軌道交通車站站臺門核心電氣設備分析

方小晴

摘要：城市軌道交通車站站臺門設備主要由站臺門體機械系統、控制系統及電源系統三部分構成。控制系統作為站臺門設備的關鍵技術，對站臺門系統運行的穩定性、可靠性起著極其重要的作用。本文通過對軌道交通車站站臺門核心電氣設備的分析和對比，提出若干合理化建議。

關鍵詞：軌道交通;站臺門;核心電氣

1城市軌道交通車站站臺門核心電氣設備組成

站臺門控制系統作為站臺門設備的核心，主要由中央控制單元（PEDC）、站臺端頭控制盤（PSL）、車站綜合控制盤（IBP）、站臺滑動門門機控制器（DCU）及執行電機、電磁鎖、工控機（內含監視系統）（MMS）、輸入/輸出模塊、聲光報警裝置和現場冗余總線網絡等構成，完成對整個車站站臺門的實時控制與監視。站臺門控制系統接收來自信號系統（SIG）的開關門指令，反饋給SIG關閉鎖緊信息，并將所有的實時監控信息上傳至其上位機（主控系統）。

1.1站臺門電氣設備

1.1.1傳動系統

該系統由電機、減速器、傳動輪、及皮帶組成，驅動電機采用中置方式，位于門機梁中部，減速器將電機旋轉的方向轉向90度。兩個主動輪直接固定在減速器輸出軸上，通過同步齒形皮帶和從動輪連接，滑動門掛在同步齒形帶上，由同步齒形帶（傳動皮帶）帶動滑動門作同步運動。

1.1.2電機及減速器

電機采用德國進口德恩科直流無刷電機BG65×75（42V），額定功率189 W，額定轉矩0.4 N·m，電機選型主要考慮的因素除了電機的參數外，還應重點參考滑動門打開時的運行阻力，除了包括滑動門重力在運行導軌上的阻力外，還包括水平方向風荷載下，門檻與滑動門導靴的阻力，導軌和掛輪的阻力。

減速器選用Alcatel Dunkermotoren公司與電機配套的渦輪渦桿式SG80減速器，減速比為10∶1。電機輸出軸連接減速器輸入軸，帶齒滑輪裝配在減速器輸出軸上，將電機旋轉的方向轉向90度。主動輪直接固定在減速器輸出軸上，通過同步齒形皮帶和從動輪連接，滑動門掛在傳動皮帶上，由傳動皮帶帶動滑動門作同步運動。

1.1.3皮帶

傳動皮帶采用重載圓形齒皮帶，采用耐磨、阻燃、低煙、無毒材料，抗拉體強度高，受載后變形小，能保持齒的節距不變，傳動比準確，傳動平穩，速度快，噪音小，不需潤滑，清潔維護簡單，結構緊湊，張緊力和壓軸力小，耐摩擦，效率高達98%～99%，并具有皮帶張緊力的調節功能，以消除皮帶打滑的隱患。

1.2控制系統

1.2.1中央控制單元（PEDC）

每個車站配置兩套邏輯控制單元，每套均配置與信號系統的接口、與就地控制盤（PSL）的接口、與車站控制室IBP盤接口的繼電器組。接口設備相互獨立，設備不能互用，在接收到SIG傳來的開/關門的關鍵命令后，正確地控制相應門單元進行動作。

PEDC控制板為控制車站一側站臺所有DCU的核心部件，外部接口指令都通過硬線連接到PEDC板卡，根據接口指令的優先級，PEDC發送命令到ASD。PSC柜內安裝有2塊PEDC板卡，分別對應上行方向和下行方向的PSD。每塊PEDC板卡設有冗余控制芯片（CPLD），所有輸入和輸出都同時連接到兩個CPLD。當主CPLD工作正常時，輸出由其邏輯輸出驅動，從機CPLD處于待機狀態，;如果主機與從機的通信停止，從機CPLD將會被激活，外部輸出由從機CPLD驅動。

PEDC輸出繼電器采用德國進口的Hengstler安全繼電器H-480，機械壽命可達1 000萬次。值得一提的是為了滿足在PEDC故障以后，IBP能應急操作上、下行滑動門，還在PSC柜里單獨搭建了一套繼電器組來實現此功能，增加了PEDC的可靠性。

