地鐵屏蔽門系統自動控制多點性探討

沈宇雄

（深圳市地鐵集團有限公司，廣東 深圳 518000）

地鐵屏蔽門系統自動控制多點性探討

沈宇雄

（深圳市地鐵集團有限公司，廣東 深圳 518000）

地鐵屏蔽門自動控制系統復雜，涉及的學科眾多，本文通過對地鐵車站屏蔽門自動控制系統的結構組成以及軟硬件設計探討，研究了屏蔽門自動控制系統在地鐵的應用與實現。

屏蔽門；系統；自動控制；探討

地鐵屏蔽門是一項綜合性高科技產品，其將站臺和列車運行區域分割開來，通過控制系統實現自動開啟關閉控制功能，使用地鐵屏蔽門一方面可以有效減少空氣對流造成的站臺冷熱氣的流失，另一方面有效保障了乘客安全，由此可知地鐵屏蔽門系統的重要性。實踐表明，屏蔽門自動控制系統在地鐵車站中的應用符合安全性及高精度要求。

1 地鐵屏蔽門系統自動控制系統探討

（1）地鐵屏蔽門系統自動控制系統概述。地鐵車站屏蔽門是一種借助于控制系統實現自動關閉的新產品，通過將站臺與列車運行區間的分隔，可以有效削弱空氣對流影響下的冷熱氣流失問題，最大程度保證乘客的進出站安全，同時可以降低列車運行中的噪聲，可節約空調設備30%的冷負荷，具有很好的節能效果。本文地鐵屏蔽門自動系統研究主要包括其各個重要組成部分，即門控單元DCU、就地借口盤PSL、中央接口盤PSC等等。就地接口盤和中央接口盤以及門控單元之間使用的連接方式是硬線連接，中央接口盤與門控單元之間采用控制器局域網絡CAN現場總線實現通信，其系統結構簡圖如圖1所示。

圖1

在圖1中可知，地鐵屏蔽門自動開關功能的實現通常是由信號系統控制的，信號系統將“開門”、“關門”的控制命令傳送到屏蔽門系統，且該命令持續到下一次改變門狀態命令時終止。同時，屏蔽門系統會向信號系統提供PSD開關門狀態信息，并持續到下一次改變門狀態命令時終止。若屏蔽門系統出現故障，會將“互鎖解除”信息發送到信號系統，破除二者之間的互鎖關系。（2）地鐵屏蔽門系統自動控制系統功能探討。在地鐵屏蔽門系統自動控制系統中的功能應用主要包括兩大塊，一是控制功能，二是監視功能。屏蔽門自動控制系統功能主要包括系統級控制SIG、站臺級控制 PSL、手動操作控制及火災模式控制IBP，其中手動操作控制優先級最高，系統級最低，當優先級操作完成后方可進行其他低級別操作。系統級控制是在正常運行模式下通過信號系統SIG直接控制屏蔽門的方式，當列車到站并在規定誤差范圍內停車時，屏蔽門每側單元控制器PEDC通過 DCU來實時控制屏蔽門，二者之間采用的硬線連接方式，PEDC發送給通號系統的所有門關閉且鎖緊命令和互鎖解除命令；通號系統發送給PEDC的開門命令和關門命令。站臺級控制是通過人工操作方式在站臺的就地控制盤PSL上控制屏蔽門的開關。手動操作控制是由站臺工作人員通過“專用鑰匙”或乘客通過“開門把手”來控制故障的屏蔽門方式。火災模式控制是在列車發生火災時，由車站工作人員利用應急后備盤IBP來控制屏蔽門的方式。地鐵屏蔽門系統監視功能中站臺每側的屏蔽門單元中的各設備狀態信息會通過CAN 總線傳輸到相應的屏蔽門控制子系統的 PSC 上，并通過個人計算機終端從 PSC 上獲取監視設備的運行狀態。屏蔽門正常或故障狀態信息會借助于電纜或光纜通道由 PSC 傳輸到機電設備控制系統EMCS ，EMCS 會實時顯示屏蔽門狀態及故障情況，通過EMCS 系統的車站控制室工作站就能夠查詢到屏蔽門的工作狀態，并進行故障報警提示，還可生成列車運營月報及故障記錄。

