论文部分内容阅读
[摘要]本文主要分析了地铁屏蔽门与列车车门的联动控制、站台屏蔽门的安全保证装置，提出了改进建议。
[关键词]屏蔽门 门机系统 门机控制器(DCU) 传感器
站台屏蔽门与列车车门的联动控制
1.站台屏蔽门与列车车门的联动控制
国内既有城市轨道交通站台屏蔽门与列车车门的联动控制功能通常由两种方式实现，一种是由信号系统完成，另一种是由独立于信号系统的联动系统完成（广州地铁１号线投入使用）。联动控制系统与屏蔽门和车辆之间通常采用继电器接口，所交换的的信息量非常有限，仅能实现一列车的全部车门与一侧站台全部屏蔽门之间同步联动。因此，在实际运营中，当站台某一扇屏蔽门出现故障时，通常的做法是先将该屏蔽门人工锁闭并旁路该屏蔽门，以便列车能够正常进站，同时在站台设置警示标志提示乘客从其他屏蔽门上车。由于车门与屏蔽门的联动控制只能实现所有车门与所有屏蔽门之间的联动控制，当列车进站对准位置停车后，打开屏蔽门时，所有的车门均打开，而有故障被联动旁路的那扇屏蔽门不开，此时，如果在故障屏蔽门相对应车门处等候下车的乘客没有发现前面的屏蔽门并没有打开，很可能乘客走出车门撞到被锁闭的屏蔽门上，发生伤人事件。此刻，地铁公司将面临乘客的投诉或索赔。如果这些乘客改从其他车门下车，也必然会增加乘客上下车时间。同理，当某一列车的某个车门在运营过程中出现故障时，对于在站台上等候上车的乘客，同样可能出现上述类似事件。此类故障容易造成旅客上、下混乱，严重干扰运营秩序，影响全线准点运行，降低服务质量。为此有必要对既有的联控系统采取技术手段，使门控精度达到单门级。
2.既有屏蔽门与列车车门的联动控制系统功能
（1）实时监测站台屏蔽门的状态，只有检测到站台屏蔽门处于关闭且锁紧状态才允许列车进站。
（2）列车只有在规定的停车点停稳后才允许开启站台屏蔽门。
（3）控制列车车门与站台屏蔽门的开启、关闭顺序，开、关车门与屏蔽门做到基本同步。
（4）只有确认列车车门和屏蔽门都关闭后才允许列车启动出站。
（5）当列车在进站或出站的过程中发现屏蔽门没有关闭且锁紧状态时实施紧急制动。
3.屏蔽门与列车车门联动控制系统应优化的功能
优化的联动控制系统除了实现以上既有功能外，还应实现以下新增的功能。
（1）当站台一个（或多个）屏蔽门出现故障不能打开，由人工将该扇屏蔽门锁紧并旁路，允许列车进站。在列车进站停稳后，与故障的屏蔽门相对应的列车车门也不能自动打开，并在车门上发出提示相关信息。其他正常屏蔽门与相对应车门可以联动自动开、关。
（2）当列车的某一个或多个车门不能打开时，与之对应的站台屏蔽门也不能自动打开，并在相对应屏蔽门上给出提示信息。其他各正常屏蔽门与相应车门可以联动自动开、关。
站台屏蔽门的安全保证装置
1.屏蔽门障碍物探测功能
（1）滑动门设有障碍物探测功能，能够检测出的最小障碍物尺寸是４mm 40 mm的钢条（为了障碍物检测试验，４mm厚放在关门方向，40mm放在垂直方向）。在离门槛400mm、1000mm和1500mm高度分别进行检测。
（2）当滑动门关闭时，如某一门感应到障碍物，此门停下来及打开约100mm（即每扇门各打开50mm），在大约０～2s(可调校)之后，门会自动关闭。如果仍然有障碍物，门像先前一样打开100mm（即每扇门各打开50mm）。如果第三次关门失败，门将打开至全开位置。
（3）当滑动门开启时，如果某一门感应到障碍物，此门停下来及关闭约100mm，在大约０～2s(可调校)之后，门全自动开启。如果仍然有障碍物，门会自动关闭100mm，如果第三次开门失败，门将关闭至全闭位置。
（4）滑动门重新关闭和开门的延时能在０～10s之间可调。
2.屏蔽门障碍物探测现有方案的实现与分析
（1）现有方案的实现。目前地铁屏蔽门系统障碍物的探测是通过比较门速度曲线中的预期的电机电流和测量得到的电机电流进行的。任何门速的改变也可以用来探测障碍物。
DCU内部的单个控制器使用标准的电动机电流去计算障碍物施加给门的压力。如果这个压力超过DCU配置的软件设计的最大电流时将启动指定的障碍物程序。
门控单元（DCU）按照设定的速度曲线控制滑动门的速度。正常情况下，DCU通过克服门的动力阻力来控制滑动门运动。如果门的实际速度曲线与设定速度曲线不符合，DCU将调整电压改变量来控制门的实际速度曲线与设定速度曲线达到一致；如果门的速度低于预先设定的低速探测灵敏度或监测到突然减速，DCU可判定那不是由于动力阻力而是由于障碍物碰撞，DCU则开始反向操作电机以制动滑动门。
