(苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司)
摘要：基于地铁站台门控制系统的现有研究，对站台门的防夹检测装置进行优化．结合站台门控制系统的硬件模块构成，分别对门控单元（ＤＣＵ）站台门控制系统（ＰＳＣ）站台门就地控制盘（ＰＳＬ）、防夹探测模块和总线通信的功能进行研究，设计了一种具有多种防夹方式的地铁站台门控制系统．
关键词：站台门；防夹探测装置；控制系统
随着城市轨道交通的建设，地铁成为普遍的交通工具，相关技术也越来越成熟．地铁站台门是安装在乘车点边缘处的装置，用于阻隔乘车点处的乘客与地铁，避免乘客落入运行轨道，保证地铁正常运行．该装置的控制系统是多种学科的集合和统一，对模块间的信息传递速率、一致性、稳定性和电磁兼容性等方面要求都非常高．本文探讨了地铁站台门设备控制系统的优化。
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１ 控制系统硬件模块构成
地铁站台门的控制系统主要由ＤＣＵ、ＰＳＣ、ＰＳＬ、防夹探测装置以及PEDC等５个模块构成，５个模块之间采用了系统级控制、站台级控制和手动操作３种控制方式．系统级控制是基本控制方式，在没有特殊状况的情况下，系统接收到信号后自动开／关门．当系统级控制发生故障时，进行站台级操作，工作人员通过ＰＳＬ对站台门进行开／关门控制．地铁站台门均配有手动机械解锁装置，在发生故障的情况下，必须手动打开．以上操作中，手动操作优先级最高，系统级控制优先级最低．实际场景中，ＰＬＣ控制器由于可靠性高，方便调试和维护，应用范围很大．ＤＣＵ所用到的ＰＬＣ需要具备对电机驱动器的控制以及对防夹探测装置信号处理的能力，市场主流品牌的中小型ＰＬＣ均可满足要求，价格相对低廉．ＰＳＣ则需要大型ＰＬＣ来处理大量的ＤＣＵ反馈信号、列车信号以及统一调度的指令．ＰＳＬ可采用中小型ＰＬＣ与ＤＣＵ以及ＰＳＣ进行信息交互．各模块的ＰＬＣ采用总线通信协议来进行通信．本研究采用ＰＬＣ作为控制器，成本较低且易于实现，通过电机驱动器以及各个传感器模块共同实现防夹探测的功能，提出一种综合运用电机电流运行曲线、超声波探测、红外探测的防夹检测方法，该设计能够更好地完成防夹功能，提高系统的灵敏度、可靠性和稳定性．
２ 控制系统软件设计
２．１ ＤＣＵ功能研究与设计
ＤＣＵ内部采用桥式电路进行脉冲宽度调制（ＰＷＭ）斩波输出所需要的直流控制电压，对电机的控制方式为电流转速双闭环直流调速，主要用于接收来自ＰＳＣ与ＰＳＬ的控制信号以及来自站台门防夹探测装置的信号，处理后再反馈给ＰＳＣ和ＰＳＬ，并控制站台门进行防夹动作．控制流程设计如下：ＰＳＣ与ＰＳＬ下达开门指令后，ＤＣＵ执行预定的开门动作，控制站台门电机打开站台门，同时ＰＳＣ与ＰＳＬ开始计时；当ＰＳＣ与ＰＳＬ下达关闭地铁门的指令后，ＤＣＵ执行关门动作来控制站台门关闭．此时，若站台门防夹探测装置被触发，则执行预设的防夹动作，即控制站台门暂停关门动作，同时向站台控制器发送报警信息，提醒站台工作人员进行查看，此时控制器发出信号让站台门先打开一定的缝隙，等障碍物移除再继续进行关门动作；若关门成功则取消报警并向站台控制器反馈关门成功信号，若系统处于手动模式，则ＤＣＵ不受ＰＳＣ及ＰＳＬ的控制，可以通过站台侧站台门三角钥匙或站台轨行区侧开门把手，进行手动解锁，．ＤＣＵ的接口、逻辑、驱动等单元部件都可处理不同的信号，并互联通信 ，产生控制信号．逻辑单元监测速度，驱动单元监测电流，两个单元可以互相代替一段时间．但如果两个单元都发生故障，那电机将无法工作．地铁站台门系统对地铁的正常运行至关重要，由于ＰＳＣ与ＰＳＬ实现对地铁站台门系统的逻辑控制都需要用到ＤＣＵ模块，ＤＣＵ控制电机系统并使其正常工作，所以地铁站台门系统的ＤＣＵ模块是实现控制功能不可缺少的核心部件，直接影响地铁站台门的性能、功能及安全状况．
