城市軌道交通站臺(tái)門系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)處理

摘 要：軌道交通站臺(tái)門（PED）系統(tǒng)作為城市軌道交通中重要的子系統(tǒng)，對(duì)于軌道交通的正常安全運(yùn)行起著重要的意義。文章主要論述了城市軌道交通站臺(tái)門系統(tǒng)的控制關(guān)鍵技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；站臺(tái)門；控制；數(shù)據(jù)處理

隨著我國綜合實(shí)力的不斷提升，近年來我國城市軌道交通系統(tǒng)具有極為強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，以湖北武漢為例，2015年已經(jīng)投入營運(yùn)的地鐵線路包含了1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線、4號(hào)線，聯(lián)絡(luò)武漢三鎮(zhèn)，而在2016年在建的地鐵線路有5條，預(yù)計(jì)以每年開通2條地鐵線路的速度進(jìn)行城市軌道交通建設(shè)。地鐵的聯(lián)通對(duì)于城市發(fā)展有著重要的意義。軌道交通站臺(tái)門（PED）系統(tǒng)作為城市軌道交通中重要的子系統(tǒng)，對(duì)于軌道交通的正常安全運(yùn)行起著重要的意義。文章主要論述了城市軌道交通站臺(tái)門系統(tǒng)的控制關(guān)鍵技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

1 城市軌道交通站臺(tái)門控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

隨著信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷交叉融合，現(xiàn)階段城市軌道交通各系統(tǒng)的信息化建設(shè)已經(jīng)逐步完善，在對(duì)于站臺(tái)門控制系統(tǒng)中，也應(yīng)用了多種信息控制技術(shù)。主要介紹以下幾種控制技術(shù)：

1.1 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是一種具有高度系統(tǒng)開放性的，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間的雙向數(shù)字通信技術(shù)，在系統(tǒng)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，即便所有的設(shè)備不是來自于同一個(gè)生產(chǎn)廠家。城市軌道交通站臺(tái)門控制系統(tǒng)就是一個(gè)理論意義上的多點(diǎn)控制系統(tǒng)，站臺(tái)門往往具有同時(shí)開關(guān)的統(tǒng)一控制特點(diǎn)，但各個(gè)站臺(tái)門之間又是相互獨(dú)立的，一個(gè)站臺(tái)門的控制異常不能夠?qū)ζ渌九_(tái)門的控制產(chǎn)生影響。利用現(xiàn)場總線技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)城市軌道交通站臺(tái)門的控制需求，中央控制系統(tǒng)作為站臺(tái)門的現(xiàn)場控制總線的主站，而各個(gè)單元門控制器作為現(xiàn)場總站的從站，主站能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)單元門的狀態(tài)信息報(bào)文的讀取，并且能夠發(fā)送遠(yuǎn)程命令?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)往往通過使用PLC模組來實(shí)現(xiàn)，PLC的CPU模塊作為現(xiàn)場總線為主站。

1.2 ZigBee無線通信技術(shù)

在站臺(tái)門控制系統(tǒng)中，往往需要保證內(nèi)部控制系統(tǒng)與外部控制系統(tǒng)的信號(hào)交互的有效性，對(duì)于車站信號(hào)系統(tǒng)較為落后的情況，必須要引入車地?zé)o線通信模組來進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)門開關(guān)命令的傳輸，確?？刂泼畹挠行鬟_(dá)，繼而保證上下站臺(tái)時(shí)的乘客安全。

ZigBee無信通信技術(shù)，是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)協(xié)議，其技術(shù)的產(chǎn)生就是為了進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動(dòng)化控制設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸需求，ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有多種頻率和多種上限傳輸速率可供選擇，它比起傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，其傳輸速率更高、所產(chǎn)生的能耗更少，并且具有一定的網(wǎng)絡(luò)自組織性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的特點(diǎn)。

在站臺(tái)門控制系統(tǒng)中，以標(biāo)準(zhǔn)的島式雙側(cè)站臺(tái)為例，列車的頭部和尾部都有無線發(fā)射模塊，站臺(tái)的頭端和尾端都有無線接收模塊，列車進(jìn)站后，列車的無線發(fā)射模塊就會(huì)發(fā)送無線命令報(bào)文，地面則會(huì)接收與解析這些報(bào)文，而后發(fā)送控制命令，驅(qū)動(dòng)站臺(tái)門實(shí)現(xiàn)開門和關(guān)門的動(dòng)作。

1.3 嵌入式控制技術(shù)

