地鐵站臺(tái)屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)優(yōu)化

鐘 淋

地鐵站臺(tái)屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)優(yōu)化

鐘 淋

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，510310，廣州//工程師）

地鐵站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)的運(yùn)營期間在線高效維修要求越來越高。分析了常見地鐵站臺(tái)屏蔽門設(shè)備控制系統(tǒng)的中央控制單元及門鎖安全回路設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，并針對缺點(diǎn)提出了優(yōu)化建議。建議中央控制單元分為監(jiān)視與控制2塊電路板，并增加冗余設(shè)計(jì)；提出門鎖安全回路的優(yōu)化方案，并作出分析。關(guān)鍵詞 地鐵；屏蔽門；中央控制單元；門鎖安全回路；在線高效維護(hù)

AbstractHigher and higher quality of the online maintenance during the operations of platform screen door（PSD）is required.By analyzing the design flaws in the central control unit and the lock safety circuit for metro PSD control system,an optimization scheme for the door lock safety circuit is proposed and analyzed，which will divide the central control unit into two circuit boards——monitoring and control，and add redundant design to the central control unit.

Key wordsmetro； platform screen door； central control unit； lock safety circuit； online high maintenance operation

Author′s addressGuangzhou Metro Group Co.，Ltd.，510310，Guangzhou，China

設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)不僅可有效防止乘客及物品不慎掉入軌行區(qū)造成人員傷亡或影響行車；而且，還可有效阻隔車站站臺(tái)與區(qū)間，減少兩者熱能交換節(jié)約能源。

廣州地鐵2號(hào)線于2005年投入使用站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)，是國內(nèi)首條使用站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)的線路。如今站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)已經(jīng)普及到城市軌道交通線路中，已成為城市軌道交通開通的標(biāo)配系統(tǒng)。站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)與列車信號(hào)系統(tǒng)形成聯(lián)動(dòng)，一旦停運(yùn)維修會(huì)直接影響行車服務(wù)，故對站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)在線高效維護(hù)提出了極高的要求。

屏蔽門設(shè)備主要由站臺(tái)門體機(jī)械系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等3部分構(gòu)成。文獻(xiàn)［1］及文獻(xiàn)［2］介紹了屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安全控制設(shè)計(jì)。

屏蔽門控制系統(tǒng)作為屏蔽門設(shè)備的核心，主要由中央控制單元（PEDC）、站臺(tái)端頭控制盤（PSL）、車站綜合控制盤（IBP）、站臺(tái)滑動(dòng)門門機(jī)控制器（DCU）及執(zhí)行電機(jī)、工控機(jī)（MMS）、輸入/輸出模塊、聲光報(bào)警裝置和現(xiàn)場冗余總線網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成,完成對整個(gè)車站屏蔽門的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)視。屏蔽門控制系統(tǒng)接收來自信號(hào)系統(tǒng)（SIG）的開關(guān)門指令，反饋給SIG關(guān)閉鎖緊信息，并將所有的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息上傳其上位機(jī)（主控系統(tǒng)）。

1 常見屏蔽門控制流程分析與優(yōu)化

1.1 常見屏蔽門控制流程問題分析

常見屏蔽門的控制流程圖如圖1所示。該屏蔽門控制系統(tǒng)一旦發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致站臺(tái)屏蔽門無法正常開關(guān)甚至列車緊急制動(dòng)，直接影響行車服務(wù)。經(jīng)分析，該屏蔽門控制系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：

（1）中央監(jiān)視邏輯控制板的PEDC將監(jiān)視和控制兩部分功能集成到同一塊電路板。這樣，一旦監(jiān)視部分故障導(dǎo)致電路板損壞，也將造成站臺(tái)屏蔽門不能正常開關(guān)或列車緊急制動(dòng)。而且無論哪部分故障導(dǎo)致電路板損壞，工控機(jī)均只能看到邏輯控制板PEDC故障信息，而無法精確判斷是監(jiān)視部分故障還是控制部分故障，更無法準(zhǔn)確判斷其影響范圍。這樣勢必導(dǎo)致運(yùn)營組織采取搶險(xiǎn)等應(yīng)急手段，增加故障排查時(shí)間及維護(hù)人力成本，降低行車連續(xù)性。

（2）上行或下行中央監(jiān)視邏輯控制板PEDC未有冗余設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生故障或損壞將直接導(dǎo)致上行或下行站臺(tái)屏蔽門將無法正常開關(guān)。

