談地鐵站臺設(shè)備控制系統(tǒng)優(yōu)化

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摘要:介紹了地鐵站臺屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)的優(yōu)化，重點介紹了控制流程和門鎖安全回路的優(yōu)化，對屏蔽門控制系統(tǒng)進行優(yōu)化可以為地鐵車輛的安全平穩(wěn)運行提供進一步的保障，因此地鐵部門要給予該工作足夠的重視。以廣州地鐵2號線為例介紹了地鐵站臺屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化對策。

關(guān)鍵詞:地鐵系統(tǒng);屏蔽門設(shè)備;控制系統(tǒng);優(yōu)化工作

引言

屏蔽門在地鐵運行系統(tǒng)中是不可或缺的，為使屏蔽門在地鐵系統(tǒng)中發(fā)揮出盡可能大的作用，應(yīng)該確保其控制系統(tǒng)始終保持高質(zhì)量、高效率的運行狀態(tài)，這樣整個地鐵系統(tǒng)運行的安全性、平穩(wěn)性才能得到保證。因此，對地鐵站臺屏蔽門控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究是一項非常有意義的工作。2005年站臺屏蔽門系統(tǒng)在廣州地鐵2號線中開始投入使用，是我國大陸地區(qū)第一條使用站臺屏蔽門系統(tǒng)的線路。屏蔽門設(shè)備主要是由電源系統(tǒng)、站臺門體機械系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。下文對屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)中存在的不足進行介紹，并提出有效的優(yōu)化措施。

1地鐵站臺屏蔽門設(shè)備在地鐵系統(tǒng)中發(fā)揮的作用

1.1有效減少環(huán)控系統(tǒng)中空調(diào)設(shè)備運行耗能

地鐵車輛在地下軌道行駛過程中，由于活塞風(fēng)的存在，使列車在靠近站臺和駛離站臺時，對站臺上空氣流通產(chǎn)生巨大的影響，在此種環(huán)境下安裝空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，勢必會降低最終效果。由于站臺屏蔽門的存在，使站臺形成一個相對封閉的空間，在這種情況下，既保護了站臺上的乘客，制冷系統(tǒng)也能以較低的負荷運轉(zhuǎn)，可以有效減少地鐵系統(tǒng)中能源的消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。

1.2實現(xiàn)地鐵系統(tǒng)中車站整體環(huán)境的改善和優(yōu)化

地鐵車輛在運行過程中往往會產(chǎn)生較大的噪聲，聲音的分貝非常高，如果不對其進行處理，那么乘客將會受到很大影響。有了屏蔽門后，可以在很大程度上降低聲音的音量，同時還有效地避免了列車運行時產(chǎn)生的活塞風(fēng)對乘客造成的不舒服感。也就是說，站臺屏蔽門可以為乘客和工作人員營造一個較為舒適的候車環(huán)境，有效提升乘客對車站提供服務(wù)的滿意程度。

2屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)中存在的不足

2.1將監(jiān)視功能和控制功能集成到1塊電路板上

在屏蔽門設(shè)備的控制系統(tǒng)中，位于中央監(jiān)視邏輯控制板位置的中央控制單元會將監(jiān)視功能和控制功能集成到1塊電路板上，這對于屏蔽門控制系統(tǒng)的可靠運行來說極其不利。具體來講，如果電路板上的監(jiān)視設(shè)備發(fā)生故障不能正常運行時，那么屏蔽門也不能正常地開啟和關(guān)閉，地鐵車輛的緊急制動也會受到一定影響。同時，無論造成電路板損壞不能正常運行的具體原因是什么，控制系統(tǒng)的工控機都只能識別出電路板出現(xiàn)故障，但不能判斷導(dǎo)致電路板故障的原因是監(jiān)視設(shè)備損壞還是控制設(shè)備損壞，也不能精確地計算出發(fā)生的故障對于屏蔽門設(shè)備運行的影響程度和范圍，這樣不僅會浪費大量的時間，還需耗費大量的人力、物力，增加整個地鐵運行系統(tǒng)的成本。

