一種基于全高站臺安全門可調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的解決方案

文/柏帆 范偉,南京康尼電子科技有限公司

一種基于全高站臺安全門可調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的解決方案

文/柏帆 范偉,南京康尼電子科技有限公司

本文結(jié)合目前軌道交通安全門系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，介紹了一種基于全高站臺安全門的可調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的解決方案，并對其構(gòu)成部件、控制原理、軟件時(shí)序進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，滿足站臺側(cè)與軌道側(cè)既可以聯(lián)通通風(fēng)、又可以相互割斷的實(shí)際要求，以實(shí)現(xiàn)冬季車站保溫要求的轉(zhuǎn)換裝置；

全高站臺門系統(tǒng)；可調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置；三級邏輯控制

1 引言

近年來，伴隨著城市軌道交通行業(yè)的飛速發(fā)展，人們在對城市軌道交通運(yùn)營的安全性要求日益提高的同時(shí)，站臺的舒適性及節(jié)能性也越來越受到人們的重視。對于地下車站，站臺測與軌道側(cè)主要由全高屏蔽門及上部百葉窗進(jìn)行隔離。目前國內(nèi)絕大部分的屏蔽門上部百葉窗采用的是固定式的，這種方式只能起到通風(fēng)減壓的作用，并不能達(dá)到節(jié)能防火的功能。還有一些城市，以北方城市居多，采用的是手動(dòng)控制的上部百葉窗的結(jié)構(gòu)，完全靠人力去控制百葉窗的打開和關(guān)閉，這種方式雖然可以達(dá)到通風(fēng)和節(jié)能的雙重要求，但是需要站臺運(yùn)營人員一個(gè)個(gè)手動(dòng)操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且無法達(dá)到防火防煙的特殊要求，種種因素導(dǎo)致手動(dòng)式的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置并沒有得到進(jìn)一步的推廣。

本方案設(shè)計(jì)的全高站臺安全門電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置于全高屏蔽門的上方，目的是為了實(shí)現(xiàn)站臺側(cè)與軌道側(cè)既可以聯(lián)通通風(fēng)、又可以相互割斷的實(shí)際要求，以實(shí)現(xiàn)冬季車站保溫要求的轉(zhuǎn)換裝置。本方案的設(shè)計(jì)過程中同時(shí)考慮了環(huán)保、可維護(hù)性、安全性等要求，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的三級邏輯控制。

2 技術(shù)方案

該系統(tǒng)包括機(jī)械閥葉翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（T PSC），電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置控制器（TCU），電動(dòng)執(zhí)行器，手持控制器（M CU）等組成。

電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置控制器（TCU）通過接收控制指令，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器控制站臺門機(jī)械閥葉翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的開閉動(dòng)作。其控制指令包括外部系統(tǒng)的控制指令、電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPSC）的集控指令（集控開，集控關(guān)）達(dá)到整側(cè)或進(jìn)站端側(cè)的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的啟閉動(dòng)作；同時(shí)也可通過手持控制器（MCU）控制（手動(dòng)開，手動(dòng)關(guān)）或電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPSC）的HMI單個(gè)單元?jiǎng)幼髦噶钸_(dá)到各個(gè)單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的啟閉動(dòng)作。所有單元上的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息，如開到位，關(guān)到位，故障等通過通訊反饋給電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPSC）HMI上時(shí)時(shí)監(jiān)控，并將必要的信息通過通訊口上傳給外部系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)組成

機(jī)械閥葉翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（上部百葉窗）主要由電動(dòng)執(zhí)行器、啟閉機(jī)構(gòu)、碳鋼框架等組成。執(zhí)行器安裝在轉(zhuǎn)換裝置的中間位置，驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的啟閉機(jī)構(gòu)，啟閉機(jī)構(gòu)的葉片由鋁合金型材和其他傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成。

電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPSC）是整個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置系統(tǒng)的控制中樞，用來控制兩側(cè)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的啟閉及狀態(tài)監(jiān)控，TPSC實(shí)時(shí)與站臺門中央控制盤進(jìn)行通訊，用來接收外部系統(tǒng)的控制信號，并將當(dāng)前電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)信息上傳給相關(guān)專業(yè)。

電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置控制器（TCU）是自行開發(fā)的一套基于單片機(jī)CP U的可編程嵌入式裝置，軟件基于C語言編寫，實(shí)現(xiàn)RS485 RTU通訊和微型電機(jī)的控制，從而控制并驅(qū)動(dòng)該單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作，并將該單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)信息通過RS485通訊接口，以MODBUS RTU協(xié)議實(shí)時(shí)發(fā)送給電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPS C）。每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元設(shè)置一個(gè)，放置在單元門門機(jī)構(gòu)內(nèi)部。