在站臺(tái)門控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)分散控制和系統(tǒng)整體信息化，不同種類的微控制器得到了廣泛的使用，為了滿足系統(tǒng)的信息化需求，統(tǒng)一的操作系統(tǒng)可以為不同的控制模塊提供標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)規(guī)范和接口協(xié)議，相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信算法、接口驅(qū)動(dòng)以及控制算法只需要進(jìn)行一次開發(fā)即可在不同的控制器平臺(tái)上進(jìn)行移植使用，從而大大降低了研發(fā)的時(shí)間和成本。

2 城市軌道交通站臺(tái)門的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

城市軌道交通在運(yùn)行過程中，站臺(tái)門控制系統(tǒng)往往處于一個(gè)極端復(fù)雜的電磁環(huán)境中，各個(gè)系統(tǒng)之間往往存在一定的電磁干擾，這些干擾信號(hào)由于一些客觀的原因，并沒有規(guī)律可以遵循，往往會(huì)給現(xiàn)場調(diào)試工作帶來一定的干擾作用，會(huì)對(duì)站臺(tái)門控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生不良的影響，為了進(jìn)一步降低和排除這種干擾作用，就必須要進(jìn)一步的采用有效的辦法來濾出干擾信號(hào)。

基于城市軌道交通站臺(tái)門現(xiàn)場總線控制技術(shù)的特點(diǎn)，現(xiàn)階段主要采用時(shí)域?yàn)V波算法來改善信號(hào)輸出，盡可能地降低電磁信號(hào)的干擾。在站臺(tái)門控制系統(tǒng)中，利用時(shí)域?yàn)V波算法來進(jìn)行信號(hào)的濾出，往往需要構(gòu)建一個(gè)特殊的定時(shí)器，這種定時(shí)器的觸發(fā)條件是有效電信號(hào)下降沿，其定時(shí)時(shí)長存在一定的可調(diào)節(jié)性，精度處于一定的范圍之內(nèi)，一旦觸發(fā)后，直到下一次的有效電信號(hào)下降沿被檢測到，才會(huì)被重設(shè)，具有一定的周期性。出發(fā)后，如果出現(xiàn)有效上升沿電信號(hào)，就會(huì)終止工作，恢復(fù)初始狀態(tài)。利用這種定時(shí)器，在站臺(tái)門控制系統(tǒng)中的時(shí)域?yàn)V波算法能夠一定程度的實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁信號(hào)的時(shí)域延展，并且可以轉(zhuǎn)換信號(hào)狀態(tài)，有利于實(shí)現(xiàn)不同接口特性之間的匹配。經(jīng)時(shí)域?yàn)V波處理后的信號(hào)可以保持很高的穩(wěn)定性，但是時(shí)域?yàn)V波的特征是可以濾除一切時(shí)寬窄于設(shè)定濾波時(shí)寬的負(fù)向脈沖干擾信號(hào)，保證對(duì)站臺(tái)門狀態(tài)的準(zhǔn)確顯示，以便于對(duì)站臺(tái)門的控制，但必須要保證濾波時(shí)長必須在一定限定內(nèi)，否則將引起信號(hào)的嚴(yán)重失真。

3 城市軌道交通站臺(tái)門控制系統(tǒng)發(fā)展展望

隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市軌道交通必然會(huì)成為未來世界最為主要的交通運(yùn)輸手段，擔(dān)負(fù)大部分的城市運(yùn)輸負(fù)荷。站臺(tái)門控制系統(tǒng)作為城市軌道交通中的一個(gè)子系統(tǒng)，其控制的重要性不言而喻，站臺(tái)門控制體系必然朝著更加安全可靠、信息化的方向進(jìn)行發(fā)展。

一方面，站臺(tái)門控制系統(tǒng)的實(shí)施監(jiān)控能力將會(huì)進(jìn)一步的增強(qiáng)，伴隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步完善，通過傳感器能夠?qū)φ九_(tái)門控制體系中站臺(tái)、地面的情況進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)站臺(tái)門實(shí)時(shí)狀態(tài)的有效控制。另一方面，站臺(tái)門控制系統(tǒng)必然會(huì)形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，避免由于設(shè)備之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成系統(tǒng)實(shí)時(shí)性下降，同時(shí)結(jié)合可靠性理論指導(dǎo)開發(fā)集成工作，同時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)也將會(huì)進(jìn)一步的更新和改造，必然將會(huì)擁有更強(qiáng)的綜合處理信息能力。

相信隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及電子制造業(yè)的快速發(fā)展，在不遠(yuǎn)的未來，城市軌道交通將會(huì)實(shí)現(xiàn)更加智能化的控制工作，為人們提供一個(gè)更加安全、可靠的乘車環(huán)境。

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