1.2 常見屏蔽門控制流程優(yōu)化建議

針對上述2種缺點(diǎn)，本文提出屏蔽門控制系統(tǒng)控制框圖優(yōu)化建議（見圖2）。

由圖2可見，優(yōu)化后的PEDC分為監(jiān)視與控制兩塊電路板。這樣，監(jiān)控故障和控制故障互不干涉，大大降低了整車屏蔽門不能開關(guān)或列車緊急制動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。還可看出，優(yōu)化后的上行或下行PEDC均實(shí)現(xiàn)了冗余。即使其中任意一塊PEDC發(fā)生故障，也還有其冗余的PEDC保證設(shè)備運(yùn)行。這進(jìn)一步降低了整車屏蔽門不能開關(guān)或列車緊急制動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，使發(fā)生故障的PEDC實(shí)現(xiàn)了在線更換維修，提高了故障處理效率。

圖1 常見屏蔽門控制流程圖

圖2 常見屏蔽門控制流程優(yōu)化建議圖

2 屏蔽門門鎖安全回路分析與優(yōu)化

2.1 門鎖安全回路的設(shè)計(jì)問題分析

門鎖安全回路是檢測整側(cè)屏蔽門是否關(guān)閉鎖緊的電氣回路。該回路保持聯(lián)通，則表示整側(cè)屏蔽門處于關(guān)閉鎖緊的安全狀態(tài)，列車就可以正常進(jìn)出車站。該回路斷開，則表示整側(cè)屏蔽門處于非關(guān)閉鎖緊的異常狀態(tài)，存在列車進(jìn)站時(shí)帶來的隧道活塞風(fēng)將車站站臺(tái)的人或物卷入軌道的安全隱患。斷開的回路會(huì)聯(lián)動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)緊急制動(dòng)列車。故門鎖安全回路的穩(wěn)定性直接影響行車安全及行車效率。門鎖安全回路由單個(gè)門門鎖關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)、線纜、接線端子排及整側(cè)門關(guān)閉鎖緊繼電器組成?？赡芤痖T鎖安全回路發(fā)生故障的原因有：DC 24 V電源故障、安全回路線路故障、單個(gè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊行程開關(guān)故障、整側(cè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊繼電器故障等。其中，DC 24 V電源故障可通過一級負(fù)荷設(shè)計(jì)及后備UPS（不間斷電源）配置解決；在施工安裝過程中，按要求施工可最大限度地降低安全回路線路故障發(fā)生概率；整側(cè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊繼電器故障可通過選用知名品牌的安全繼電器及雙繼電器冗余設(shè)計(jì)來解決；單個(gè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)故障受運(yùn)營過程中人為因素的影響極其嚴(yán)重（比如：檢測開關(guān)因滑動(dòng)門門體被乘客反復(fù)沖撞而松動(dòng)移位、門鎖被乘客沖撞松動(dòng)后檢測開關(guān)處于臨界狀態(tài)導(dǎo)致安全回路閃斷等），其故障率較高，難以通過日常檢修保養(yǎng)控制其故障率，急需通過電路設(shè)計(jì)提高其可靠性。

圖3、圖4為目前兩種常見的屏蔽門門鎖安全回路。

圖3 常見屏蔽門門鎖安全回路1

圖3 中各個(gè)滑動(dòng)門單元左門及右門的關(guān)閉鎖緊行程開關(guān)觸點(diǎn)先后串聯(lián)在一起，形成1個(gè)獨(dú)立的回路，可觸發(fā)整側(cè)門關(guān)閉鎖緊，使繼電器線圈K1吸合。K1的2個(gè)觸點(diǎn)K1-1、K1-2與信號(hào)系統(tǒng)形成雙切回路觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)，可收到屏蔽門系統(tǒng)的關(guān)閉鎖緊信號(hào)。在圖3的回路中，任何1個(gè)檢測開關(guān)發(fā)生故障都將導(dǎo)致安全回路斷開，從而影響列車進(jìn)出站。然而，日常運(yùn)營中檢測開關(guān)的故障率較高，極易影響列車運(yùn)營。此外，在圖3的回路中，只有1個(gè)整側(cè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊繼電器，未有雙繼電器冗余設(shè)計(jì)，一旦該繼電器發(fā)生故障也將直接影響列車進(jìn)出站。