4 控制方式

根據(jù)實(shí)際站臺需求，設(shè)定電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置系統(tǒng)為三級邏輯控制，其控制優(yōu)先級為：手動(dòng)控制＞集控控制（網(wǎng)絡(luò)控制）＞外部信號控制，每一級的控制原理設(shè)計(jì)如下：

? 手動(dòng)控制：

此控制模式為站務(wù)人員在維護(hù)保養(yǎng)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，需要單獨(dú)控制某一套電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的開啟或關(guān)閉而設(shè)置?？紤]到電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置是安裝在全高站臺門機(jī)構(gòu)上方，主要是起站臺側(cè)與軌道側(cè)聯(lián)通通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)冬季車站保溫要求的作用,其開啟及關(guān)閉并不會涉及到乘客人身安全。綜合以上因素及成本考慮，采用內(nèi)部軟件處理的方式，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置控制器（TCU）對外部輸入信號的優(yōu)先級判斷并響應(yīng)。

當(dāng)單門的TCU連接上MCU時(shí)，此時(shí)該單元的TCU不再響應(yīng)控制盤發(fā)送過來的集控控制信號，此時(shí)按下該單元的手動(dòng)打開/關(guān)閉按鈕時(shí)，該單元的TCU驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器控制該單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置打開/關(guān)閉，松開該按鈕，電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置停止動(dòng)作。

? 集控控制（網(wǎng)絡(luò)控制）：

此控制模式為站務(wù)人員需要控制整側(cè)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的開啟或關(guān)閉而設(shè)置。出于實(shí)際操作及成本等方面的考慮，采用邏輯電路和PLC控制的方式，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置中央控制盤（TPSC）對上/下行電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置整側(cè)優(yōu)先級控制。

當(dāng)TPSC的模式開關(guān)旋至“集控開”或“集控關(guān)”檔時(shí)，此時(shí)該側(cè)單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置處于集控控制模式，TPSC通過集控控制線發(fā)出相應(yīng)開關(guān)門命令。此時(shí)相應(yīng)側(cè)的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置響應(yīng)控制信號執(zhí)行開啟或關(guān)閉動(dòng)作。

當(dāng)TPSC的模式選擇開關(guān)旋至“網(wǎng)絡(luò)”檔時(shí)，該側(cè)單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置處于網(wǎng)絡(luò)控制模式，TPC不再通過硬線給出控制命令。此時(shí)相應(yīng)側(cè)的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置只響應(yīng)PLC通過通訊線發(fā)出的通訊開關(guān)指令信號。

? 外部信號控制：

此控制模式為需要外部系統(tǒng)（BAS/FAS系統(tǒng)）自動(dòng)控制整側(cè)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的開啟或關(guān)閉而設(shè)置。

當(dāng)模式選擇開關(guān)旋至“自動(dòng)”檔時(shí)，PLC控制器處于自動(dòng)控制模式，此時(shí)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置接收車站BAS/FAS系統(tǒng)的通訊控制信號。首先，BAS/FAS系統(tǒng)通過RS485發(fā)出通訊指令到PSC，PSC內(nèi)監(jiān)控主機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)采用MODBUS/TCP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議將電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的自動(dòng)開關(guān)命令發(fā)至TPSC，TPSC內(nèi)經(jīng)過優(yōu)先級處理后發(fā)出電平信號驅(qū)動(dòng)相關(guān)執(zhí)行繼電器，控制相應(yīng)側(cè)所有電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置動(dòng)作。

5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

人機(jī)界面HMI通過MODBUS/TCP協(xié)議與主控制器進(jìn)行通訊，并顯示各個(gè)單元電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置狀態(tài)信息。主控制器的兩個(gè)RS485接口分別與雙側(cè)的 60個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置控制器（TCU）進(jìn)行通訊，監(jiān)測各個(gè)單元的電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)時(shí)狀態(tài)。PSC機(jī)柜的控制器的兩個(gè)RS48 5通訊口采用MODBUS RTU與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

6 結(jié)束語

本方案中應(yīng)用了自動(dòng)化離散DCS架構(gòu)，RS485總線，嵌入式軟硬件，MODBUS/TCP，MODBUS RTU通訊和HMI人機(jī)界面等各種技術(shù)手段。在屏蔽門電動(dòng)風(fēng)閥控制及診斷方案，多節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程RS485網(wǎng)絡(luò)，微型電機(jī)嵌入式控制方案，HMI界面開發(fā)研究等方面做了卓有意義的探討。