屏蔽門與列車門開關(guān)同步性測量方法探討

曲澤超， 李兆君， 趙 晗

(鄭州市軌道交通有限公司 運(yùn)營分公司 河南鄭州， 450015)

?

屏蔽門與列車門開關(guān)同步性測量方法探討

曲澤超， 李兆君， 趙 晗

(鄭州市軌道交通有限公司 運(yùn)營分公司 河南鄭州， 450015)

介紹地鐵屏蔽門與列車門的開關(guān)時(shí)序，闡述了屏蔽門與列車門同步性測量方法，通過模擬示例圖分析，最終得出兩種測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際測試提供了理論依據(jù)。

屏蔽門； 列車門； 同步性； 時(shí)序

屏蔽門系統(tǒng)是現(xiàn)代化地鐵的必備設(shè)施，它沿地鐵站臺(tái)邊緣設(shè)置，將列車與地鐵站臺(tái)候車區(qū)隔離，避免了人或物落入軌道和非法進(jìn)入軌道，杜絕安全事故的發(fā)生。由于涉及到乘客上下車的安全問題，屏蔽門通常會(huì)與信號(hào)系統(tǒng)有相互的接口，通過一套相應(yīng)的機(jī)制保證屏蔽門的安全。在與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的情況下，列車門與屏蔽門的同步性一直是很多地鐵城市討論的焦點(diǎn)，目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在簡述同步性的基礎(chǔ)上，著重探討屏蔽門與列車門開關(guān)同步性的測量方法。

1 列車門、屏蔽門開門過程

在信號(hào)系統(tǒng)控制下，列車門和屏蔽門的開門過程如下。

(1)列車到達(dá)站臺(tái)。列車停在信號(hào)系統(tǒng)的停車窗內(nèi)，確認(rèn)對(duì)齊站臺(tái)。

(2)信號(hào)車載設(shè)備向車輛設(shè)備發(fā)出車門打開允許命令，并發(fā)出命令給車載控制器打開列車門；同時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備發(fā)出命令給信號(hào)系統(tǒng)軌旁設(shè)備，在接到信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備命令，軌旁設(shè)備通過硬件接口(區(qū)域控制器和聯(lián)鎖)，向屏蔽門控制器發(fā)出使能和開門命令，打開屏蔽門。

列車門與屏蔽門的開啟一般時(shí)序如圖1所示。

2 列車門、屏蔽門關(guān)門過程

在信號(hào)系統(tǒng)控制下，列車門和屏蔽門的關(guān)門過程如下：

(1)列車門的關(guān)閉由司機(jī)按下關(guān)閉左、右車門按鈕發(fā)起。

(2)當(dāng)檢測到司機(jī)發(fā)出的關(guān)閉車門請(qǐng)求后，信號(hào)車載設(shè)備將向信號(hào)軌旁設(shè)備發(fā)出命令要求關(guān)閉屏蔽門，信號(hào)軌旁設(shè)備隨后向屏蔽門控制器發(fā)出命令關(guān)閉并禁用屏蔽門。當(dāng)信號(hào)車載設(shè)備檢測到列車門與屏蔽門均關(guān)閉并鎖緊后，將允許列車離站。

圖1 列車門、屏蔽門開啟一般時(shí)序

列車門與屏蔽門的關(guān)閉一般時(shí)序如圖2所示。

圖2 列車門、屏蔽門關(guān)閉一般時(shí)序

3 列車門、屏蔽門同步性測量方法

為了測量列車門與屏蔽門開關(guān)同步性，給出了兩種方法：振動(dòng)加速度計(jì)測量法、非接觸式光電傳感器測量法。

3.1 振動(dòng)加速度計(jì)測量法

在地鐵屏蔽門和列車門上分別安裝固定一個(gè)振動(dòng)加速度計(jì)，加速度計(jì)的信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的兩個(gè)通道。當(dāng)給出開閉命令后，屏蔽門和列車門會(huì)由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，引起門體的振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)由加速度計(jì)所拾取，并輸入到采集系統(tǒng)。測量示意圖見圖3。

圖3 加速度計(jì)法測量示意圖

在屏蔽門和列車門的動(dòng)作過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一直進(jìn)行高速不間斷數(shù)據(jù)采集，采樣率為200 kHz。產(chǎn)生的兩個(gè)加速度信號(hào)示意圖見圖4。

圖4 振動(dòng)加速度信號(hào)示例圖

從兩個(gè)加速度計(jì)的時(shí)域信號(hào)來看，這兩個(gè)信號(hào)從零開始變大并持續(xù)振動(dòng)，如果屏蔽門和列車門不是同時(shí)啟動(dòng)的，非零振動(dòng)信號(hào)的起始時(shí)刻不同。如何求出這兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差，可以按照以下3種方法進(jìn)行計(jì)算：時(shí)域波形對(duì)比法、互相關(guān)分析法、基于相位變換加權(quán)廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法。