2.2中心控制單元缺乏冗余設(shè)計

在屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)運行過程中，其表現(xiàn)出來的另外一個明顯的不足就是上行或者下行的中央監(jiān)視邏輯控制板中中心控制單元缺乏冗余設(shè)計。如果控制板出現(xiàn)一定的損壞，即便是很小的故障，將會造成整側(cè)屏蔽門設(shè)備不能正常地開啟和關(guān)閉，在這種情況下，整個地鐵運行系統(tǒng)的工作都會受到影響，乘客的出行也會被打亂。因此，為了能夠保證地鐵系統(tǒng)所提供的服務(wù)質(zhì)量，確保所有地鐵車輛的正常運行，有必要優(yōu)化對地鐵站臺屏蔽門控制系統(tǒng)，提高其運行效率，使屏蔽門設(shè)備在地鐵車輛運行過程中發(fā)揮出盡可能大的作用。

2.3屏蔽門設(shè)備門鎖安全回路問題

屏蔽門設(shè)備的門鎖回路發(fā)揮的主要功能是檢測地鐵車輛運行過程中屏蔽門是否處于關(guān)閉鎖緊狀態(tài)，如果屏蔽門鎖緊，那么回路就會保持聯(lián)通，反之，如果屏蔽門沒有鎖緊或者處于異常狀態(tài)，那么回路在檢測到之后就會斷開。一般情況下，門鎖安全回路的穩(wěn)定性與地鐵車輛的運行效率和安全是息息相關(guān)的。在實際運行中發(fā)現(xiàn)，門鎖安全回路的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一些問題，導(dǎo)致回路對于屏蔽門鎖緊狀態(tài)進行檢測過程中，非常容易受到如人為因素以及環(huán)境因素等其他因素的影響，這樣檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度就會有所降低，如果出現(xiàn)誤判，那么地鐵車輛運行就會受到非常大的影響。

3屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)的優(yōu)化

為了能夠保證屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)具備科學(xué)性和合理性，提出相應(yīng)的優(yōu)化建議(見圖1)。

3.1中央控制單元優(yōu)化

對位于中央監(jiān)視邏輯控制板中的中央控制單元，監(jiān)視設(shè)備和控制設(shè)備分別位于2個不同的電路板上，這樣就很好地解決了某一個設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致整個電路板不能運行的問題，監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)各自運行，互相之間不會受到干擾，這樣屏蔽門設(shè)備出現(xiàn)故障或者地鐵車輛緊急制動受到影響的可能性就大大降低。同時，從圖1中還可以看出，對中央控制單元進行優(yōu)化后，上行和下行都添加了冗余設(shè)計，這樣即便是某一個中央控制單元出現(xiàn)了故障，那么冗余單元還可以在短時間內(nèi)保證地鐵系統(tǒng)的正常運行，在很大程度上降低了地鐵車輛運行出現(xiàn)意外情況的可能性，同時也為地鐵維修人員搶修中央控制單元爭取了時間。

3.2屏蔽門設(shè)備門鎖安全回路的優(yōu)化

相關(guān)工作人員對屏蔽門設(shè)備門鎖安全回路設(shè)計進行優(yōu)化時，首先要解決檢測工作容易受到其他因素影響的問題，可以通過在回路中設(shè)置屏蔽設(shè)備來避免回路接收到其他的信號信息，同時工作人員在進行地鐵系統(tǒng)工作時也要盡可能地避免發(fā)出一些影響回路檢測的信號。除此之外，工作人員還要根據(jù)實際情況以及列車運行、屏蔽門設(shè)備運行的實際需要對閉鎖安全回路進行進一步優(yōu)化，使回路能夠更加精確地檢測到屏蔽門設(shè)備的狀態(tài)，以此來保證地鐵車輛的安全運行。屏蔽門門鎖安全回路優(yōu)化的優(yōu)點體現(xiàn)在以下3個方面:①任何1個檢測開關(guān)出現(xiàn)故障，在保障所有門全關(guān)閉鎖緊的情況下，都不會導(dǎo)致屏蔽門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號丟失，不會對列車進出站產(chǎn)生任何影響，而且還可以在確保安全回路正常功能的情況下，對該故障的檢測開關(guān)進行在線維修。②安全回路優(yōu)化后存在2個整側(cè)滑動門關(guān)閉鎖緊繼電器K1和K2，如果有一個繼電器出現(xiàn)故障，另外一個繼電器可以確保屏蔽門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號不會丟失，既可以實現(xiàn)冗余，而且還能夠在確保安全回路的正常功能時，對發(fā)生故障的關(guān)閉鎖緊繼電器進行在線維修。③當(dāng)某個滑動門單元左門不能關(guān)閉到位，但是右門可以正常關(guān)閉到位時，并且其他滑動門單元左右門都可以正常關(guān)閉到位時，此時該側(cè)屏蔽門不會向信號系統(tǒng)傳輸關(guān)閉鎖緊信號，導(dǎo)致列車不會進出站，進而確保了安全回路運行的可靠性。屏蔽門設(shè)備門鎖安全回路的優(yōu)化可以有效彌補優(yōu)化前所存在的設(shè)計缺陷，但是安全回路優(yōu)化后的同一個滑動門單元左(右)門所涉及到的2個關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)需要放置在同一個位置，并對同一個行程點進行有效檢測，這樣不僅可以確保第1路與第2路獨立回路構(gòu)建真正的冗余關(guān)系，而且還可以提高其運行的可靠性。