圖4 常見屏蔽門門鎖安全回路2

圖4 中，各個(gè)滑動(dòng)門單元左門的關(guān)閉鎖緊行程開關(guān)觸點(diǎn)先后串聯(lián)在一起，形成1個(gè)獨(dú)立的回路，可觸發(fā)整側(cè)門關(guān)閉鎖緊，使繼電器線圈K1吸合；各個(gè)滑動(dòng)門單元右門的關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)觸點(diǎn)也先后串聯(lián)在一起，形成1個(gè)獨(dú)立的回路，可觸發(fā)整側(cè)門關(guān)閉鎖緊，使繼電器線圈K2吸合。K1的觸點(diǎn)K1-1、K1-2分別與K2的觸點(diǎn)K2-1、K2-2并聯(lián)形成雙切回路，可觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)收到屏蔽門系統(tǒng)的關(guān)閉鎖緊信號(hào)。圖4的設(shè)計(jì)存在一個(gè)重大的安全風(fēng)險(xiǎn)：即使整側(cè)某個(gè)滑動(dòng)門單元左門無法關(guān)閉到位，但如其右門正常關(guān)閉到位，同時(shí)其他滑動(dòng)門單元左右門均正常關(guān)閉到位，則該側(cè)屏蔽門也仍能發(fā)出正常的關(guān)閉鎖緊信號(hào)給信號(hào)系統(tǒng)，使列車能正常進(jìn)出站；但現(xiàn)場站臺(tái)若實(shí)際有某個(gè)滑動(dòng)門單元左門未關(guān)閉到位，則存在落人墮物入軌道的安全隱患（尤其是列車進(jìn)出站伴隨有強(qiáng)力隧道活塞風(fēng)的情況下）。

2.2 屏蔽門鎖安全回路設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

針對圖3及圖4所示回路的缺陷，現(xiàn)提出屏蔽門門鎖安全回路的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議（見圖5）。

圖5 屏蔽門門鎖安全回路優(yōu)化建議圖

在圖5中，各滑動(dòng)門單元左門及右門中的1個(gè)關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)觸點(diǎn)先后串聯(lián)在一起，形成第1路獨(dú)立的回路，可觸發(fā)整側(cè)門關(guān)閉鎖緊，使繼電器線圈K1吸合；各滑動(dòng)門單元左門及右門的另1個(gè)關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)觸點(diǎn)也先后串聯(lián)在一起，形成第2路獨(dú)立的回路，來觸發(fā)整側(cè)門關(guān)閉鎖緊，并使繼電器線圈K2吸合。K1的觸點(diǎn)K1-1、K1-2分別與K2的觸點(diǎn)K2-1、K2-2并聯(lián)形成雙切回路以觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)，進(jìn)而收到屏蔽門系統(tǒng)的關(guān)閉鎖緊信號(hào)。很明顯，優(yōu)化的屏蔽門門鎖安全回路具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）任何1個(gè)檢測開關(guān)發(fā)生故障都不會(huì)導(dǎo)致屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號(hào)丟失，也不會(huì)影響列車進(jìn)出站，且能在保證安全回路正常功能的前提下，在線維修發(fā)生該故障的檢測開關(guān)。

（2）優(yōu)化后的安全回路有2個(gè)整側(cè)滑動(dòng)門關(guān)閉鎖緊繼電器K1和K2。任何一個(gè)繼電器損壞均不會(huì)導(dǎo)致屏蔽門系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的致關(guān)聯(lián)鎖信號(hào)丟失。不僅實(shí)現(xiàn)了冗余，而且能在保證安全回路正常功能的前提下在線維修發(fā)生故障的關(guān)閉鎖緊繼電器。

（3）當(dāng)某個(gè)滑動(dòng)門單元左門無法關(guān)閉到位，右門正常關(guān)閉到位，而其他滑動(dòng)門單元左右門均正常關(guān)閉到位時(shí)，該側(cè)屏蔽門不會(huì)發(fā)出關(guān)閉鎖緊信號(hào)給信號(hào)系統(tǒng)，使列車不能正常進(jìn)出站，從而保證了安全回路的可靠性。

優(yōu)化后的安全回路能有效彌補(bǔ)主流安全回路的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)。但需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，優(yōu)化后的安全回路同一個(gè)滑動(dòng)門單元左（右）門的2個(gè)關(guān)閉鎖緊檢測開關(guān)必須安裝到同一個(gè)位置，檢測同一個(gè)行程點(diǎn)，以保證第1路獨(dú)立的回路與第2路獨(dú)立的回路形成真正的冗余關(guān)系，才能保證可靠性。

3 結(jié)語

地鐵服務(wù)的宗旨是“安全、舒適、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷”。屏蔽門設(shè)備是直接影響行車服務(wù)質(zhì)量的重要設(shè)備。故其控制系統(tǒng)及零部件（尤其是電氣部件）在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮能否高效在線維修。維修還應(yīng)根據(jù)故障影響大小，酌情考慮采用冗余設(shè)計(jì)等手段來實(shí)現(xiàn)在線高效維修，進(jìn)而提升服務(wù)質(zhì)量。

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Optimization of Metro Platform Screen Door Control System

ZHONG Lin

U291.6+3：U231

10.16037/j.1007-869x.2017.09.030

2017-04-22）