地鐵屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)優(yōu)化
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摘要:介紹了地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)的優(yōu)化，重點(diǎn)介紹了控制流程和門(mén)鎖安全回路的優(yōu)化，對(duì)屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化可以為地鐵車(chē)輛的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供進(jìn)一步的保障，因此地鐵部門(mén)要給予該工作足夠的重視。以廣州地鐵2號(hào)線為例介紹了地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題及優(yōu)化對(duì)策。
關(guān)鍵詞:地鐵系統(tǒng);屏蔽門(mén)設(shè)備;控制系統(tǒng);優(yōu)化工作
引言
屏蔽門(mén)在地鐵運(yùn)行系統(tǒng)中是不可或缺的，為使屏蔽門(mén)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(yùn)行狀態(tài)，這樣整個(gè)地鐵系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性才能得到保證。因此，對(duì)地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究是一項(xiàng)非常有意義的工作。2005年站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)在廣州地鐵2號(hào)線中開(kāi)始投入使用，是我國(guó)大陸地區(qū)第一條使用站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)的線路。屏蔽門(mén)設(shè)備主要是由電源系統(tǒng)、站臺(tái)門(mén)體機(jī)械系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。下文對(duì)屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)中存在的不足進(jìn)行介紹，并提出有效的優(yōu)化措施。
1地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)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(yùn)行耗能
地鐵車(chē)輛在地下軌道行駛過(guò)程中，由于活塞風(fēng)的存在，使列車(chē)在靠近站臺(tái)和駛離站臺(tái)時(shí)，對(duì)站臺(tái)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(shì)必會(huì)降低最終效果。由于站臺(tái)屏蔽門(mén)的存在，使站臺(tái)形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，在這種情況下，既保護(hù)了站臺(tái)上的乘客，制冷系統(tǒng)也能以較低的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，可以有效減少地鐵系統(tǒng)中能源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
1.2實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)中車(chē)站整體環(huán)境的改善和優(yōu)化
地鐵車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，聲音的分貝非常高，如果不對(duì)其進(jìn)行處理，那么乘客將會(huì)受到很大影響。有了屏蔽門(mén)后，可以在很大程度上降低聲音的音量，同時(shí)還有效地避免了列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)對(duì)乘客造成的不舒服感。也就是說(shuō)，站臺(tái)屏蔽門(mén)可以為乘客和工作人員營(yíng)造一個(gè)較為舒適的候車(chē)環(huán)境，有效提升乘客對(duì)車(chē)站提供服務(wù)的滿意程度。
2屏蔽門(mén)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(mén)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(huì)將監(jiān)視功能和控制功能集成到1塊電路板上，這對(duì)于屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)極其不利。具體來(lái)講，如果電路板上的監(jiān)視設(shè)備發(fā)生故障不能正常運(yùn)行時(shí)，那么屏蔽門(mén)也不能正常地開(kāi)啟和關(guān)閉，地鐵車(chē)輛的緊急制動(dòng)也會(huì)受到一定影響。同時(shí)，無(wú)論造成電路板損壞不能正常運(yùn)行的具體原因是什么，控制系統(tǒng)的工控機(jī)都只能識(shí)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(jì)算出發(fā)生的故障對(duì)于屏蔽門(mén)設(shè)備運(yùn)行的影響程度和范圍，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，還需耗費(fèi)大量的人力、物力，增加整個(gè)地鐵運(yùn)行系統(tǒng)的成本。
2.2中心控制單元缺乏冗余設(shè)計(jì)
在屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其表現(xiàn)出來(lái)的另外一個(gè)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(jì)。如果控制板出現(xiàn)一定的損壞，即便是很小的故障，將會(huì)造成整側(cè)屏蔽門(mén)設(shè)備不能正常地開(kāi)啟和關(guān)閉，在這種情況下，整個(gè)地鐵運(yùn)行系統(tǒng)的工作都會(huì)受到影響，乘客的出行也會(huì)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(chē)輛的正常運(yùn)行，有必要優(yōu)化對(duì)地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)，提高其運(yùn)行效率，使屏蔽門(mén)設(shè)備在地鐵車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮出盡可能大的作用。
2.3屏蔽門(mén)設(shè)備門(mén)鎖安全回路問(wèn)題
屏蔽門(mén)設(shè)備的門(mén)鎖回路發(fā)揮的主要功能是檢測(cè)地鐵車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中屏蔽門(mén)是否處于關(guān)閉鎖緊狀態(tài)，如果屏蔽門(mén)鎖緊，那么回路就會(huì)保持聯(lián)通，反之，如果屏蔽門(mén)沒(méi)有鎖緊或者處于異常狀態(tài)，那么回路在檢測(cè)到之后就會(huì)斷開(kāi)。一般情況下，門(mén)鎖安全回路的穩(wěn)定性與地鐵車(chē)輛的運(yùn)行效率和安全是息息相關(guān)的。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，門(mén)鎖安全回路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致回路對(duì)于屏蔽門(mén)鎖緊狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)過(guò)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(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度就會(huì)有所降低，如果出現(xiàn)誤判，那么地鐵車(chē)輛運(yùn)行就會(huì)受到非常大的影響。
3屏蔽門(mén)設(shè)備控制系統(tǒng)的優(yōu)化
為了能夠保證屏蔽門(mén)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(jiàn)圖1)。
3.1中央控制單元優(yōu)化
對(duì)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(gè)不同的電路板上，這樣就很好地解決了某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致整個(gè)電路板不能運(yùn)行的問(wèn)題，監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)各自運(yùn)行，互相之間不會(huì)受到干擾，這樣屏蔽門(mén)設(shè)備出現(xiàn)故障或者地鐵車(chē)輛緊急制動(dòng)受到影響的可能性就大大降低。同時(shí)，從圖1中還可以看出，對(duì)中央控制單元進(jìn)行優(yōu)化后，上行和下行都添加了冗余設(shè)計(jì)，這樣即便是某一個(gè)中央控制單元出現(xiàn)了故障，那么冗余單元還可以在短時(shí)間內(nèi)保證地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在很大程度上降低了地鐵車(chē)輛運(yùn)行出現(xiàn)意外情況的可能性，同時(shí)也為地鐵維修人員搶修中央控制單元爭(zhēng)取了時(shí)間。
3.2屏蔽門(mén)設(shè)備門(mén)鎖安全回路的優(yōu)化
相關(guān)工作人員對(duì)屏蔽門(mén)設(shè)備門(mén)鎖安全回路設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先要解決檢測(cè)工作容易受到其他因素影響的問(wèn)題，可以通過(guò)在回路中設(shè)置屏蔽設(shè)備來(lái)避免回路接收到其他的信號(hào)信息，同時(shí)工作人員在進(jìn)行地鐵系統(tǒng)工作時(shí)也要盡可能地避免發(fā)出一些影響回路檢測(cè)的信號(hào)。除此之外，工作人員還要根據(jù)實(shí)際情況以及列車(chē)運(yùn)行、屏蔽門(mén)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際需要對(duì)閉鎖安全回路進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，使回路能夠更加精確地檢測(cè)到屏蔽門(mén)設(shè)備的狀態(tài)，以此來(lái)保證地鐵車(chē)輛的安全運(yùn)行。屏蔽門(mén)門(mén)鎖安全回路優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下3個(gè)方面:①任何1個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障，在保障所有門(mén)全關(guān)閉鎖緊的情況下，都不會(huì)導(dǎo)致屏蔽門(mén)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號(hào)丟失，不會(huì)對(duì)列車(chē)進(jìn)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(duì)該故障的檢測(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行在線維修。