3.3障礙物檢測優(yōu)化

目前，地鐵站臺屏蔽門障礙物探測基本上是借助檢測驅(qū)動電機電樞電流來開展工作。例如廣州地鐵就引用了該方法。在地鐵建設(shè)初期，站臺屏蔽門設(shè)備一般需要進口，而我國是人口大國，在一些大城市的客流量非常大，經(jīng)常會由于屏蔽門障礙物檢測靈敏度而誘發(fā)夾人事故，此時就需要對障礙物檢測系統(tǒng)進行優(yōu)化，如現(xiàn)在所用的額外光幕傳感器，不僅可以提高屏蔽門障礙物檢測的靈敏度，而且可以確保乘客的安全。

3.4中斷程序觸發(fā)優(yōu)化

地鐵站臺屏蔽門需要借助3個霍爾傳感器在對轉(zhuǎn)子位置信號進行檢測的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對門控驅(qū)動無刷直流電機的有效控制。每個霍爾傳感器會產(chǎn)生1個180°脈寬信號，并隨之產(chǎn)生6個相互交替的下降沿和上升沿，分別對應(yīng)著不同的6個換向時刻。為了實現(xiàn)對中斷程序觸發(fā)的有效優(yōu)化，一般需要將3個霍爾傳感器輸出信號傳輸至DSP的CAP1、CAP2、CAP33個接口，并選擇DSP的中斷方式為雙沿觸發(fā)捕捉中斷，以此來提高中斷程序觸發(fā)效率。

3.5地鐵屏蔽門系統(tǒng)控制回路優(yōu)化

對于地鐵站臺屏蔽門而言，其常見的電源供給方式是通過雙電源切換后使低壓配電系統(tǒng)的電流進入控制UPS和驅(qū)動UPS，經(jīng)過整流逆變后，可以將電流分配給控制回路和驅(qū)動回路供電。由于受到UPS行業(yè)的限制，單獨小容量控制UPS的可靠性比較差，此時可以通過降低控制UPS故障的方式實現(xiàn)對控制回路供電系統(tǒng)的優(yōu)化，其不僅可以提高地鐵站臺屏蔽門控制回路運行效率，而且可以確保控制回路的正常供電，進而提高屏蔽門的運行效率。

4結(jié)語

本文所介紹的地鐵站臺屏蔽門控制系統(tǒng)的優(yōu)化分為控制流程優(yōu)化和安全回路門鎖優(yōu)化，以及障礙物探測方面的優(yōu)化，相關(guān)工作人員在進行控制系統(tǒng)優(yōu)化的過程中，一定要根據(jù)實際情況以及地鐵系統(tǒng)的發(fā)展需要，確保優(yōu)化工作促進地鐵系統(tǒng)運行效率的提高。

參考文獻:

［1］曲澤超，任艷江，王永剛．地鐵站臺屏蔽門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測試方法［J］．城市軌道交通研究，2017，20(10):130－133．

作者：鄭洪濤 單位：方大智創(chuàng)科技有限公司