吳成輝

（天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司，天津 300222）

屏蔽門是安裝在車站站臺(tái)邊緣，用于隔離列車和乘客的門控設(shè)備，能夠有效保障乘客在站臺(tái)的安全。門控柜通過安全繼電電路提供和屏蔽門的接口，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)和屏蔽門專業(yè)的配合，使屏蔽門與列車車門聯(lián)動(dòng)，基本的原則是列車不在站臺(tái)停穩(wěn)始終不開門，檢測(cè)不到屏蔽門關(guān)閉且鎖緊信息始終不發(fā)車，從而保障了乘客的安全。

1 城市軌道交通門控系統(tǒng)組成

門控系統(tǒng)主要由PSC命令處理模塊，PSLP，DCU門機(jī)控制器，室外的門體部分，室內(nèi)的門控柜部分，以及電纜等部分組成。地鐵屏蔽門系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中PSC命令處理模塊是屏蔽門專業(yè)的接口設(shè)備以及信號(hào)處理設(shè)備，處理全部來自信號(hào)專業(yè)以及列車的開門和關(guān)門命令，驅(qū)動(dòng)DCU門機(jī)控制器控制屏蔽門開啟，關(guān)閉和鎖緊；PSLP是在信號(hào)專業(yè)設(shè)備和屏蔽門專業(yè)設(shè)備故障的情況下，無法正常驅(qū)動(dòng)門機(jī)機(jī)構(gòu)，通過安裝在小站臺(tái)的PSLP設(shè)備切斷屏蔽門和信號(hào)專業(yè)的聯(lián)系，通過手動(dòng)控制屏蔽門的開啟，關(guān)閉和鎖緊。

圖1 地鐵屏蔽門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.1 屏蔽門門體構(gòu)成

全封閉式屏蔽門門體由固定門、應(yīng)急門、端門、滑動(dòng)門、頂盒、鋼架結(jié)構(gòu)、上下部支撐結(jié)構(gòu)、解鎖機(jī)構(gòu)、踢腳板等組成，半封閉屏蔽門門體主要由固定門、滑動(dòng)門、應(yīng)急門、端門、固定驅(qū)動(dòng)門等構(gòu)成。

1.2 屏蔽門門機(jī)構(gòu)成

屏蔽門門機(jī)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、開/關(guān)門位置傳感器、鎖緊裝置等，屏蔽門門鎖裝置安裝在頂箱，位于關(guān)閉的滑動(dòng)門位置的上方中央。屏蔽門的兩扇滑動(dòng)門配一套驅(qū)動(dòng)裝置，左右滑動(dòng)門由一個(gè)DCU控制，DCU（門控單元）在收到PSC（中央接口盤）發(fā)出的開、關(guān)門信號(hào)后，控制滑動(dòng)門的開啟和關(guān)閉。半高安全門的兩扇滑動(dòng)門分別配兩套驅(qū)動(dòng)裝置，左右滑動(dòng)門各有一個(gè)DCM控制。

1.3 門控柜的構(gòu)成

城市軌道交通門控柜主要由：設(shè)備機(jī)柜，交流電源配電裝置，安全繼電器，PLC控制繼電器，電源組件，PLC組件，保險(xiǎn)絲和接線端子組件，浪涌保護(hù)終端等設(shè)備構(gòu)成。每個(gè)門控柜有一組保險(xiǎn)管和接線端子，位于機(jī)柜的前面中部區(qū)域。

交流電源配電裝置電源電纜穿管接入門控柜，然后電纜連接至機(jī)柜，提供給機(jī)柜內(nèi)部交流電源EMI/RFI過濾及防浪涌的交流電源配電單元。電源配電盤有兩個(gè)斷路器，每個(gè)斷路器配有C13輸出插頭，兩側(cè)站臺(tái)分別配置一個(gè)斷路器。

安全繼電器主要有：門使能繼電；門關(guān)閉且鎖緊繼電器；門旁路繼電器。上下行安全繼電器配置數(shù)量相同。PLC控制繼電器主要用于控制屏蔽門的開啟和關(guān)閉，包括：開門繼電器；關(guān)門繼電器；本地控制繼電器和備用繼電器幾種類型的繼電器。上下行配置相同數(shù)量的PLC控制繼電器。

門控柜電源組件為兩路，一路給PLC和安全繼電器線圈和安全繼電器提供直流電源。另一路為外部220V交流電源，該路電源從機(jī)柜前面的交流配電盤引入。電源組件包括兩個(gè)冗余電源模塊，這兩個(gè)模塊均能提供一個(gè)+24 VDC，10A，最大250W的輸出。PLC組件位于門控柜的后面，與RATO系統(tǒng)通過DTS數(shù)據(jù)接口連接，PLC組件包括兩個(gè)PLC模塊，每個(gè)模塊都有一個(gè)獨(dú)立的I/O模塊，可選適配器，控制處理器，以及冗余的Modbus，每個(gè)PLC模塊分別與屏蔽門機(jī)柜相連。保險(xiǎn)管為機(jī)柜提供過流保護(hù)，以防止外部線路短路對(duì)機(jī)柜造成影響。每個(gè)熔斷器有一個(gè)LED指示燈，當(dāng)其所指示的熔斷器熔斷后，燈點(diǎn)亮。浪涌保護(hù)器和接線端子安裝于門控柜后面底部，共兩組，每個(gè)組件有20個(gè)雙電路保護(hù)接線端子，為室外電纜與PSD供貨商的接口提供端子。