(1)時(shí)域波形對(duì)比法

從圖5時(shí)域波形圖可以直接計(jì)算兩振動(dòng)加速度信號(hào)變大的起始時(shí)間差，這種方法優(yōu)點(diǎn)是讀取方便，不需要相關(guān)計(jì)算，不足之處是精度不高。

(2)互相關(guān)分析法

信號(hào)x1(n)與x2(n)的互相關(guān)函數(shù)定義為

利用互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，找到Rx1x2(m)最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，就是兩信號(hào)的時(shí)間差。也即屏蔽門和列車門的啟閉時(shí)間差，見圖6及圖7所示。

圖5 加速度信號(hào)放大圖

圖6 互相關(guān)函數(shù)曲線示意圖

圖7 最大值對(duì)應(yīng)時(shí)間差放大圖

(3)基于相位變換加權(quán)廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(GCC-PHAT)

通過對(duì)兩信號(hào)進(jìn)行互功率譜分析，并在頻域內(nèi)進(jìn)行加權(quán)，來對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行白化處理，增強(qiáng)信號(hào)中信噪比較高的頻率成分，來抑制噪聲的影響，再反變換到時(shí)域，得到兩信號(hào)的廣義互相關(guān)函數(shù)，再取模的倒數(shù)，最后得出GCC-PHAT函數(shù)。效果示例圖見圖8所示，由最大值可以確定屏蔽門與列車門啟閉的時(shí)間差。

圖8 GCC-PHAT函數(shù)示例圖

3.2 非接觸式光電傳感器測量法

在屏蔽門和列車門上分別粘貼反光條，將光電傳感器固定在立柱支架上，見圖9所示。在門體靜止時(shí)，光電傳感器正對(duì)反光條，這時(shí)，光電傳感器發(fā)出的是高電平，當(dāng)發(fā)出車門啟動(dòng)命令后，反光條會(huì)隨著門體移開，光電傳感器不再跟反光條正對(duì)，此時(shí)光電傳感器發(fā)出的是低電平。由高低電平的過渡時(shí)刻的差值，可以確定兩門動(dòng)作的時(shí)間差。測量示意圖見圖10所示。

圖9 非接觸式光電傳感器測量示意圖

圖10 光電傳感器測量示例圖

4 結(jié)束語

分析兩種同步性測量方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)，可結(jié)合兩種測量方法，進(jìn)行現(xiàn)場測量，取長補(bǔ)短，最終可以得出一套合理科學(xué)的測量方法。

[1] 童 偉.信號(hào)系統(tǒng)控制下的車門與屏蔽門的同步[J]. 鐵路通信信號(hào)工程技術(shù), 2013, 10( 5): 72-74.

[2] 金碧筠,周巧蓮. 列車車門及站臺(tái)屏蔽門的開/關(guān)門時(shí)序研究[J].城市軌道交通研究, 2013, (08):86-91.

[3] 張楚潘,郜洪民.車站屏蔽門與列車車門聯(lián)動(dòng)優(yōu)化控制方案研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通, 2008, (04):16-18.

[4] 王新宇.地鐵站臺(tái)屏蔽門與列車客室車門不能同步打開的原因分析[J].電力機(jī)車與城軌車輛, 2006, (4):78.

[5] 盧昌儀.防止地鐵屏蔽門與列車間隙夾人的方案[J].都市快軌交通, 2008, (05):82.

[6] 王順濤.廣州地鐵3號(hào)線ATO模式下的列車控制[J].鐵道通信信號(hào), 2009, (02):23.

[7] 孫增田. 屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用前景[J]. 都市快軌交通, 2005, (02):18-19.

[8] 劉承東.屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究, 2000, (01):25-27.

[9] 何泳斌,周劍斌,張大華.信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)接口控制的設(shè)計(jì)分析[J].城市軌道交通研究, 2005, (02):28.

[10] 舒 蕾,陳 千,王江濤. 地鐵屏蔽門和車門聯(lián)動(dòng)危險(xiǎn)傾向性分析[J]. 都市快軌交通, 2010, (06):44-48.

Discussion on Synchronization Measuring Method of Platform Door and Train Door

QUZechao,LIZhaojun,ZHAOHan

(Operating Company, Zhengzhou Rail Transit Co., Ltd., Zhengzhou 450015 Henan, China)

This paper introduces the opening and closing timing of subway platform door and train door, and describes the synchronization measuring method for platform door and train door. Through the simulation example diagram analysis, the advantages and disadvantages of two test methods are obtained, which can provide the theoretical foundation for the practical test.

platform door; train door; synchronization; timing

1008-7842 (2015) 03-0124-03

??)男，工程師(

2014-11-14)

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.03.30