍵命令后，正確地控制相應(yīng)門單元進行動作。

PEDC控制板為控制車站一側(cè)站臺所有DCU的核心部件，外部接口指令都通過硬線連接到PEDC板卡，根據(jù)接口指令的優(yōu)先級，PEDC發(fā)送命令到ASD。PSC柜內(nèi)安裝有2塊PEDC板卡，分別對應(yīng)上行方向和下行方向的PSD。每塊PEDC板卡設(shè)有冗余控制芯片（CPLD），所有輸入和輸出都同時連接到兩個CPLD。當主CPLD工作正常時，輸出由其邏輯輸出驅(qū)動，從機CPLD處于待機狀態(tài)，;如果主機與從機的通信停止，從機CPLD將會被激活，外部輸出由從機CPLD驅(qū)動。

PEDC輸出繼電器采用德國進口的Hengstler安全繼電器H-480，機械壽命可達1 000萬次。值得一提的是為了滿足在PEDC故障以后，IBP能應(yīng)急操作上、下行滑動門，還在PSC柜里單獨搭建了一套繼電器組來實現(xiàn)此功能，增加了PEDC的可靠性。

1.2.2門機控制器（DCU）

DCU是現(xiàn)場門控單元，執(zhí)行來自遠端和就地的控制命令，并將收集來的門單元信息發(fā)送給PSC;同時，DCU也是滑動門電機的監(jiān)控裝置，每個滑動門單元均配置一個DCU。DCU由CPU、存儲單元、驅(qū)動控制單元及相關(guān)軟件等組成，DCU的微處理器采用arm架構(gòu)的STM32芯片，微處理器根據(jù)門的位置，按照設(shè)定的速度曲線發(fā)出脈寬調(diào)制信號，通過IGBT以脈寬調(diào)制（PWM）方式控制電機的電流，克服滑動門運動時產(chǎn)生的摩擦力及慣性力而帶動滑動門開門/關(guān)門。DCU內(nèi)存儲了一條開門速度曲線和一條關(guān)門速度曲線，將按照開門/關(guān)門速度曲線對電機進行速度控制。

1.2.3就地控制盒（LCB）

LCB是安裝在滑動門附近用于就地控制滑動門的就地控制裝置，用來單獨對本道滑動門進行開關(guān)門操作。LCB安裝在滑動門門楣下方，方便工作人員操作。LCB設(shè)“自動、手動關(guān)、手動開、隔離”4位鑰匙開關(guān)，鑰匙從“自動”位順時針旋轉(zhuǎn)45°為“手動關(guān)”位，再順時針旋轉(zhuǎn)45°為“手動開”位;從“手動開”不能直接旋轉(zhuǎn)至“隔離”位;從“自動”位逆時針旋轉(zhuǎn)45°為“隔離”位，鑰匙可在任意位置拔出。

1.2.4電磁鎖

電磁鎖是站臺門系統(tǒng)最重要的部件之一，往往決定了站臺門系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。電磁鎖由鎖機構(gòu)、電磁鐵、行程開關(guān)組成，電磁鎖由鎖軸帶動鎖機構(gòu)上下往復(fù)運動完成鎖閉與解鎖動作。

2站臺門設(shè)備分析

（1）用就地控制盒開、關(guān)滑動門：當站臺上的個別滑動門發(fā)生故障無法自動打開時，站臺工作人員可在站臺側(cè)操作門體上方的就地控制盒開關(guān)滑動門。（2）當個別滑動門發(fā)生故障，且使用就地控制盒也無法打開時，站臺工作人員根據(jù)需要，也可在站臺側(cè)用專用鑰匙打開滑動門。過程見圖3手動解鎖流程圖。（3）站臺工作人員還可以根據(jù)需要，在站臺側(cè)用專用鑰匙打開應(yīng)急門和端頭門，但打開應(yīng)急門時必須確認行車安全，當站臺區(qū)域沒有列車，或列車雖在站臺區(qū)域但沒有完全停穩(wěn)的情況下，禁止打開應(yīng)急門。（4）在軌道側(cè)可用手動方式打開屏蔽門[3]，打開方式有以下幾種：1在軌道側(cè)可用滑動門上的開門推桿打開滑動門（當滑動門發(fā)生故障無法開門時）。2在軌道側(cè)操作應(yīng)急門上的開門推桿打開應(yīng)急門（當發(fā)生列車停位不準等非正常情況，乘客無法通過滑動門下車時，乘客可在應(yīng)急門上推動開門推桿，手動打開應(yīng)急門，向車站疏散）。3 在軌道側(cè)操作端頭門上的開門推桿打開端頭門（當隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)需要在隧道內(nèi)停車時，乘客將從車廂疏散到隧道內(nèi)，乘客可通過設(shè)置在端頭門上的開門推桿打開端頭門，并通過端頭門進入站臺）。（5）屏蔽門控制的優(yōu)先級，屏蔽門系統(tǒng)車站級控制優(yōu)先于站臺級控制，站臺級控制優(yōu)先于系統(tǒng)級控制。就地級控制是當發(fā)生緊急情況時的控 制方式，該種操作控制的權(quán)限最高，不受其它控制方式的優(yōu)先級權(quán)限影響。

3結(jié)語

站臺門是集網(wǎng)絡(luò)、機械和自動控制等技術(shù)于一體的機電設(shè)備，行業(yè)內(nèi)的站臺門產(chǎn)品模型都大同小異，但細節(jié)上的設(shè)計各有長短。通過對站臺門核心系統(tǒng)的分析，結(jié)合施工現(xiàn)場安裝情況和運營經(jīng)驗，為站臺門核心系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供一些思路與方向。

參考文獻：

[1]陳韶章.地下鐵道站臺屏蔽門系統(tǒng)[M].北京：科學出版社，2005.

[2]中華人民共和國建設(shè)部.城市軌道交通站臺屏蔽門：CJ/T236—2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[4]王冬勇，陳曦，呂彥楠，等.基于二階錐規(guī)劃理論的有限元強度折減法及應(yīng)用[J].巖土工程學報，2019（3）：457-465.