自动化屏蔽门控制系统分析

任若晨

（西安思源学院，陕西 西安 710038）

自动化屏蔽门控制系统分析

任若晨

（西安思源学院，陕西 西安 710038）

自动化屏蔽门是城市轨道交通中使用的安全装置，文章首先通过对屏蔽门的出现背景以及类型进行介绍，进而展开自动化屏蔽门的控制系统的研究，对其功能以及软硬件结构方面进行探讨，为自动化屏蔽门的研究提供一定的参考依据。

自动化；屏蔽门；控制系统

自动化屏蔽门是为了给列车或者地铁乘客提供一种舒适安全的环境而出现的，而且其能够使得列车或者地铁的运行更加节能减排，提高了能源的利用效率。另外，列车运行中，屏蔽门的使用不仅减少了噪音，也提升了地铁运行的安全性。经过多年来的自动化屏蔽门的研究和应用可知，自动化屏蔽门的应用符合列车运行所要求的高安全性以及高精度性，且更加舒适和节能，因此国内外很多地区都已经大力推广自动化屏蔽门在列车上的应用。

1 自动化屏蔽门的出现背景与类型

1.1 自动化屏蔽门的出现背景

20世纪80年代，自动化屏蔽门系统为使用列车的高安全性与乘客的舒适性应运而生，其是城市轨道交通中使用的安全装置，通过对其设置可以区分开列车与站台候车区域，并通过自动感应在列车出发或者到站时自动关闭和打开。自动化屏蔽门是一项综合性高科技产品，其将站台和列车运行区域分割开来，通过控制系统实现自动开启关闭控制功能，使用自动化屏蔽门除了能够给乘客带来更舒适更安全的环境之外，其自动化的控制能够减小列车内外空气流动所引起的能量的散失，提高了能量的利用效率，由此可知地铁屏蔽门系统的重要性。

1.2 自动化屏蔽门的类型与发展

从目前各国设置的屏蔽门类型来看，主要有两种类型，分别是全高封闭式和半高式，全高封闭式屏蔽门自动化系统即是一道自上而下的玻璃隔墙和活动门，将站台与列车轨行区分隔开来，该种类型的功能是增加安全性，而且还能够节约能耗以及加强环境保护；而半高式屏蔽门自动化系统，门体高度大约为1.5米，是一种敞开式将站台与列车轨行区的进行分隔的保护性设备。该种类型的自动化屏蔽门既能够做到保证乘客的安全功能，还能够做好对噪声的控制减弱。随着轨道交通建设的大力发展，对安全、节能等因素越来越引起高度重视，而自动化屏蔽门系统作为一种新兴技术，可以很好地应用到城轨建设中去。自动化屏蔽门系统在我国的运用稍晚，第一例自动屏蔽门始于2003年7月广州地铁二号线开通后，列车屏蔽门系统全线运营，而现如今，国内新建的地铁线大多都安装了屏蔽门。但是国内企业在屏蔽门的研制上才刚刚起步，自主制造能力相比国外还比较差，因此需要企业在吸收国外先进技术的基础上，提高研发能力但绝不能完全采取追随式的发展方式，一定要真正发挥后发优势，有针对性地分析市场需求，形成自己独到的技术发展观，开发出更加适合国内城市轨道交通需求的、具有现代水平的屏蔽门设备。

1.3 自动化屏蔽门的结构

自动化屏蔽门的结构主要包括4大类，分别为固定门、滑动门、应急门及端门。所谓的固定门即为两对滑动门之间的不能够打开的屏蔽结构；滑动门对应于列车上的车辆门，数量上和位置上都是一一对应的；应急门其实质指的是疏散通道，当列车在停车站出现超出设计的停车错误，而且列车也不可能再进行位置的调整，主要包括列车不完全进站或不完全出站这两类事故发生时，通过应急门这一疏散通道保障乘客的安全；端门则设置在列车站台的两端口位置，垂直连接于靠站台的屏蔽门，且与外墙结构共同构建成一个完整的封闭式的屏蔽系统。

2 自动化屏蔽门系统控制系统分析

2.1 自动化屏蔽门控制系统的概述

自动化屏蔽门是一项综合性高科技产品，其将站台和列车运行区域分割开来，通过控制系统实现自动开启关闭控制功能，使用自动化屏蔽门除了能够给乘客带来更舒适更安全的乘客环境之外，其自动化的控制能够减小列车内外空气流动所引起的能量的散失，其能够降低空调工作的30%的工作负荷，从而提高了能量的利用率，由此可知地铁屏蔽门系统的重要性。而且自动化屏蔽门的使用不仅减少了噪音，也提升了地铁运行的安全性。所以，列车屏蔽门自动控制系统的科学设计至关重要，是提升列车运行质量的必要工作。

在本次自动化屏蔽门的控制系统的探讨研究中，鉴于其涉及的学科知识比较广、跨度大，笔者对自动化控制系统从其最主要的组成部分进行探讨分析，其主要包括DCU门控单元、PSL就地借口盘、PSC中央接口盘等。地接口盘和中央接口盘以及门控单元之间使用的连接方式是硬线连接，中央接口盘与门控单元之间采用控制器局域网络CAN现场总线实现通信。自动屏蔽门PSD自动切换功能的实现通常由信号系统控制，而信号系统向自动化屏蔽门系统发送“打开门”和“关闭门”的控制指令，直到下一次门状态命令改变为止。与此同时，自动化屏蔽门系统将向信号系统提供PSD开关门状态信息，并持续到下一次门状态命令改变为止。如果自动化屏蔽门出现系统故障，此时即会有互锁解除的指令从屏蔽门系统发送至信号系统，从而将两者互锁的关系进行解除。

