屏蔽门控制系统的功能设计与技术探讨
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【摘要】随着我国经济的建设的飞速发展，城市地铁的建设水平也在逐渐提升。但是，地铁车站站台的安全事故却不断发生，并且能耗非常大。在这样的情况下，地铁屏蔽门系统应运而生，本文将围绕屏蔽门控制系统的功能设计与技术进行探讨。
【关键字】屏蔽门控制系统功能设计技术
中图分类号：TM921.5文献标识码： A 文章编号：
一、地铁屏蔽门控制系统、基本构成以及运行模式
1、地铁控制门系统
地铁屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品,包块机械和电气控制部分，其沿站台边缘布置，将车站站台与行车隧道区域隔离开，降低车站空调通风系统的运行能耗。同时减少了列车运行噪音和活塞风对车站的影响，防止人员跌落轨道产生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，提高了地铁的服务水平。
2、地铁屏蔽门控制系统的基本构成
地铁屏蔽门控制系统的基本组成包括硬件组成和软件组成。其硬件组成主要包括就地控制盘LCB、中央接口盘PSC、车站紧急控制盘PEC、配电屏、驱动ups、控制ups、蓄电池屏、、屏蔽门状态报警盘、屏蔽门操作控制开关等。软件组成主要包括电机控制、门宽参数自学习系统、障碍物检测系统、防挤压系统、开门程序控制系统、关门程序控制系统、总线控制系统等。如图：
3、屏蔽门控制系统运行模式
正常运行模式分为两种：
(1)在列车配备自动驾驶系统的情况下，来自系统级(列车信号系统)的控制。
(2)在列车无自动驾驶系统的情况下，信号系统发出“列车占位”信号，由授权的操作人员在站台控制面板(PSL)上控制屏蔽门的操作为站台级控制的正常运行模式。
3．2非正常运行模式
(1)故障运行模式
在以下故障情况发生时，进入故障运行模式：
a.滑动门关闭时探测到障碍物。
b.列车超过允许停车精度，列车门与滑动门错位。
c.个别滑动门不能打开。
d.控制系统发生故障。
(2)紧急工作模式
在以下故障情况发生时，进入紧急工作模式：
a.列车在隧道罩发生火灾。
b.车站内发生火灾。
c.其它以外突况。
(3)测试工作模式
当系统安装或维修时采用的工作模式。
二、地铁屏蔽门控制系统功能及其作用
电气设计中采用控制部分和监视部分分开，其中控制部分采用硬线连接，监视部分采用总线连接。
1、控制功能。在任何运行模式中，接收上级发来的各种命令，上报信息以及对各屏蔽门单元进行自动控制，完成相应的动作。
2、监视功能。具有监视功能的设备包括两部分：中央接口盘(PSC)和远方报警盘(PSA)。主要完成站台每侧屏蔽门单元相关信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系统测试(PST)、手动解锁、就地控制(LCB)、车站紧急操作装置(PEC)、站台控制PSL的状态信息；（2）通过现场总线通信收集全部门控单元(DCU)信息；（3）允许对DCU参数进行修改；（4）存储屏蔽门故障诊断信息以及正常系统运行记录；（5）收集驱动电源信息。
3、屏蔽门控制系统作用
从屏蔽门控制系统的作用的角度来讲，屏蔽门系统的控制分就地级控制、站台级控制、列车信号系统级控制、火灾模式级控制。就地级控制是每个活动门模块可以独自机械，电气操作；站台级控制，列车信号系统级控制，火灾模式级控制都是通过PSC里的继电器控制活动门模块的运行，PSC是根据各级控制发出的命令对活动门模块进行操作、监视，是各级控制的集合体。优先级是就地级，其次是火灾模式级，然后是站台级，最后是列车信号系统级。火灾模式级是在车控室操作屏蔽门系统，支链打开屏蔽门。
现在有两种PSC设计方法，一种是把电气系统(主要是处理硬线命令的继电器组)和监控通讯系统组合在一个模块里，成为一个黑盒子。黑盒子的输出输入接口有电源，现场总线网络(监视网络)，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口。可以既控制屏蔽门运行，也监控屏蔽门状态、故障，并把相关信息存贮起来。一种是电气系统和监控通讯系统各自独立，把电源，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口集合一起，把现场总线网络(监视网络)独自成一体，与各门单元，PSC里各重要继电器组有接口，从而全面监控系统，电气系统和监视网络收集的若干重要状态如“开门”状态，若干重要故障如“系统故障”通过PSC的指示灯面板反映。首先这样电气和监控通讯两个系统不会相互影响，独立开来以后维修、改造方便。其次减低维修成本，一个部件损坏不必整个PSC更换。
三、制系统的关键技术
1、伺服驱动系统
门机是屏蔽门系统的核心设备之一，门控单元(DCU)是门机的重要组成部分，向．门控单元的丰要部分是服伺驱动系统，包括电机和伺服驱动器。从成本来考虑，伺服驱动系统约占门机的l／2，约占屏蔽门系统每单元的1／6。目前，屏蔽门行业国内的生产厂商所采用的是大都是外购通用件，功能齐全，性能很好，相成地价格很高；有的还需要另外配置控制器，使得系统累赘和不可靠。相比之下，国外的屏蔽门厂商就有很大的优势，因为他们掌握了伺服驱动的核心技术，拥有他们自己的电机和驱动器，他们以最少的硬件投资成本，获得了最大化的利润，他们卖的是技术。冈此，如果能够自己研制伺服驱动系统，节省的成本将相当可观。
2、监控软件
运行于中央接口盘(PSC)上的MMS和远方报警盘(PSA)上的监视软件系统，它能够实时临测系统运行状态。编程语言的选择多为VB(Visual Basic)，从软件的功能实现和系统的大小来说，VB也完全能够胜任，不过，已经有不少客户为了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。
3、现场总线
DCU的状态信息是通过通信网络传递到PSC的，对于通信网络的选择有多种，常见的有RS485、CAN总线、Profibus以及LonWorks等。由于地铁站台的距离一般较长，有的将近200米，为了通信的实时、稳定，现在多采用现场总线。每个DCU单元作为一个从设备(节点)挂在总线上，总线丰设备放在屏蔽门系统设备室，上设备收集到DCU的状态信息后发到PSC，完成通信。
四、控制系统设计特点
所有控制线路通过硬线连接，保证了控制系统的高可靠性，成本较低. 监控系统采用标准的国际工业网络数据总线进行链接，传输大量信息. 采用这种方式保证了系统操作的高可靠性、良好的功能和设备扩展，除门控器需要进口外，其他控制部件和软件都能由国内的专业公司提供。
总结
地铁屏蔽门是地铁环控系统的重要部件，其活动门数量多，运营中平均每2 min 就须开关门一次，其控制系统必须十分安全可靠. 地铁屏蔽门是一复杂的分布参数控制系统，它集建筑、机械、电子和控制等科学于一体，其信息传递速率、同步性、系统可靠性和电磁兼容性等要求十分严格. 本文在经过2 年多屏蔽门样品研制，参照国外屏蔽门工程实例，结合国内研究的基础上，较深入地研究了屏蔽门的控制原理。.
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