②安全回路優(yōu)化后存在2個(gè)整側(cè)滑動(dòng)門(mén)關(guān)閉鎖緊繼電器K1和K2，如果有一個(gè)繼電器出現(xiàn)故障，另外一個(gè)繼電器可以確保屏蔽門(mén)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號(hào)不會(huì)丟失，既可以實(shí)現(xiàn)冗余，而且還能夠在確保安全回路的正常功能時(shí)，對(duì)發(fā)生故障的關(guān)閉鎖緊繼電器進(jìn)行在線維修。③當(dāng)某個(gè)滑動(dòng)門(mén)單元左門(mén)不能關(guān)閉到位，但是右門(mén)可以正常關(guān)閉到位時(shí)，并且其他滑動(dòng)門(mén)單元左右門(mén)都可以正常關(guān)閉到位時(shí)，此時(shí)該側(cè)屏蔽門(mén)不會(huì)向信號(hào)系統(tǒng)傳輸關(guān)閉鎖緊信號(hào)，導(dǎo)致列車(chē)不會(huì)進(jìn)出站，進(jìn)而確保了安全回路運(yùn)行的可靠性。屏蔽門(mén)設(shè)備門(mén)鎖安全回路的優(yōu)化可以有效彌補(bǔ)優(yōu)化前所存在的設(shè)計(jì)缺陷，但是安全回路優(yōu)化后的同一個(gè)滑動(dòng)門(mén)單元左(右)門(mén)所涉及到的2個(gè)關(guān)閉鎖緊檢測(cè)開(kāi)關(guān)需要放置在同一個(gè)位置，并對(duì)同一個(gè)行程點(diǎn)進(jìn)行有效檢測(cè)，這樣不僅可以確保第1路與第2路獨(dú)立回路構(gòu)建真正的冗余關(guān)系，而且還可以提高其運(yùn)行的可靠性。
3.3障礙物檢測(cè)優(yōu)化
目前，地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)障礙物探測(cè)基本上是借助檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電樞電流來(lái)開(kāi)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(tái)屏蔽門(mén)設(shè)備一般需要進(jìn)口，而我國(guó)是人口大國(guó)，在一些大城市的客流量非常大，經(jīng)常會(huì)由于屏蔽門(mén)障礙物檢測(cè)靈敏度而誘發(fā)夾人事故，此時(shí)就需要對(duì)障礙物檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)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(mén)障礙物檢測(cè)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(tái)屏蔽門(mén)需要借助3個(gè)霍爾傳感器在對(duì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)控驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的有效控制。每個(gè)霍爾傳感器會(huì)產(chǎn)生1個(gè)180°脈寬信號(hào)，并隨之產(chǎn)生6個(gè)相互交替的下降沿和上升沿，分別對(duì)應(yīng)著不同的6個(gè)換向時(shí)刻。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)中斷程序觸發(fā)的有效優(yōu)化，一般需要將3個(gè)霍爾傳感器輸出信號(hào)傳輸至DSP的CAP1、CAP2、CAP33個(gè)接口，并選擇DSP的中斷方式為雙沿觸發(fā)捕捉中斷，以此來(lái)提高中斷程序觸發(fā)效率。
3.5地鐵屏蔽門(mén)系統(tǒng)控制回路優(yōu)化
對(duì)于地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)而言，其常見(jiàn)的電源供給方式是通過(guò)雙電源切換后使低壓配電系統(tǒng)的電流進(jìn)入控制UPS和驅(qū)動(dòng)UPS，經(jīng)過(guò)整流逆變后，可以將電流分配給控制回路和驅(qū)動(dòng)回路供電。由于受到UPS行業(yè)的限制，單獨(dú)小容量控制UPS的可靠性比較差，此時(shí)可以通過(guò)降低控制UPS故障的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)控制回路供電系統(tǒng)的優(yōu)化，其不僅可以提高地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)控制回路運(yùn)行效率，而且可以確保控制回路的正常供電，進(jìn)而提高屏蔽門(mén)的運(yùn)行效率。
4結(jié)語(yǔ)
本文所介紹的地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)的優(yōu)化分為控制流程優(yōu)化和安全回路門(mén)鎖優(yōu)化，以及障礙物探測(cè)方面的優(yōu)化，相關(guān)工作人員在進(jìn)行控制系統(tǒng)優(yōu)化的過(guò)程中，一定要根據(jù)實(shí)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(jìn)地鐵系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高。
參考文獻(xiàn):
［1］曲澤超，任艷江，王永剛．地鐵站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)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