２．２ ＰＳＣ功能研究与设计
ＰＳＣ是一个接口装置，它可以通过信号系统自行操作开关门，完成两扇滑动门自行开／关门动作，主要用于接收双向列车到站信号以及开门指令并对站台两侧站台门的ＤＣＵ进行统一调度．ＰＳＣ能够装配在特定的地铁站台门系统的机柜房内，也能够和站台门系统的动力设备共同装配在站台门系统的设备房内．其控制流程为ＰＳＣ接收到列车入站信号后判断当前入站方向，当列车下达开门指令后，ＰＳＣ接收到指令并将指令下达给此方向的所有ＤＣＵ，ＤＣＵ再进行开门动作；当列车下达关门指令后，ＰＳＣ则下达关门指令给ＤＣＵ再进行关门动作．
２．３ ＰＳＬ功能研究与设计
ＰＳＬ的主要功能是为站台工作人员提供单侧站台门控制入口，ＰＳＬ设置在地铁车头门外，提供开关门相关控制键．当地铁没有完全与地铁站台门对齐时，需要列车司机手动对此方向的站台门发出指令，地铁则不向任何站台门的ＰＳＣ发送控制指令，由列车司机手动操作站台上的ＰＳＬ，即对ＤＣＵ进行手动控制．同时，在某个地铁站台门出现故障不能被完全关闭，从而导致地铁不能发车的情况下，工作人员可以使用ＰＳＬ解除地铁保护锁定，以保障地铁能够正常运行．
２．４ 防夹探测模块功能研究与设计
防夹探测模块主要功能在于给地铁站台门提供感知入口，保障地铁站台门安全可靠地运行，避免发生夹人等事故．探测方式有以下几种：安全光栅探测、站台门电机电流对比探测和超声波探测等．安全光栅探测是指持续发出的红外线，在光栅中间有障碍物阻挡红外线的发射与接收的情况下，红外保护装置发出报警信号．当光栅发出的红外线被人体或障碍物阻挡时，光栅向ＤＣＵ反馈０信号，表明在列车车厢与站台门之间存在障碍物，需要暂停关门指令．站台门电机电流对比探测是指利用站台门电机在运动过程中遇到障碍物时电机电流会陡然增加的特性．将正常工作状态时的曲线与当前探测到的工作曲线进行对比，从而判断当前站台门运行轨道中是否存在障碍物．超声波探测是指在站台门内侧（朝向站台一侧）安装超声波传感器，使用超声波测距的方式判断物体和站台门之间的距离，如果障碍物进入了超声波传感器的距离警戒范围内，则会触发报警并控制站台门进入防夹模式，此类探测方式主要针对发生乘客冲门的情形，能够起到一定的保护作用．
３ 结 语
本研究设计的控制系统以ＰＬＣ为控制器，由ＤＣＵ、ＰＳＣ、ＰＳＬ、防夹探测装置及看门狗电路等控制模块组成，达到了预期设计要求．随着城市轨道交通建设加快，地铁站台门的需求增加．相较于普通站台门，本研究采用的控制器具有较高的性价比，提出的控制方式流程与逻辑以及对于设备选型上的一些要求可以满足当前城市轨道交通对站台门的安全要求以及高效要求，对于保障城市轨道交通正常高效运行具有较大参考价值。
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论文作者:吴帅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/21
标签：站台论文; 地铁论文; 门控论文; 系统论文; 信号论文; 关门论文; 指令论文; 《电力设备》2018年第23期论文;