方小晴

摘要：城市軌道交通車站站臺(tái)門設(shè)備主要由站臺(tái)門體機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)三部分構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)作為站臺(tái)門設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)站臺(tái)門系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性起著極其重要的作用。本文通過(guò)對(duì)軌道交通車站站臺(tái)門核心電氣設(shè)備的分析和對(duì)比，提出若干合理化建議。

關(guān)鍵詞：軌道交通;站臺(tái)門;核心電氣

1城市軌道交通車站站臺(tái)門核心電氣設(shè)備組成

站臺(tái)門控制系統(tǒng)作為站臺(tái)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)、電磁鎖、工控機(jī)（內(nèi)含監(jiān)視系統(tǒng)）（MMS）、輸入/輸出模塊、聲光報(bào)警裝置和現(xiàn)場(chǎng)冗余總線網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，完成對(duì)整個(gè)車站站臺(tái)門的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)視。站臺(tái)門控制系統(tǒng)接收來(lái)自信號(hào)系統(tǒng)（SIG）的開(kāi)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)控信息上傳至其上位機(jī)（主控系統(tǒng)）。

1.1站臺(tái)門電氣設(shè)備

1.1.1傳動(dòng)系統(tǒng)

該系統(tǒng)由電機(jī)、減速器、傳動(dòng)輪、及皮帶組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用中置方式，位于門機(jī)梁中部，減速器將電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)向90度。兩個(gè)主動(dòng)輪直接固定在減速器輸出軸上，通過(guò)同步齒形皮帶和從動(dòng)輪連接，滑動(dòng)門掛在同步齒形帶上，由同步齒形帶（傳動(dòng)皮帶）帶動(dòng)滑動(dòng)門作同步運(yùn)動(dòng)。

1.1.2電機(jī)及減速器

電機(jī)采用德國(guó)進(jìn)口德恩科直流無(wú)刷電機(jī)BG65×75（42V），額定功率189 W，額定轉(zhuǎn)矩0.4 N·m，電機(jī)選型主要考慮的因素除了電機(jī)的參數(shù)外，還應(yīng)重點(diǎn)參考滑動(dòng)門打開(kāi)時(shí)的運(yùn)行阻力，除了包括滑動(dòng)門重力在運(yùn)行導(dǎo)軌上的阻力外，還包括水平方向風(fēng)荷載下，門檻與滑動(dòng)門導(dǎo)靴的阻力，導(dǎo)軌和掛輪的阻力。

減速器選用Alcatel Dunkermotoren公司與電機(jī)配套的渦輪渦桿式SG80減速器，減速比為10∶1。電機(jī)輸出軸連接減速器輸入軸，帶齒滑輪裝配在減速器輸出軸上，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)向90度。主動(dòng)輪直接固定在減速器輸出軸上，通過(guò)同步齒形皮帶和從動(dòng)輪連接，滑動(dòng)門掛在傳動(dòng)皮帶上，由傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)滑動(dòng)門作同步運(yùn)動(dòng)。

1.1.3皮帶

傳動(dòng)皮帶采用重載圓形齒皮帶，采用耐磨、阻燃、低煙、無(wú)毒材料，抗拉體強(qiáng)度高，受載后變形小，能保持齒的節(jié)距不變，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)平穩(wěn)，速度快，噪音小，不需潤(rùn)滑，清潔維護(hù)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，張緊力和壓軸力小，耐摩擦，效率高達(dá)98%～99%，并具有皮帶張緊力的調(diào)節(jié)功能，以消除皮帶打滑的隱患。

1.2控制系統(tǒng)

1.2.1中央控制單元（PEDC）

每個(gè)車站配置兩套邏輯控制單元，每套均配置與信號(hào)系統(tǒng)的接口、與就地控制盤（PSL）的接口、與車站控制室IBP盤接口的繼電器組。接口設(shè)備相互獨(dú)立，設(shè)備不能互用，在接收到SIG傳來(lái)的開(kāi)/關(guān)門的關(guān)鍵命令后，正確地控制相應(yīng)門單元進(jìn)行動(dòng)作。

PEDC控制板為控制車站一側(cè)站臺(tái)所有DCU的核心部件，外部接口指令都通過(guò)硬線連接到PEDC板卡，根據(jù)接口指令的優(yōu)先級(jí)，PEDC發(fā)送命令到ASD。PSC柜內(nèi)安裝有2塊PEDC板卡，分別對(duì)應(yīng)上行方向和下行方向的PSD。每塊PEDC板卡設(shè)有冗余控制芯片（CPLD），所有輸入和輸出都同時(shí)連接到兩個(gè)CPLD。當(dāng)主CPLD工作正常時(shí)，輸出由其邏輯輸出驅(qū)動(dòng)，從機(jī)CPLD處于待機(jī)狀態(tài)，;如果主機(jī)與從機(jī)的通信停止，從機(jī)CPLD將會(huì)被激活，外部輸出由從機(jī)CPLD驅(qū)動(dòng)。

PEDC輸出繼電器采用德國(guó)進(jìn)口的Hengstler安全繼電器H-480，機(jī)械壽命可達(dá)1 000萬(wàn)次。值得一提的是為了滿足在PEDC故障以后，IBP能應(yīng)急操作上、下行滑動(dòng)門，還在PSC柜里單獨(dú)搭建了一套繼電器組來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，增加了PEDC的可靠性。