2.2 自动化屏蔽门系统控制系统功能探讨

在自动化屏蔽门系统中，功能应用中的自动控制系统主要包括两部分的内容：控制功能和监控功能。自动控制系统功能包括SIG系统级控制、PSL站台级控制、IBP手动操作控制和火灾模式控制，其中手动操作控制优先级最高，而系统级别控制优先级为最低。当优先操作完成时，再依次完成其他低级操作。系统级控制指的是处于正常运行模式下，通过信号系统SIG直接控制屏蔽门的方式，当列车进站之后属于在允许误差范围之内停车时，两侧屏蔽门单元控制器PEDC通过DCU从而控制屏蔽门的运行，它们两者之间的连接线采用的是硬线连接。站台级控制是通过手动操作平台在本地控制面板上的PSL控制屏门开关，实现对屏蔽门的控制。手动操作控制由平台人员通过“特殊钥匙”或乘客通过“开门把手”这类控制键在自动化屏蔽门出现故障问题时来打开屏蔽门。当列车运行时出现火灾故障，那么火灾模式控制功能就体现出了重要性；当发生火灾时，由车站工作人员使用紧急备份磁盘IBP来控制屏蔽门，自动化屏蔽门系统中站台每侧屏蔽门单元中每个设备的状态信息由CAN总线监控并将信息发送到相应的PSC上，监控设备通过个人计算机终端状态从PSC获取相关信息。自动化屏蔽门的正常运行或出现故障状态的信息将通过电缆或光缆通道从PSC传输到机电设备控制系统EMCS上，EMCS再将实时显示的屏幕门状态和故障状态信息发送至控制站的系统上，从而使工作人员能够及时通过屏幕信息了解和掌握列车的运行和自动化屏蔽门的工作状态，并可以提供故障报警提示，还可以生成列车运行的每月报告和故障记录以备留存。

3 自动化屏蔽门系统控制系统软、硬件的设计探讨

3.1 自动化屏蔽门系统控制系统软件的设计

自动化屏蔽门控系统软件设计的基本思想是通过检测方式检测输入端口的状态，并根据检测到的相应的状态信号及时进行对应的处理。通常情况之下，都采用定时中断的检测方式来检测重要信号，从而能够在指定的时间段内进行重要型号的自动检测。自动化屏蔽门的软件系统主要包括PID算法、CAN总线程序、系统初始化程序和开关门过程控制程序等一些重要的组成部分。上电复位后，自动屏蔽门系统开始实施初始化操作，接着就开始执行门宽参数自学习程序；如果系统无法显示故障位置和状态，自动化屏蔽门系统就可以正常运行；而架设控制系统运行过程中遇到的障碍，防挤压程序就会自启动识别并提示如何处理该问题。当处理完问题且没有再遇到故障，那么则各组成部分的状态显示正常，且能够实现正常的PID控制和手动操作信号的检测，也就进一步保护自动化屏蔽门系统的运行。

3.2 自动化屏蔽门系统控制系统硬件的设计

自动化屏蔽门系统硬件结构主要包括电源、控制及驱动这3大模块。这其中，自动化屏蔽门系统中电源模块的设计采用双输入电源模式，通过两个外部电源分别将低压交流电转换为48 V和12 V直流电压，然后在各种模块下进行不同的电压转换所需的电源；而对于自动化屏蔽门控制系统中的控制模块，主要包括ARM7微控制器LPC2129，控制面板接口电路和外部存储器等一些组成部分，该模块的主要功能是接收系统信息并控制程序，从而按照相应的步骤进行操作；最后一个重要的组成部分为驱动模块，在自动化屏蔽门控制系统硬件组成部分，其主要包括的部分有CPLD，功率驱动电路、速度检测电路及过流检测电路这几个方面。一般而言，列车自动化屏蔽门系统都是选择CPLDEPM240T100作为分配电路的方案，单片机只需要输出PWM信号，使能之能够转向；CPLD可以完成所有具体时序的任务，其优点是可扩展性和灵活性强。然而，从CPLD输出的PWM信号是TTL电平信号，无法实现无刷直流电机的直接驱动，需要使用半导体功率驱动电路来达成电源转换功率，从而达到驱动电机运行的目的。

4 结语

地铁屏蔽门自动控制系统设计的过程中，涉及的学科众多，包括机械、电子、软件等，可知地铁屏蔽门自动控制系统是一项极为复杂的工作，必须要采取更加科学合理的设计方法和设计措施来完善地铁屏蔽门系统自动化的研究。笔者在本次论文中通过上述的研究，希望能够为以后的屏蔽门的研究提供一定的帮助和参考价值。

[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]王啸.屏蔽门门控单元在线固件更新方法的研究[J].现代电子技术，2011（20）：46-49.

Analysis of automation screen door control system

Ren Ruochen
（Xi’an Siyuan University, Xi’an 710038, China）

The automation screen door is the safety device used in urban rail transit. This paper introduces the background and type of the screen door, and then starts the study on the control system of the automation screen door, discusses its function and hardware and software structure. To provide some reference for the study of automation screen door.

automation; screen door; control system

任若晨（1993— ），男，陕西咸阳，本科；研究方向：智能化。