1、地铁屏蔽门安全系统分析及改进摘要在地铁运行的过程中，地铁屏蔽门起到封闭车厢、减少噪音、降低空调系统的消耗等作用，地铁屏蔽门的自动开启主要是靠自动控制系统进行控制的，我们要通过对自动控制系统的优化来提高地铁屏蔽门的安全性。 关键词地铁；屏蔽门；安全系统；分析；改进 中图分类号： U231 文献标识码： A 一、前言 在地铁运行的过程中，地铁的安全性是十分重要的，屏蔽门的良好运行在一定程度上能保证乘客的安全，保证列车正常的运行。在对地铁屏蔽门设计的过程我们应该对屏蔽门存在的安全问题进行综合的考虑，避免各种事故的发生。 二、屏蔽门的功能 站台屏蔽门是最大量采用的 PTP 系统，与其他类型相比，有更多
2、的功能： 1、它不是用来检测轨道上出现的物体，而是防止物体跌落在轨道上；2、可以防止站台与轨道之间的热交换； 3、可以允许列车以较高的速度进站。 屏蔽门是最安全的防护措施，有全高和半高两种。后者较为轻巧，在土建工程方面不那么复杂，但缺点是有可能发生跨越进入轨道的情况，同时也不能达到站台与轨道之间隔音与隔热的要求。 安装屏蔽门的工程要求较高，建造费用也较大。列车停站时要求车门与屏蔽门对准，在弯道上的车站要注意车门与屏蔽门之间的间隙。在露天站台上，屏蔽门会受到大风的干扰。屏蔽门达到的安全总体等级为最高的 SIL4。 三、屏蔽门安全回路故障分析及处理 1、行程开关所引起的安全回路故障分析及处理 滑动
3、门和应急门的行程开关进入安全回路，每次滑动门打开、关闭过程中，行程开关都要动作，在每天 5 点至 24 点的运营时间内，列车通过次数约 280 次，所以，锁紧机构内的 4 个行程开关每天要动作 280 次。在运营中，行程开关的触点因振动时通时断,但屏蔽门 DCU 没有监视进入安全回路的行程开关触点的功能，安全回路断开故障发生时，可以使用LCB 开关将每道滑动门打手动关门，观察 PSL 的“关闭且锁紧”指示灯，若某道滑动门该指示灯亮，表明该道滑动门行程开关等发生故障。但由于这种故障是随机发生的，门体振动导致行程开关振动，有时促使触点恢复正常，加上运营高峰时，行车间隔短，检查整侧 24 道滑动门，
4、时间不够，经常发生没有检查几道滑动门，下次列车进站，滑动门开关动作时的振动又使行程开关触点恢复正常。针对上述故障，需定期检测行程开关。可采用万用表打电阻挡，表笔接行程开关的常开触点，用拇指搬动滚轮，滚轮动作后电阻应为 0 或小于 0.1，反复搬动滚轮，如出现滚轮动作后电阻无穷大应更换行程开关。 针对安全回路故障持续时间短，门体动作或振动后即恢复的特点，研制了信号开、关门模拟装置，在夜间停运后，使用站台屏蔽门通号命令模拟装置反复开、关滑动门，当滑动门关闭后安全回路没有接通，即停止发送开、关门命令。 2、DCU 主板、连接器所引起的安全回路故障分析及处理 每道滑动门门机内安装有 DCU 主板。安全
5、回路的电源为直流60V，送到距离屏蔽门设备间最远的滑动门门机主板上，串联 120个行程开关的常开触点后，此电压送入屏蔽门设备间内 PSC 的从动继电器单元的安全继电器线圈，从动继电器单元向 ATC 设备发送“关闭且锁紧”命令。使用过程中，发现主板上 PL14 和 PL15 连接器有时松动或个别插针松动，造成安全回路断开，故障发生时，ISCS 和 PSA 没有故障门的任何记录。行程开关的固定螺钉松动，行程开关调整不当均可造成所有滑动门、应急门关闭且锁紧后，安全回路为低电平。应紧固插针，必要时将所有插头重新安装，调整行程开关，保证安全回路工作正常。 四、地铁屏蔽门自动化控制系统设计的流程 在总体布