1.2.2門機(jī)控制器（DCU）

DCU是現(xiàn)場(chǎng)門控單元，執(zhí)行來(lái)自遠(yuǎn)端和就地的控制命令，并將收集來(lái)的門單元信息發(fā)送給PSC;同時(shí)，DCU也是滑動(dòng)門電機(jī)的監(jiān)控裝置，每個(gè)滑動(dòng)門單元均配置一個(gè)DCU。DCU由CPU、存儲(chǔ)單元、驅(qū)動(dòng)控制單元及相關(guān)軟件等組成，DCU的微處理器采用arm架構(gòu)的STM32芯片，微處理器根據(jù)門的位置，按照設(shè)定的速度曲線發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)，通過(guò)IGBT以脈寬調(diào)制（PWM）方式控制電機(jī)的電流，克服滑動(dòng)門運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力及慣性力而帶動(dòng)滑動(dòng)門開(kāi)門/關(guān)門。DCU內(nèi)存儲(chǔ)了一條開(kāi)門速度曲線和一條關(guān)門速度曲線，將按照開(kāi)門/關(guān)門速度曲線對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制。

1.2.3就地控制盒（LCB）

LCB是安裝在滑動(dòng)門附近用于就地控制滑動(dòng)門的就地控制裝置，用來(lái)單獨(dú)對(duì)本道滑動(dòng)門進(jìn)行開(kāi)關(guān)門操作。LCB安裝在滑動(dòng)門門楣下方，方便工作人員操作。LCB設(shè)“自動(dòng)、手動(dòng)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)、隔離”4位鑰匙開(kāi)關(guān)，鑰匙從“自動(dòng)”位順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°為“手動(dòng)關(guān)”位，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°為“手動(dòng)開(kāi)”位;從“手動(dòng)開(kāi)”不能直接旋轉(zhuǎn)至“隔離”位;從“自動(dòng)”位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°為“隔離”位，鑰匙可在任意位置拔出。

1.2.4電磁鎖

電磁鎖是站臺(tái)門系統(tǒng)最重要的部件之一，往往決定了站臺(tái)門系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。電磁鎖由鎖機(jī)構(gòu)、電磁鐵、行程開(kāi)關(guān)組成，電磁鎖由鎖軸帶動(dòng)鎖機(jī)構(gòu)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成鎖閉與解鎖動(dòng)作。

2站臺(tái)門設(shè)備分析

（1）用就地控制盒開(kāi)、關(guān)滑動(dòng)門：當(dāng)站臺(tái)上的個(gè)別滑動(dòng)門發(fā)生故障無(wú)法自動(dòng)打開(kāi)時(shí)，站臺(tái)工作人員可在站臺(tái)側(cè)操作門體上方的就地控制盒開(kāi)關(guān)滑動(dòng)門。（2）當(dāng)個(gè)別滑動(dòng)門發(fā)生故障，且使用就地控制盒也無(wú)法打開(kāi)時(shí)，站臺(tái)工作人員根據(jù)需要，也可在站臺(tái)側(cè)用專用鑰匙打開(kāi)滑動(dòng)門。過(guò)程見(jiàn)圖3手動(dòng)解鎖流程圖。（3）站臺(tái)工作人員還可以根據(jù)需要，在站臺(tái)側(cè)用專用鑰匙打開(kāi)應(yīng)急門和端頭門，但打開(kāi)應(yīng)急門時(shí)必須確認(rèn)行車安全，當(dāng)站臺(tái)區(qū)域沒(méi)有列車，或列車雖在站臺(tái)區(qū)域但沒(méi)有完全停穩(wěn)的情況下，禁止打開(kāi)應(yīng)急門。（4）在軌道側(cè)可用手動(dòng)方式打開(kāi)屏蔽門[3]，打開(kāi)方式有以下幾種：1在軌道側(cè)可用滑動(dòng)門上的開(kāi)門推桿打開(kāi)滑動(dòng)門（當(dāng)滑動(dòng)門發(fā)生故障無(wú)法開(kāi)門時(shí)）。2在軌道側(cè)操作應(yīng)急門上的開(kāi)門推桿打開(kāi)應(yīng)急門（當(dāng)發(fā)生列車停位不準(zhǔn)等非正常情況，乘客無(wú)法通過(guò)滑動(dòng)門下車時(shí)，乘客可在應(yīng)急門上推動(dòng)開(kāi)門推桿，手動(dòng)打開(kāi)應(yīng)急門，向車站疏散）。3 在軌道側(cè)操作端頭門上的開(kāi)門推桿打開(kāi)端頭門（當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)需要在隧道內(nèi)停車時(shí)，乘客將從車廂疏散到隧道內(nèi)，乘客可通過(guò)設(shè)置在端頭門上的開(kāi)門推桿打開(kāi)端頭門，并通過(guò)端頭門進(jìn)入站臺(tái)）。（5）屏蔽門控制的優(yōu)先級(jí)，屏蔽門系統(tǒng)車站級(jí)控制優(yōu)先于站臺(tái)級(jí)控制，站臺(tái)級(jí)控制優(yōu)先于系統(tǒng)級(jí)控制。就地級(jí)控制是當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)的控 制方式，該種操作控制的權(quán)限最高，不受其它控制方式的優(yōu)先級(jí)權(quán)限影響。

3結(jié)語(yǔ)

站臺(tái)門是集網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械和自動(dòng)控制等技術(shù)于一體的機(jī)電設(shè)備，行業(yè)內(nèi)的站臺(tái)門產(chǎn)品模型都大同小異，但細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)各有長(zhǎng)短。通過(guò)對(duì)站臺(tái)門核心系統(tǒng)的分析，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)安裝情況和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，為站臺(tái)門核心系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供一些思路與方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳韶章.地下鐵道站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門：CJ/T236—2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[4]王冬勇，陳曦，呂彥楠，等.基于二階錐規(guī)劃理論的有限元強(qiáng)度折減法及應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2019（3）：457-465.