1.4 屏蔽門功能要求

城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)通過門控柜內(nèi)部的安全繼電器實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)和屏蔽門專業(yè)的配合，使屏蔽門與列車車門聯(lián)動(dòng)，基本的原則是列車不在站臺(tái)停穩(wěn)始終不開門，檢測(cè)不到屏蔽門關(guān)閉且鎖緊信息始終不發(fā)車，從而保障了乘客及行車安全。在屏蔽門系統(tǒng)正常時(shí)，接受信號(hào)專業(yè)的開關(guān)門命令，當(dāng)所有的屏蔽門關(guān)閉且鎖緊時(shí)，PSD系統(tǒng)將所有門的關(guān)閉鎖緊信號(hào)發(fā)給信號(hào)系統(tǒng)，在確認(rèn)所有門關(guān)閉并鎖緊的信號(hào)后，SIG將允許發(fā)車。

2 屏蔽門監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

城市軌道交通屏蔽門監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)處理來自信號(hào)專業(yè)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)屏蔽門門機(jī)的精確控制，其構(gòu)成如圖2所示。

圖2 地鐵屏蔽門監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖

該系統(tǒng)包括：外部設(shè)備、接口單元、DCU、控制對(duì)象。其中，DCU為整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過接口單元接收調(diào)試機(jī)發(fā)送的調(diào)試信號(hào)和信號(hào)專業(yè)發(fā)送的開關(guān)門信號(hào)；另一方面根據(jù)接收的信號(hào)控制門機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)屏蔽門的開門和關(guān)門。此外，DCU將屏蔽門的狀態(tài)信息，障礙物信息反饋給信號(hào)專業(yè)。

2.1 屏蔽門障礙物監(jiān)測(cè)原理

屏蔽門系統(tǒng)在開門關(guān)門過程中以及乘客在進(jìn)行乘降的時(shí)候，為防止屏蔽門開關(guān)門控制故障時(shí)夾傷乘客，需要在屏蔽門上安裝障礙物監(jiān)測(cè)裝置，目前主要使用紅外線光幕實(shí)現(xiàn)屏蔽門的障礙物監(jiān)測(cè)，其原理如圖3所示。

圖3 紅外光幕傳感器器原理

紅外光幕傳感器的原理是，當(dāng)紅外線的光束照射到紅外線傳感器上的時(shí)候，傳感器上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流，當(dāng)紅外光束被障礙物擋住后，傳感器上的電流值發(fā)生變化，以此來判斷屏蔽門是否有障礙物，圖3是紅外傳感器等效電路圖。

圖4 熱釋電紅外傳感器的等效電路

根據(jù)電路圖有

初始條件：t=0，U=0，可以計(jì)算出紅外線傳感器輸入端的信號(hào)電壓

2.2 屏蔽門障礙物監(jiān)測(cè)硬件電路

根據(jù)屏蔽門功能以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，在保證安全的前提條件下，地鐵屏蔽門障礙物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路如圖4所示。

從圖中可以看出，整個(gè)硬件電路包括：紅外傳感器電路、DSP程序電路，逆變電路，保護(hù)電路，功率驅(qū)動(dòng)單元幾部分組成，其中DSP程序電路還包括：I/O控制，SIN控制，QEP電路，CAP電路。

圖5 硬件電路的總體結(jié)構(gòu)圖

DSP主程序電路是整個(gè)硬件電路的核心，接收信號(hào)命令（開門命令，關(guān)門命令），處理信號(hào)命令，驅(qū)動(dòng)屏蔽門門機(jī)機(jī)構(gòu)，并將門狀態(tài)信息返回給SIN，同時(shí)對(duì)屏蔽門障礙物信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

保護(hù)電路有過壓保護(hù)和過流保護(hù)。而屏蔽門障礙物監(jiān)測(cè)硬件電路主要使用的是過壓保護(hù)電路，過壓保護(hù)是將采集到的SIN信號(hào)電壓以及DSP系統(tǒng)自身的電壓送入保護(hù)電路與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的電壓高于參考電壓時(shí)，說明系統(tǒng)電壓過高，此時(shí)DSP程序中的過壓保護(hù)就會(huì)被觸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，保護(hù)電路也可以使用過流保護(hù)，圖5就是一個(gè)過流保護(hù)電路。

圖6 過流保護(hù)電路

3 屏蔽門監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改進(jìn)

我國地鐵行業(yè)起步較晚，發(fā)展較慢。目前屏蔽門的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然能滿足要求，但是還需要進(jìn)一步改進(jìn)，主要是屏蔽門在關(guān)門過程中遇到障礙物的情況下，如何計(jì)算屏蔽門障礙物的夾緊力，夾緊力過大會(huì)導(dǎo)致夾傷乘客，夾緊力過小可能會(huì)導(dǎo)致屏蔽門無法關(guān)閉鎖緊，影響行車安全。鑒于此，在屏蔽門檢測(cè)系統(tǒng)中加入聲光報(bào)警以及調(diào)整屏蔽門障礙物監(jiān)測(cè)硬件電路中的參考電壓，這個(gè)參考電壓主要用來控制門機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高電壓，當(dāng)電壓超過參考電壓時(shí)，門機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電反轉(zhuǎn)，保護(hù)乘客不被屏蔽門夾傷，此外，加裝屏蔽門聲光報(bào)警系統(tǒng)，能夠在列車進(jìn)站，屏蔽門開啟和關(guān)閉的時(shí)候提前提醒乘客屏蔽門即將運(yùn)行，增加乘客的主動(dòng)防護(hù)意識(shí)。

4 結(jié)束語

文章從實(shí)際出發(fā)，分析了屏蔽門的組成機(jī)構(gòu)、監(jiān)測(cè)原理，并且針對(duì)屏蔽門檢測(cè)系統(tǒng)中存在的不足提出改進(jìn)措施，有利于提高屏蔽門系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于提高城市軌道交通運(yùn)營的安全性。