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        地鐵站臺屏蔽門控制系統的不足與完善

        來源:技術與市場; 作者:鄭洪濤
        發布于:2020-10-09 共3421字

          摘    要: 介紹了地鐵站臺屏蔽門設備控制系統的優化,重點介紹了控制流程和門鎖安全回路的優化,對屏蔽門控制系統進行優化可以為地鐵車輛的安全平穩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備控制系統存在的問題及優化對策。

          關鍵詞: 地鐵系統; 屏蔽門設備; 控制系統; 優化工作;

          0 、引言

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

          1、 地鐵站臺屏蔽門設備在地鐵系統中發揮的作用

          1.1、 有效減少環控系統中空調設備運行耗能

          地鐵車輛在地下軌道行駛過程中,由于活塞風的存在,使列車在靠近站臺和駛離站臺時,對站臺上空氣流通產生巨大的影響,在此種環境下安裝空氣調節系統,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,制冷系統也能以較低的負荷運轉,可以有效減少地鐵系統中能源的消耗,實現節能減排。

          1.2 、實現地鐵系統中車站整體環境的改善和優化

          地鐵車輛在運行過程中往往會產生較大的噪聲,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生的活塞風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境,有效提升乘客對車站提供服務的滿意程度。

          2、 屏蔽門設備控制系統中存在的不足

          2.1 、將監視功能和控制功能集成到1塊電路板上

          在屏蔽門設備的控制系統中,位于中央監視邏輯控制板位置的中央控制單元會將監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的可靠運行來說極其不利。具體來講,如果電路板上的監視設備發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,控制系統的工控機都只能識別出電路板出現故障,但不能判斷導致電路板故障的原因是監視設備損壞還是控制設備損壞,也不能精確地計算出發生的故障對于屏蔽門設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的成本。
         

        地鐵站臺屏蔽門控制系統的不足與完善
         

          2.2 、中心控制單元缺乏冗余設計

          在屏蔽門設備控制系統運行過程中,其表現出來的另外一個明顯的不足就是上行或者下行的中央監視邏輯控制板中中心控制單元缺乏冗余設計。如果控制板出現一定的損壞,即便是很小的故障,將會造成整側屏蔽門設備不能正常地開啟和關閉,在這種情況下,整個地鐵運行系統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所提供的服務質量,確保所有地鐵車輛的正常運行,有必要優化對地鐵站臺屏蔽門控制系統,提高其運行效率,使屏蔽門設備在地鐵車輛運行過程中發揮出盡可能大的作用。

          2.3 、屏蔽門設備門鎖安全回路問題

          屏蔽門設備的門鎖回路發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閉鎖緊狀態,如果屏蔽門鎖緊,那么回路就會保持聯通,反之,如果屏蔽門沒有鎖緊或者處于異常狀態,那么回路在檢測到之后就會斷開。一般情況下,門鎖安全回路的穩定性與地鐵車輛的運行效率和安全是息息相關的。在實際運行中發現,門鎖安全回路的結構設計存在一些問題,導致回路對于屏蔽門鎖緊狀態進行檢測過程中,非常容易受到如人為因素以及環境因素等其他因素的影響,這樣檢測結果的準確度就會有所降低,如果出現誤判,那么地鐵車輛運行就會受到非常大的影響。

          3、 屏蔽門設備控制系統的優化

          為了能夠保證屏蔽門設備控制系統具備科學性和合理性,提出相應的優化建議(見圖1)。

          圖1 屏蔽門設備控制系統控制流程優化
        圖1 屏蔽門設備控制系統控制流程優化

          3.1 、中央控制單元優化

          對位于中央監視邏輯控制板中的中央控制單元,監視設備和控制設備分別位于2個不同的電路板上,這樣就很好地解決了某一個設備出現故障導致整個電路板不能運行的問題,監控系統和控制系統各自運行,互相之間不會受到干擾,這樣屏蔽門設備出現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化后,上行和下行都添加了冗余設計,這樣即便是某一個中央控制單元出現了故障,那么冗余單元還可以在短時間內保證地鐵系統的正常運行,在很大程度上降低了地鐵車輛運行出現意外情況的可能性,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 、屏蔽門設備門鎖安全回路的優化

          相關工作人員對屏蔽門設備門鎖安全回路設計進行優化時,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置屏蔽設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工作時也要盡可能地避免發出一些影響回路檢測的信號。除此之外,工作人員還要根據實際情況以及列車運行、屏蔽門設備運行的實際需要對閉鎖安全回路進行進一步優化,使回路能夠更加精確地檢測到屏蔽門設備的狀態,以此來保證地鐵車輛的安全運行。屏蔽門門鎖安全回路優化的優點體現在以下3個方面:①任何1個檢測開關出現故障,在保障所有門全關閉鎖緊的情況下,都不會導致屏蔽門系統與信號系統的致關聯鎖信號丟失,不會對列車進出站產生任何影響,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進行在線維修。②安全回路優化后存在2個整側滑動門關閉鎖緊繼電器K1和K2,如果有一個繼電器出現故障,另外一個繼電器可以確保屏蔽門系統與信號系統的致關聯鎖信號不會丟失,既可以實現冗余,而且還能夠在確保安全回路的正常功能時,對發生故障的關閉鎖緊繼電器進行在線維修。③當某個滑動門單元左門不能關閉到位,但是右門可以正常關閉到位時,并且其他滑動門單元左右門都可以正常關閉到位時,此時該側屏蔽門不會向信號系統傳輸關閉鎖緊信號,導致列車不會進出站,進而確保了安全回路運行的可靠性。

          屏蔽門設備門鎖安全回路的優化可以有效彌補優化前所存在的設計缺陷,但是安全回路優化后的同一個滑動門單元左(右)門所涉及到的2個關閉鎖緊檢測開關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路獨立回路構建真正的冗余關系,而且還可以提高其運行的可靠性。

          3.3 、障礙物檢測優化

          目前,地鐵站臺屏蔽門障礙物探測基本上是借助檢測驅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。在地鐵建設初期,站臺屏蔽門設備一般需要進口,而我國是人口大國,在一些大城市的客流量非常大,經常會由于屏蔽門障礙物檢測靈敏度而誘發夾人事故,此時就需要對障礙物檢測系統進行優化,如現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、 中斷程序觸發優化

          地鐵站臺屏蔽門需要借助3個霍爾傳感器在對轉子位置信號進行檢測的基礎上實現對門控驅動無刷直流電機的有效控制。每個霍爾傳感器會產生1個 180°脈寬信號,并隨之產生6個相互交替的下降沿和上升沿,分別對應著不同的6個換向時刻。為了實現對中斷程序觸發的有效優化,一般需要將3個霍爾傳感器輸出信號傳輸至DSP的CAP1、CAP2、CAP3 3個接口,并選擇DSP的中斷方式為雙沿觸發捕捉中斷,以此來提高中斷程序觸發效率。

          3.5 、地鐵屏蔽門系統控制回路優化

          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的電流進入控制UPS和驅動UPS,經過整流逆變后,可以將電流分配給控制回路和驅動回路供電。由于受到UPS行業的限制,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故障的方式實現對控制回路供電系統的優化,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、 結語

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

          參考文獻

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

        作者單位:方大智創科技有限公司
        原文出處:鄭洪濤.地鐵站臺屏蔽門設備控制系統優化[J].技術與市場,2020,27(10):40-41.
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