（2）现有方案分析。现有方案具有控制效果好、可靠性高、系统维护量小等特点。但也存在一定的不足：
1）检测出的最小障碍物尺寸是４mm 40 mm，对于这类障碍物，通过门速改变来探测已经不能满足精度要求。通过比较门速度曲线中的预期电机电流和测量到的电机电流的方式，需要将精度调高，这又将反过来影响在门的实际速度曲线与设定速度曲线不符合时，DCU对电压的较正功能。寻求在现场运营过程中两者的均衡点成为摆在地铁运营企业面前的一大难题。
2）滑动门闭合面胶条材料硬度的选择直接影响两扇滑动门对于障碍物的探测效果，如果橡胶硬度过大，会增加在运行中夹伤乘客的潜在危险；如果橡胶硬度过小，会在运行中无法有效探测障碍物。目前地铁验收过程中对屏蔽门障碍物探测功能检测时使用的是４mm 40 mm的钢条，就是利用钢条的钢性来确保障碍物与滑动门闭全面胶条接触后，DCU能探测到障碍物施加给门的压力变化。所以对于质地较软的物体，如衣服、领带、皮革等障碍物时，就存在障碍物探测不起作用的隐患。
（3）建议方案。针对目前方案运营过程中存在的无法探测质地较软的障碍物、障碍物探测尺寸的限制等不足，采用微处理器控制红外编码进行障碍物探测就可解决上述不足。
探测原理：在滑动门闭合面上镶嵌安装红外发射管与红外接收头，红外发射管发射红外线信号，与红外接收头形成保护幕帘。红外接收头处理来自发光器的红外线信号，并将幕帘的通断状态通过信号传输线传输门控单元（DCU）中的微处理器。
站台屏蔽门传感器的设置：
1）探测站台门与车厢门之间人或物体存在的障碍物传感器；2）为防止站台屏蔽门夹人，设在两扇门边缘的门沿传感器；（带状导电橡胶条）；3）为防止衣物被站台门或站台门和车门同时夹住的防夹传感器。
参考文献：
[1]张楚潘．车站屏蔽门与列车车门联动优化控制方案研究．现代城市轨道交通，2008(4)：16-18.
[2]叶宏．地铁屏蔽门障碍物探测方案的探讨．工业控制计算机，2008，21(7)：68-69.
作者单位：西安铁路职业技术学院陕西西安
[关键词]屏蔽门 门机系统 门机控制器(DCU) 传感器
站台屏蔽门与列车车门的联动控制
1.站台屏蔽门与列车车门的联动控制
国内既有城市轨道交通站台屏蔽门与列车车门的联动控制功能通常由两种方式实现，一种是由信号系统完成，另一种是由独立于信号系统的联动系统完成（广州地铁１号线投入使用）。联动控制系统与屏蔽门和车辆之间通常采用继电器接口，所交换的的信息量非常有限，仅能实现一列车的全部车门与一侧站台全部屏蔽门之间同步联动。因此，在实际运营中，当站台某一扇屏蔽门出现故障时，通常的做法是先将该屏蔽门人工锁闭并旁路该屏蔽门，以便列车能够正常进站，同时在站台设置警示标志提示乘客从其他屏蔽门上车。由于车门与屏蔽门的联动控制只能实现所有车门与所有屏蔽门之间的联动控制，当列车进站对准位置停车后，打开屏蔽门时，所有的车门均打开，而有故障被联动旁路的那扇屏蔽门不开，此时，如果在故障屏蔽门相对应车门处等候下车的乘客没有发现前面的屏蔽门并没有打开，很可能乘客走出车门撞到被锁闭的屏蔽门上，发生伤人事件。此刻，地铁公司将面临乘客的投诉或索赔。如果这些乘客改从其他车门下车，也必然会增加乘客上下车时间。同理，当某一列车的某个车门在运营过程中出现故障时，对于在站台上等候上车的乘客，同样可能出现上述类似事件。此类故障容易造成旅客上、下混乱，严重干扰运营秩序，影响全线准点运行，降低服务质量。为此有必要对既有的联控系统采取技术手段，使门控精度达到单门级。
2.既有屏蔽门与列车车门的联动控制系统功能
（1）实时监测站台屏蔽门的状态，只有检测到站台屏蔽门处于关闭且锁紧状态才允许列车进站。
（2）列车只有在规定的停车点停稳后才允许开启站台屏蔽门。
（3）控制列车车门与站台屏蔽门的开启、关闭顺序，开、关车门与屏蔽门做到基本同步。
（4）只有确认列车车门和屏蔽门都关闭后才允许列车启动出站。
（5）当列车在进站或出站的过程中发现屏蔽门没有关闭且锁紧状态时实施紧急制动。
3.屏蔽门与列车车门联动控制系统应优化的功能
优化的联动控制系统除了实现以上既有功能外，还应实现以下新增的功能。
