地鐵屏蔽門的作用及其應(yīng)用

田崑

摘要：隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵屏蔽門的研究也越來越多，對(duì)于如何有效提升地鐵屏蔽門的作用，許多學(xué)者都進(jìn)行了分析。本文主要總結(jié)分析了地鐵屏蔽門的具體作用特點(diǎn)，并對(duì)地鐵屏蔽門的應(yīng)用形式和應(yīng)用方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵屏蔽門；作用；應(yīng)用

一、地鐵屏蔽門的作用特點(diǎn)

地鐵屏蔽門是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、材料、電子和信息等學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品，使用于地鐵站臺(tái)。屏蔽門將站臺(tái)和列車運(yùn)行區(qū)域隔離開，并通過控制系統(tǒng)控制其自動(dòng)開啟。

（一）運(yùn)行安全

地鐵列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的活塞效應(yīng)，當(dāng)列車進(jìn)入站臺(tái)時(shí)會(huì)給站臺(tái)候車的乘客帶來被活塞風(fēng)吹吸的危險(xiǎn)。裝設(shè)屏蔽門后，由于站臺(tái)與隧道空間有屏蔽門隔離開來，只有當(dāng)列車停靠站臺(tái)，并且列車門與屏蔽門完全對(duì)正時(shí)，屏蔽門才同時(shí)打開，從而避免了乘客探頭張望和隨車奔跑的現(xiàn)象分?jǐn)?shù)，也避免了候車人員及物品意外跌落站臺(tái)軌道的危險(xiǎn)。

（二）節(jié)能環(huán)保

地鐵車站安裝全封閉式屏蔽門系統(tǒng)后，屏蔽門把隧道和車站隔成兩個(gè)空間，只有當(dāng)列車進(jìn)站開門后，屏蔽門才會(huì)打開。這樣可以阻擋隧道中列車行駛時(shí)帶來的巨大氣流，使候車乘客更加舒適；同時(shí)可以讓車站里的空氣不會(huì)流到隧道里去，對(duì)節(jié)能大有好處。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括電源模塊、控制模塊及驅(qū)動(dòng)模塊三部分：

（一）電源模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì)采用雙輸入電源方式，由2個(gè)外接電源分別將220V、50HZ的市電轉(zhuǎn)換成48V、12V直流電壓供系統(tǒng)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(shí)際上，屏蔽門控制系統(tǒng)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(nèi)電平變換電路產(chǎn)生的5V提供的光耦、控制面板電源；由基準(zhǔn)電壓變換電路產(chǎn)生的1.8V提供的ARM7微控制器LPC2129的內(nèi)核供電電源與內(nèi)部電路電源，由基準(zhǔn)電壓變換電路產(chǎn)生的3.3V提供的CPLD電源、ARM7微控制器LPC2129內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓及其他數(shù)字邏輯電路電源。

（二）控制模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制模塊主要包括ARM7微控制器LPC2129、看門狗電路、控制面板接口電路及外部存儲(chǔ)器等構(gòu)成。該模塊的主要功能就是接收系統(tǒng)信息，并控制屏蔽門根據(jù)既定程序執(zhí)行相應(yīng)操作。ARM7微控制器LPC2129是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，功耗低，包括2個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC、2路CAN及9個(gè)外部中斷器，具有實(shí)時(shí)仿真支持功能，可保障存儲(chǔ)器接口和加速結(jié)構(gòu)在最大始終速率狀態(tài)下運(yùn)行。它通過接收CPLDEPM240T100發(fā)送的電源電壓、門運(yùn)行速度、負(fù)載電流及電機(jī)轉(zhuǎn)子位置等信息產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，并將其傳輸?shù)紼PM240T100，進(jìn)而由EPM240T100輸出合適的驅(qū)動(dòng)邏輯電平到MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，最后由MOSFET驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制屏蔽門。

（三）驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)模塊主要包括CPLD、功率驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測(cè)電路及過流檢測(cè)電路。本系統(tǒng)脈沖分配電路選擇的是CPLDEPM240T100，單片機(jī)只需要輸出PWM信號(hào)、使能、轉(zhuǎn)動(dòng)方向，CPLD可以完成全部具體時(shí)序的產(chǎn)生任務(wù)，其優(yōu)勢(shì)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性與靈活性。本系統(tǒng)在產(chǎn)生PWM信號(hào)時(shí)通過微控制器輸出無刷直流電機(jī)反饋的三路轉(zhuǎn)子磁極位置信號(hào)、脈寬調(diào)制信號(hào)PWM以及電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)，由CPLD處理之后輸出六路PWM調(diào)制信號(hào)，并借助于驅(qū)動(dòng)電路與六個(gè)開關(guān)管實(shí)現(xiàn)連接，最終達(dá)到定額PWM和換相控制目的。但是，從CPLD內(nèi)輸出的PWM信號(hào)是TTL電平信號(hào)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)，需要借助于半導(dǎo)體功率驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，進(jìn)而達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。

速度檢測(cè)電路是借助于霍爾信號(hào)延時(shí)處理獲得的相等時(shí)間內(nèi)相差一定間隔電路信號(hào)傳輸?shù)紺PLD對(duì)電機(jī)位置信號(hào)的計(jì)數(shù)。過流檢測(cè)電路則是為保障屏蔽門控制系統(tǒng)運(yùn)行中的安全性，以防乘客被門擠到所設(shè)計(jì)的一種被動(dòng)安全保護(hù)模式，當(dāng)門道上存在障礙物或乘客經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)將門打開。過流保護(hù)通過將電流傳輸器輸出的采樣電流經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后輸入到微控制器，并在相應(yīng)計(jì)算分析的基礎(chǔ)上對(duì)屏蔽門控制系統(tǒng)的受阻情況進(jìn)行判斷。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

地鐵車站屏蔽門控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基本思路是通過巡檢方法來檢測(cè)各輸入端口，在檢測(cè)到相應(yīng)狀態(tài)信號(hào)時(shí)做出相應(yīng)處理。而重要信號(hào)的檢測(cè)則采取的是定時(shí)中斷方式，可在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)重要信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。軟件系統(tǒng)主要包括PID算法、CAN總線程序、系統(tǒng)初始化程序、開關(guān)門過程控制程序、門寬參數(shù)自學(xué)習(xí)程序、屏蔽門控制任務(wù)程序等，系統(tǒng)軟件主程序流程如圖1所示。

如圖1所示，系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)行初始化，然后執(zhí)行門寬參數(shù)自學(xué)習(xí)程序。若系統(tǒng)出現(xiàn)故障會(huì)顯示故障位置及狀態(tài)，若系統(tǒng)正常則可以正常運(yùn)行，若系統(tǒng)運(yùn)行過程中遇到障礙物，防擠壓程序會(huì)自動(dòng)識(shí)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(tài)顯示都會(huì)正常運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)正常的PID控制及手動(dòng)操作信號(hào)檢測(cè)，進(jìn)一步保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)地鐵屏蔽門的運(yùn)行，我們要思考其應(yīng)用的過程中所存在的具體的特點(diǎn)和作用，并進(jìn)一步思考如何提高屏蔽門的應(yīng)用水平，只有這樣才能夠提高地鐵屏蔽門的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]范貴慈.屏蔽門系統(tǒng)的構(gòu)成及其維護(hù)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2014（06）：59.