地铁屏蔽门系统自动控制多点性探讨

2017-06-05沈宇雄

中国设备工程 2017年10期

关键词：屏蔽门命令站台

沈宇雄

（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳 518000）

地铁屏蔽门系统自动控制多点性探讨

沈宇雄

（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳 518000）

地铁屏蔽门自动控制系统复杂，涉及的学科众多，本文通过对地铁车站屏蔽门自动控制系统的结构组成以及软硬件设计探讨，研究了屏蔽门自动控制系统在地铁的应用与实现。

屏蔽门；系统；自动控制；探讨

地铁屏蔽门是一项综合性高科技产品，其将站台和列车运行区域分割开来，通过控制系统实现自动开启关闭控制功能，使用地铁屏蔽门一方面可以有效减少空气对流造成的站台冷热气的流失，另一方面有效保障了乘客安全，由此可知地铁屏蔽门系统的重要性。实践表明，屏蔽门自动控制系统在地铁车站中的应用符合安全性及高精度要求。

1 地铁屏蔽门系统自动控制系统探讨

（1）地铁屏蔽门系统自动控制系统概述。地铁车站屏蔽门是一种借助于控制系统实现自动关闭的新产品，通过将站台与列车运行区间的分隔，可以有效削弱空气对流影响下的冷热气流失问题，最大程度保证乘客的进出站安全，同时可以降低列车运行中的噪声，可节约空调设备30%的冷负荷，具有很好的节能效果。本文地铁屏蔽门自动系统研究主要包括其各个重要组成部分，即门控单元DCU、就地借口盘PSL、中央接口盘PSC等等。就地接口盘和中央接口盘以及门控单元之间使用的连接方式是硬线连接，中央接口盘与门控单元之间采用控制器局域网络CAN现场总线实现通信，其系统结构简图如图1所示。

图1

在图1中可知，地铁屏蔽门自动开关功能的实现通常是由信号系统控制的，信号系统将“开门”、“关门”的控制命令传送到屏蔽门系统，且该命令持续到下一次改变门状态命令时终止。同时，屏蔽门系统会向信号系统提供PSD开关门状态信息，并持续到下一次改变门状态命令时终止。若屏蔽门系统出现故障，会将“互锁解除”信息发送到信号系统，破除二者之间的互锁关系。（2）地铁屏蔽门系统自动控制系统功能探讨。在地铁屏蔽门系统自动控制系统中的功能应用主要包括两大块，一是控制功能，二是监视功能。屏蔽门自动控制系统功能主要包括系统级控制SIG、站台级控制 PSL、手动操作控制及火灾模式控制IBP，其中手动操作控制优先级最高，系统级最低，当优先级操作完成后方可进行其他低级别操作。系统级控制是在正常运行模式下通过信号系统SIG直接控制屏蔽门的方式，当列车到站并在规定误差范围内停车时，屏蔽门每侧单元控制器PEDC通过 DCU来实时控制屏蔽门，二者之间采用的硬线连接方式，PEDC发送给通号系统的所有门关闭且锁紧命令和互锁解除命令；通号系统发送给PEDC的开门命令和关门命令。站台级控制是通过人工操作方式在站台的就地控制盘PSL上控制屏蔽门的开关。手动操作控制是由站台工作人员通过“专用钥匙”或乘客通过“开门把手”来控制故障的屏蔽门方式。火灾模式控制是在列车发生火灾时，由车站工作人员利用应急后备盘IBP来控制屏蔽门的方式。地铁屏蔽门系统监视功能中站台每侧的屏蔽门单元中的各设备状态信息会通过CAN 总线传输到相应的屏蔽门控制子系统的 PSC 上，并通过个人计算机终端从 PSC 上获取监视设备的运行状态。屏蔽门正常或故障状态信息会借助于电缆或光缆通道由 PSC 传输到机电设备控制系统EMCS ，EMCS 会实时显示屏蔽门状态及故障情况，通过EMCS 系统的车站控制室工作站就能够查询到屏蔽门的工作状态，并进行故障报警提示，还可生成列车运营月报及故障记录。