6、局地铁屏蔽门自动化控制系统的基础上，我们需要对系统的功能进行设置，并做好微控制器和电机的选型工作，以及理顺无刷直流电机驱动控制原理。 1、系统功能 在设计屏蔽门自动化控制系统的时候，需要明确的功能主要有两个方面，其中包括控制功能和监测功能。每侧站台屏蔽门均配置独立的单元控制器实现各级别控制及监视功能。在系统正常运行状况下，列车进站后停在允许误差范围内时，列车信号系统向屏蔽门发出开门和关门的指令，屏蔽门系统前端继电器识别为有效指令后，单元控制器发出相应的开门或关门指令，同时屏蔽门系统通过硬线连接向信号系统反馈开门或整侧关闭且锁紧信号，这就是屏蔽门系统级自动化控制。至于站台级别控制，则由包括列车司
7、机和站务人员在内的系统操作人员，通过站台的 PSL 控制屏蔽门开关。为了达到更可靠的控制，开关门的指令均采用冗余设计，即两路开门和关门指令。为了辅助补充自动化控制系统，站台也提供手动操作的方式控制屏蔽门，以便在系统或电源发生故障以及其它紧急情况下，站台工作人员可以直接利用钥匙，乘客在轨道侧用门把手打开屏蔽门。 后者则属于系统的监视功能，对于通讯网络的选择有多种，如RS485、CAN 总线、Profbus 以及 Lonwork 等，该功能通过现场的总线，将所有 DCU 的状态信息，传输到屏蔽门的主监视系统，车站人员可以通过车站的控制室工作站，实现屏蔽门状态的实时查询和故障报警，并生成数据记录。
8、2、微控制器和电机的选型 微控制器的选型，是从屏蔽门自动化控制系统的功能角度分析，对微控制器的要求是运行速度快、运行精度高，而且在通信方面具有良好的功能，这也是屏蔽门实现智能化控制的关键。笔者建议采用 LPC2129微控制器，这种控制器由 Philips 公司提供，具有实时仿真支持功能，以及嵌入了高速的 Flash 存储器，确保存储器的接口和加速结构都能够在最大始终速率的状态下运行。LPC2129 微控制器功耗低，包括 2 个 32位定时器、4 路 10 位 ADC、2 路 CAN、9 个外部中断器，适用于屏蔽门自动化控制系统的通信网管、协议转换器、嵌入式软件路由器等。除此之外，LPC2129
9、 微控制器的芯片还连接了对外通信接口，确保屏蔽门数字化控制系统的正常运行。电机的选型基本要求是在宽调速范围内，在启动、制动、调速等方面具有优异的动态性能，而且具有较高的可靠性和效率，在屏蔽门的驱动装置伺服系统当中，直流电机逐渐融入了电子技术、功率半导体技术、高性能磁体材料等，尽管在成本方面有所增加，但在一定程度上提高屏蔽门自动化控制的使用寿命和效率性能，非常适合 3、软件设计 系统各部分信号传递方向如图 1 所示，相应的软件算法流程如图 2所示。 图 1 屏蔽门安全防护系统信号传递示意图 图 2 屏蔽门安全防护系统工作流程图 (一)疑似夹人情况判断。屏蔽门与列车门联动关闭时，系统开始启动扫描程
10、序。例如对于六节编组列车，中央控制器模块接收到 12 个位置点的状态信号，若设定每 20ms 扫描一次，则一整列车扫描一次为240ms，光幕传感器和屏蔽门 DCU 信号形成“与”的关系，即二者其中之一有信号，则认为发生了相应区域的夹人情况。当系统循环完毕后，考查总的计数值“Count“满设定参考值时，则认为探测到障碍物，此时启动司机站立区和车厢相应区域的蜂鸣报警指示灯，并使 LED 数码管显示相应的车厢代号及区域，例如第五节车厢一位端有夹人情况发生，则 LED数码显示管 2 将显示“51“。 （二）夹人情况二次确认。当判定疑似夹人情况发生时，中央控制器发出指令启动相应区域的摄像头和司机站立区的视频显示器，用于司机对夹人情况的二次确认。 结束语 地铁屏蔽门在运行的过程中首先要对其安全性进行考虑，避免地铁屏蔽门在运行的过程中出现夹人、伤人的现象发生。 参考文献 1戴慧,田丽鸿.地铁屏蔽门 PSC 综合自动化系统的设计与实现J.扬州大学学报:自然科学版,2012(3）:63-66. 2田霞.地铁站台智能化屏蔽门控制系统的 PTE 设计J.软件导刊,2010(4):107-109. 3张俊岭.地铁屏蔽门系统站台整体复合绝缘层方案研究J.城市轨道交通研究,2013(4):86-88. 4廖海象.地铁屏蔽门控制系统控制模式及常见故障处理方法J.电世界,2013(1):33-35.