2 地鐵屏蔽門系統自動控制系統結構探討

屏蔽門控制系統主要由主控機、端頭控制盒、門控器、聲光告警裝置、就地控制盒、操作告警盤及總線網絡組成，如圖2地鐵屏蔽門的控制系統結構體系圖所示。（1）地鐵屏蔽門系統自動控制系統主控機。主控機為信號系統、機電設備監控系統、門控器等提供接口連接，主要功能是通過兩個部分來實現：①命令處理系統由機電模塊組成，主要處理控制命令及重要狀態信息, 包括遠程開/關門命令、端頭控制命令、“互鎖解除”等各種信號；②監視系統，主要處理屏蔽門系統及單個門的報警/狀態/事件信息，并發送信息到相關的監控點。（2）地鐵屏蔽門系統自動控制系統門控器。每一個屏蔽門單元都有一個門控器PDEC，門控器與監視系統之間的通信是通過使用數據傳輸網絡總線來實現的。主監控系統能辨別每個門控器的地址，并從門控器處獲取信息。PEDC門控器的功能主要有三種，分別是接收通號系統的開關門命令，經過邏輯處理后向門控器（DCU）發出使能命令和開關命令。另外就是與車站綜合監控系統（ISCS）和DCU通信，記錄運行信息和故障信息。還有一種就是驅動綜合后備控制盤（IBP）、就地控制盤（PSL）等的發光二極管顯示。開、關門功能判斷，當PEDC門控器接收到通號系統發出的開門命令后，其控制邏輯電路向DCU發出使能和開門命令，所有滑動門打開。（3）地鐵屏蔽門系統自動控制系統操作報警盤。操作報警盤顯示各檔屏蔽門的開關狀態和故障與否， 車站控制室內的操作報警盤還具有在緊急狀態下， 對各側屏蔽門的開關功能。設在站臺監視亭內的操作報警盤不設置對屏蔽門的控制功能。

圖2

3 地鐵屏蔽門系統自動控制系統電源模塊設計探討

地鐵屏蔽門系統自動控制系統硬件結構主要包括電源模塊、控制模塊及驅動模塊三部分。地鐵屏蔽門系統自動控制系統電源模塊設計采用雙輸入電源方式，由兩個外接電源分別將低壓交流電轉換成48V以及12V的直流電壓，供系統使用。然后在不同電壓的變換下得到各功能模塊所需電源。實際上，屏蔽門控制系統用到的都是小功率電源，具體包括由輸入電源48V提供的逆變電路電源；由控制器內電平變換電路產生的5V提供的光耦、控制面板電源；由基準電壓變換電路產生的1.8V提供的ARM7微控制器LPC2129 的內核供電電源與內部電路電源，由基準電壓變換電路產生的3.3V提供的CPLD電源、ARM 7微控制器LPC2129內部AD 轉換器基準電壓及其他數字邏輯電路電源。

4 地鐵屏蔽門系統自動控制系統軟件設計探討

地鐵車站屏蔽門控制系統軟件設計的基本思路是通過巡檢方法來檢測各輸入端口，在檢測到相應狀態信號時做出相應處理。而重要信號的檢測則采取的是定時中斷方式，可在規定的時間段內對重要信號進行自動檢測。軟件系統主要包括PID 算法、CAN總線程序、系統初始化程序、開關門過程控制程序、門寬參數自學習程序、屏蔽門控制任務程序等。地鐵車站屏蔽門控制系統上電復位后進行初始化，然后執行門寬參數自學習程序。若系統出現故障會顯示故障位置及狀態，若系統正常則可以正常運行；若系統運行過程中遇到障礙物，防擠壓程序會自動識別并提示與處理該問題；若未遇到故障，電流采樣、串口通信、CAN 總線通信及狀態顯示都會正常運行，并可實現正常的PID 控制及手動操作信號檢測，進一步保障系統的正常運行。

5 結語

本文通過對地鐵車站屏蔽門自動控制系統的結構組成以及軟硬件設計探討，研究了屏蔽門自動控制系統在地鐵的應用與實現，將一個復雜的自動化屏蔽門系統完整的展現出來。

[1]彭昶.南京地鐵一號線南延線綜合監控系統集成模式[J].電氣化鐵道,2015,1:35-37.

TP273

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1671-0711（2017）05（下）-0141-02