（1）当站台一个（或多个）屏蔽门出现故障不能打开，由人工将该扇屏蔽门锁紧并旁路，允许列车进站。在列车进站停稳后，与故障的屏蔽门相对应的列车车门也不能自动打开，并在车门上发出提示相关信息。其他正常屏蔽门与相对应车门可以联动自动开、关。
（2）当列车的某一个或多个车门不能打开时，与之对应的站台屏蔽门也不能自动打开，并在相对应屏蔽门上给出提示信息。其他各正常屏蔽门与相应车门可以联动自动开、关。
站台屏蔽门的安全保证装置
1.屏蔽门障碍物探测功能
（1）滑动门设有障碍物探测功能，能够检测出的最小障碍物尺寸是４mm 40 mm的钢条（为了障碍物检测试验，４mm厚放在关门方向，40mm放在垂直方向）。在离门槛400mm、1000mm和1500mm高度分别进行检测。
（2）当滑动门关闭时，如某一门感应到障碍物，此门停下来及打开约100mm（即每扇门各打开50mm），在大约０～2s(可调校)之后，门会自动关闭。如果仍然有障碍物，门像先前一样打开100mm（即每扇门各打开50mm）。如果第三次关门失败，门将打开至全开位置。
（3）当滑动门开启时，如果某一门感应到障碍物，此门停下来及关闭约100mm，在大约０～2s(可调校)之后，门全自动开启。如果仍然有障碍物，门会自动关闭100mm，如果第三次开门失败，门将关闭至全闭位置。
（4）滑动门重新关闭和开门的延时能在０～10s之间可调。
2.屏蔽门障碍物探测现有方案的实现与分析
（1）现有方案的实现。目前地铁屏蔽门系统障碍物的探测是通过比较门速度曲线中的预期的电机电流和测量得到的电机电流进行的。任何门速的改变也可以用来探测障碍物。
DCU内部的单个控制器使用标准的电动机电流去计算障碍物施加给门的压力。如果这个压力超过DCU配置的软件设计的最大电流时将启动指定的障碍物程序。
门控单元（DCU）按照设定的速度曲线控制滑动门的速度。正常情况下，DCU通过克服门的动力阻力来控制滑动门运动。如果门的实际速度曲线与设定速度曲线不符合，DCU将调整电压改变量来控制门的实际速度曲线与设定速度曲线达到一致；如果门的速度低于预先设定的低速探测灵敏度或监测到突然减速，DCU可判定那不是由于动力阻力而是由于障碍物碰撞，DCU则开始反向操作电机以制动滑动门。
（2）现有方案分析。现有方案具有控制效果好、可靠性高、系统维护量小等特点。但也存在一定的不足：
1）检测出的最小障碍物尺寸是４mm 40 mm，对于这类障碍物，通过门速改变来探测已经不能满足精度要求。通过比较门速度曲线中的预期电机电流和测量到的电机电流的方式，需要将精度调高，这又将反过来影响在门的实际速度曲线与设定速度曲线不符合时，DCU对电压的较正功能。寻求在现场运营过程中两者的均衡点成为摆在地铁运营企业面前的一大难题。
2）滑动门闭合面胶条材料硬度的选择直接影响两扇滑动门对于障碍物的探测效果，如果橡胶硬度过大，会增加在运行中夹伤乘客的潜在危险；如果橡胶硬度过小，会在运行中无法有效探测障碍物。目前地铁验收过程中对屏蔽门障碍物探测功能检测时使用的是４mm 40 mm的钢条，就是利用钢条的钢性来确保障碍物与滑动门闭全面胶条接触后，DCU能探测到障碍物施加给门的压力变化。所以对于质地较软的物体，如衣服、领带、皮革等障碍物时，就存在障碍物探测不起作用的隐患。
（3）建议方案。针对目前方案运营过程中存在的无法探测质地较软的障碍物、障碍物探测尺寸的限制等不足，采用微处理器控制红外编码进行障碍物探测就可解决上述不足。
探测原理：在滑动门闭合面上镶嵌安装红外发射管与红外接收头，红外发射管发射红外线信号，与红外接收头形成保护幕帘。红外接收头处理来自发光器的红外线信号，并将幕帘的通断状态通过信号传输线传输门控单元（DCU）中的微处理器。
站台屏蔽门传感器的设置：
1）探测站台门与车厢门之间人或物体存在的障碍物传感器；2）为防止站台屏蔽门夹人，设在两扇门边缘的门沿传感器；（带状导电橡胶条）；3）为防止衣物被站台门或站台门和车门同时夹住的防夹传感器。
参考文献：
[1]张楚潘．车站屏蔽门与列车车门联动优化控制方案研究．现代城市轨道交通，2008(4)：16-18.
[2]叶宏．地铁屏蔽门障碍物探测方案的探讨．工业控制计算机，2008，21(7)：68-69.
作者单位：西安铁路职业技术学院陕西西安