一种基于C#语言的地铁客室车门系统检修软件设计

胡继珍 巩文东 巩长义 刘 铮

(1.IFE-威奥轨道车辆门系统(青岛)有限公司工程部 山东 青岛 266108；2.山东职业学院城市轨道学院 山东 济南 250304；3.青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部 山东 青岛 266061)

0 引言

当前地铁车辆的检修以定期检修为主，检查和检修相结合的综合检修制度，即计划性检修制度[1]。在地铁车辆的双周检、三月检、年检规程中，检修内容包括客室门功能检测和相关信号的状态检测，当前的检修方法为人工检查，检修人员按照检修作业内容表逐项检查并记录，并将表格存档。本文设计的客室门系统检修软件可方便用于双周检、三月检、年检过程中对客室车门系统的检查，替代部分人工作业，提高客室车门检修的效率和准确度。

1 客室车门控制原理及检修作业要求

青岛某地铁客室车门系统主要由电机驱动机构、门扇、紧急解锁装置、车门功能切除装置(隔离装置)、门控器等组成。车门控制原理如图1所示。门控器是车门系统的控制中心，主要功能是接收列车指令、控制车门动作、监控车门状态、安全防护、声光报警等。当满足开门条件时，软件激活安全继电器(SR)并发出解锁信号，此后电机驱动门扇打开[2]。

图1 车门系统的控制原理

地铁车辆检修规程中规定了客室门检修作业内容[3]，包括：检查客室门开关门功能及动作状况；检查客室门指示灯、蜂鸣器功能；检查车门外观，包括门页、门玻璃、紧急手柄；检查车门紧固件和车门止挡；检查手动开关门功能；检查自动开关门功能；检查障碍物探测功能；检查紧急解锁装置功能；检查门切除装置功能；检查门开关时间；检查开门止挡；检查V型尺寸等。

来自列车的控制指令包括集控开门信号、集控关门信号、零速信号、使能信号；车门区域的信号包括维护按钮、关闭限位开关、切除装置限位开关、紧急装置限位开关、编码信号、指示灯、蜂鸣器、解锁信号等；上述信号均为DC110 V数字信号。安全继电器SR激活信号和状态反馈信号为门控器内部数字信号；电机信号为0～72 V模拟信号；MVB/CAN/RS232为门控器的网络通信信号。门控器程序具备数据采样功能，以上所述信号均可存储在门控器内部，并可通过RS232调试端口发送出去。

客室门检修作业内容除了外观检查等需要目视的检查外，其他跟车门控制功能相关的内容均可通过检修软件实现自动检测。

2 车门检修软件通信协议设计

本文设计的检修软件，通过门控器的RS232调试端口，发送指令读取车门的状态数据，实现车门功能和信号状态的检查。可给门控器发送开门指令和关门指令，控制车门的打开和关闭，方便车门的检修作业。

需要读取的数据包括门控器输入输出端口数据、日期时间数据、电机电流数据、MVB/CAN网络通信数据等，车门数据只需要在检修时通过RS232端口发出，其他时间不需要发送。检修软件和门控器之间的数据通信协议设计为请求帧和应答帧，门控器收到请求帧时发出相应的数据。

2.1 请求数据帧

请求数据帧格式如下，请求数据帧由帧头、功能码、校验和、帧尾组成(见图2)。

帧头功能码校验和帧尾

检修软件根据不同的功能定义了不同的功能码，组成不同的请求数据帧。门控器收到请求数据帧后，根据功能码返回相应的车门数据。功能码定义如表1所示。

表1 请求帧数据格式定义

2.2 门控器数据帧

门控器收到请求故障历史数据的指令后，以文本形式逐条输出内存中记录的所有故障信息。每条信息包括故障代码、故障状态、产生时间等，门控器最多记录500条故障信息。故障信息数据格式如图3所示。门控器发出一次故障历史数据清单，不需要周期性循环发出。

图3 从门控器获取的故障信息

门控器收到开关门测试数据、电机曲线数据、网络通信数据的请求帧后，解析出数据帧中的功能码，再根据功能码将对应的车门数据封装成车门数据帧，并周期性地发出。车门数据帧数据格式如图4所示，其格式定义如表2所示。

帧头功能码数据1…数据N长度N校验和帧尾

表2 门控器数据帧格式定义

3 车门检修软件功能设计

车门检修软件设计以Visual Studio 2015为基础,采用C#语言编制，并结合Access数据库，实现数据的解析和存储。

门控器串口通信参数如下：波特率为9 600、数据位为8、停止位为1、无校验。检修软件自动识别电脑的串口号，并将串口参数设置为跟门控器串口参数一致。软件功能分页面显示，包括5个页面。