2 地铁屏蔽门系统自动控制系统结构探讨

屏蔽门控制系统主要由主控机、端头控制盒、门控器、声光告警装置、就地控制盒、操作告警盘及总线网络组成，如图2地铁屏蔽门的控制系统结构体系图所示。（1）地铁屏蔽门系统自动控制系统主控机。主控机为信号系统、机电设备监控系统、门控器等提供接口连接，主要功能是通过两个部分来实现：①命令处理系统由机电模块组成，主要处理控制命令及重要状态信息, 包括远程开/关门命令、端头控制命令、“互锁解除”等各种信号；②监视系统，主要处理屏蔽门系统及单个门的报警/状态/事件信息，并发送信息到相关的监控点。（2）地铁屏蔽门系统自动控制系统门控器。每一个屏蔽门单元都有一个门控器PDEC，门控器与监视系统之间的通信是通过使用数据传输网络总线来实现的。主监控系统能辨别每个门控器的地址，并从门控器处获取信息。PEDC门控器的功能主要有三种，分别是接收通号系统的开关门命令，经过逻辑处理后向门控器（DCU）发出使能命令和开关命令。另外就是与车站综合监控系统（ISCS）和DCU通信，记录运行信息和故障信息。还有一种就是驱动综合后备控制盘（IBP）、就地控制盘（PSL）等的发光二极管显示。开、关门功能判断，当PEDC门控器接收到通号系统发出的开门命令后，其控制逻辑电路向DCU发出使能和开门命令，所有滑动门打开。（3）地铁屏蔽门系统自动控制系统操作报警盘。操作报警盘显示各档屏蔽门的开关状态和故障与否，车站控制室内的操作报警盘还具有在紧急状态下，对各侧屏蔽门的开关功能。设在站台监视亭内的操作报警盘不设置对屏蔽门的控制功能。

图2

3 地铁屏蔽门系统自动控制系统电源模块设计探讨

地铁屏蔽门系统自动控制系统硬件结构主要包括电源模块、控制模块及驱动模块三部分。地铁屏蔽门系统自动控制系统电源模块设计采用双输入电源方式，由两个外接电源分别将低压交流电转换成48V以及12V的直流电压，供系统使用。然后在不同电压的变换下得到各功能模块所需电源。实际上，屏蔽门控制系统用到的都是小功率电源，具体包括由输入电源48V提供的逆变电路电源；由控制器内电平变换电路产生的5V提供的光耦、控制面板电源；由基准电压变换电路产生的1.8V提供的ARM7微控制器LPC2129 的内核供电电源与内部电路电源，由基准电压变换电路产生的3.3V提供的CPLD电源、ARM 7微控制器LPC2129内部AD 转换器基准电压及其他数字逻辑电路电源。

4 地铁屏蔽门系统自动控制系统软件设计探讨

地铁车站屏蔽门控制系统软件设计的基本思路是通过巡检方法来检测各输入端口，在检测到相应状态信号时做出相应处理。而重要信号的检测则采取的是定时中断方式，可在规定的时间段内对重要信号进行自动检测。软件系统主要包括PID 算法、CAN总线程序、系统初始化程序、开关门过程控制程序、门宽参数自学习程序、屏蔽门控制任务程序等。地铁车站屏蔽门控制系统上电复位后进行初始化，然后执行门宽参数自学习程序。若系统出现故障会显示故障位置及状态，若系统正常则可以正常运行；若系统运行过程中遇到障碍物，防挤压程序会自动识别并提示与处理该问题；若未遇到故障，电流采样、串口通信、CAN 总线通信及状态显示都会正常运行，并可实现正常的PID 控制及手动操作信号检测，进一步保障系统的正常运行。