1.2.2門機控制器（DCU）

DCU是現場門控單元，執行來自遠端和就地的控制命令，并將收集來的門單元信息發送給PSC;同時，DCU也是滑動門電機的監控裝置，每個滑動門單元均配置一個DCU。DCU由CPU、存儲單元、驅動控制單元及相關軟件等組成，DCU的微處理器采用arm架構的STM32芯片，微處理器根據門的位置，按照設定的速度曲線發出脈寬調制信號，通過IGBT以脈寬調制（PWM）方式控制電機的電流，克服滑動門運動時產生的摩擦力及慣性力而帶動滑動門開門/關門。DCU內存儲了一條開門速度曲線和一條關門速度曲線，將按照開門/關門速度曲線對電機進行速度控制。

1.2.3就地控制盒（LCB）

LCB是安裝在滑動門附近用于就地控制滑動門的就地控制裝置，用來單獨對本道滑動門進行開關門操作。LCB安裝在滑動門門楣下方，方便工作人員操作。LCB設“自動、手動關、手動開、隔離”4位鑰匙開關，鑰匙從“自動”位順時針旋轉45°為“手動關”位，再順時針旋轉45°為“手動開”位;從“手動開”不能直接旋轉至“隔離”位;從“自動”位逆時針旋轉45°為“隔離”位，鑰匙可在任意位置拔出。

1.2.4電磁鎖

電磁鎖是站臺門系統最重要的部件之一，往往決定了站臺門系統的可靠性和穩定性。電磁鎖由鎖機構、電磁鐵、行程開關組成，電磁鎖由鎖軸帶動鎖機構上下往復運動完成鎖閉與解鎖動作。

2站臺門設備分析

（1）用就地控制盒開、關滑動門：當站臺上的個別滑動門發生故障無法自動打開時，站臺工作人員可在站臺側操作門體上方的就地控制盒開關滑動門。（2）當個別滑動門發生故障，且使用就地控制盒也無法打開時，站臺工作人員根據需要，也可在站臺側用專用鑰匙打開滑動門。過程見圖3手動解鎖流程圖。（3）站臺工作人員還可以根據需要，在站臺側用專用鑰匙打開應急門和端頭門，但打開應急門時必須確認行車安全，當站臺區域沒有列車，或列車雖在站臺區域但沒有完全停穩的情況下，禁止打開應急門。（4）在軌道側可用手動方式打開屏蔽門[3]，打開方式有以下幾種：1在軌道側可用滑動門上的開門推桿打開滑動門（當滑動門發生故障無法開門時）。2在軌道側操作應急門上的開門推桿打開應急門（當發生列車停位不準等非正常情況，乘客無法通過滑動門下車時，乘客可在應急門上推動開門推桿，手動打開應急門，向車站疏散）。3 在軌道側操作端頭門上的開門推桿打開端頭門（當隧道內發生火災需要在隧道內停車時，乘客將從車廂疏散到隧道內，乘客可通過設置在端頭門上的開門推桿打開端頭門，并通過端頭門進入站臺）。（5）屏蔽門控制的優先級，屏蔽門系統車站級控制優先于站臺級控制，站臺級控制優先于系統級控制。就地級控制是當發生緊急情況時的控 制方式，該種操作控制的權限最高，不受其它控制方式的優先級權限影響。

3結語

站臺門是集網絡、機械和自動控制等技術于一體的機電設備，行業內的站臺門產品模型都大同小異，但細節上的設計各有長短。通過對站臺門核心系統的分析，結合施工現場安裝情況和運營經驗，為站臺門核心系統的設計和優化提供一些思路與方向。

參考文獻：

[1]陳韶章.地下鐵道站臺屏蔽門系統[M].北京：科學出版社，2005.

[2]中華人民共和國建設部.城市軌道交通站臺屏蔽門：CJ/T236—2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2004.

[4]王冬勇，陳曦，呂彥楠，等.基于二階錐規劃理論的有限元強度折減法及應用[J].巖土工程學報，2019（3）：457-465.