3.1 诊断历史记录

界面上的“读取HDS”按钮可以一键式读取门控器内部的历史故障数据，读取后将故障数据以列表的形式显示。

门控器返回的故障信息不包含故障的名称、优先级、功能级别信息，这些信息存储在配置文件中。检修软件启动时读取配置文件的内容，将配置文件中的故障信息存储在计算机内存中。

操作界面上的“读取HDS”按键后，检修软件发出故障历史数据请求帧，门控器接收到请求后将所有故障信息发给检修软件，检修软件将收到的故障信息存储为文件，所有故障数据存储完毕后，再从文件中逐行读取故障信息，并解析其中的故障代码、故障状态、故障时间，再以故障代码为查询条件，从内存中查询出故障的名称、优先级、功能级别，再将故障信息存储到Access数据库中的数据表单。故障信息解析完成后再将Access数据表单以表格的形式显示出来。表格中除了显示故障详细信息外，还可根据故障的优先级别显示为不同颜色，A类故障显示为红色，B类故障显示为黄色，用以提醒检修人员当前车门是否发生过严重故障。检修软件可将读取的故障历史信息数据保存为报告文件。图5为读取到的车门故障历史信息实例。图6为读取故障历史记录的程序流程。

图5 读取的车门故障历史记录

图6 读取故障历史记录流程

3.2 开关门过程测试

(1)实时显示车门信号模式

进入开关门测试页面即自动读取车门信号的实时状态，“开门按钮”可控制车门打开，“关门按钮”可控制车门关闭。

“开关门测试1”页面可实时显示车门信号的状态。“开关门测试2”页面显示车门打开时间、车门关闭时间、车门开度、内部安全继电器的激活时间和复位时间，车门区域红色指示灯和白色指示灯的状态，以及动态显示车门的实际打开位置。显示效果如图7所示。

图7 开关门测试页面

(2)车门状态检修模式

车门状态检修功能可用于检查车门的工作状态。检修之前车门处于关闭状态，点击“开始测试”按钮，车门自动打开，开门到位停止2 s后，再自动关闭。车门打开关闭一次循环过程中，门控器将采集到的输入输出信号状态发给检修软件，检修软件收到输入输出信号状态后将其显示到界面上；信号触发后界面上对应的图标保持为绿色状态，即使信号复位，信号图标仍然保持为绿色状态，可方便检修人员判断哪个信号无法触发；有些信号在开关门过程中不会触发，如紧急装置限位开关、隔离装置限位开关、服务按钮灯，这些信号需要单独手动操作以激活限位开关，限位开关成功触发后，对应图标显示为绿色。开门过程中门控器程序计算车门的打开时间、安全继电器的激活时间、车门的实际开度；关门过程中门控器程序计算车门的关闭时间、安全继电器的复位时间。如果开门时间为2.5～5 s,车门开度为1 250～1 450 mm，则程序判断为开门过程正常；如果关门时间为2.5～5 s,车门开度为零，则程序判断为关门过程正常；测试过程中界面右侧的文本框显示检查结果，并可将测试结果保存为报告。测试实例如图8所示。检修流程如图9所示。

图8 车门状态检修

图9 车门状态检修流程

3.3 电机检查

电机是车门控制系统的重要部件，车门的打开和关闭过程是由门控器驱动电机完成的，因此检修时有必要对电机的功能进行检测。在不同的车门开度，电机的电流值是不同的。对电机电流的检查主要是检测电流曲线的形状是否和基准参考电流一致，以及电流波形是否流畅。对于电流波形与基准电流差别比较大，或电流波形有毛刺的电机，需要更换为新电机。

开门过程和关门过程的电机曲线如图10所示。

图10 检查电机曲线

3.4 网络通信状态检查

青岛某地铁每个车厢内有8个车门，其中2个车门通过MVB网络跟列车通信，另外6个车门通过CAN网络跟2个主门控器通信。检修软件可以读取MVB信号状态和CAN网络通信状态，用于检测车门网络是否正常，测试实例如图11所示。

图11 网络状态检查

4 结束语

车辆检修工作任务繁杂，计算机技术的应用可以有效减少重复性的劳动，提高检修工作的技术水平。本文设计的车辆门检修软件已应用在青岛某地铁车辆的年检作业中，用于车门的功能检查和状态检查，既节约了人力成本，又提高了检修效率，具有一定的应用价值。