地铁站台屏蔽门设备控制系统优化

钟 淋

地铁站台屏蔽门设备控制系统优化

钟 淋

（广州地铁集团有限公司，510310，广州//工程师）

地铁站台屏蔽门系统的运营期间在线高效维修要求越来越高。分析了常见地铁站台屏蔽门设备控制系统的中央控制单元及门锁安全回路设计的缺点，并针对缺点提出了优化建议。建议中央控制单元分为监视与控制2块电路板，并增加冗余设计；提出门锁安全回路的优化方案，并作出分析。关键词 地铁；屏蔽门；中央控制单元；门锁安全回路；在线高效维护

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

设置屏蔽门系统不仅可有效防止乘客及物品不慎掉入轨行区造成人员伤亡或影响行车；而且，还可有效阻隔车站站台与区间，减少两者热能交换节约能源。

广州地铁2号线于2005年投入使用站台屏蔽门系统，是国内首条使用站台屏蔽门系统的线路。如今站台屏蔽门系统已经普及到城市轨道交通线路中，已成为城市轨道交通开通的标配系统。站台屏蔽门系统与列车信号系统形成联动，一旦停运维修会直接影响行车服务，故对站台屏蔽门系统在线高效维护提出了极高的要求。

屏蔽门设备主要由站台门体机械系统、电源系统及控制系统等3部分构成。文献［1］及文献［2］介绍了屏蔽门系统的设计及安全控制设计。

屏蔽门控制系统作为屏蔽门设备的核心，主要由中央控制单元（PEDC）、站台端头控制盘（PSL）、车站综合控制盘（IBP）、站台滑动门门机控制器（DCU）及执行电机、工控机（MMS）、输入/输出模块、声光报警装置和现场冗余总线网络等构成,完成对整个车站屏蔽门的实时控制与监视。屏蔽门控制系统接收来自信号系统（SIG）的开关门指令，反馈给SIG关闭锁紧信息，并将所有的实时监控信息上传其上位机（主控系统）。

1 常见屏蔽门控制流程分析与优化

1.1 常见屏蔽门控制流程问题分析

常见屏蔽门的控制流程图如图1所示。该屏蔽门控制系统一旦发生故障就会导致站台屏蔽门无法正常开关甚至列车紧急制动，直接影响行车服务。经分析，该屏蔽门控制系统存在如下缺点：

（1）中央监视逻辑控制板的PEDC将监视和控制两部分功能集成到同一块电路板。这样，一旦监视部分故障导致电路板损坏，也将造成站台屏蔽门不能正常开关或列车紧急制动。而且无论哪部分故障导致电路板损坏，工控机均只能看到逻辑控制板PEDC故障信息，而无法精确判断是监视部分故障还是控制部分故障，更无法准确判断其影响范围。这样势必导致运营组织采取抢险等应急手段，增加故障排查时间及维护人力成本，降低行车连续性。

（2）上行或下行中央监视逻辑控制板PEDC未有冗余设计，一旦发生故障或损坏将直接导致上行或下行站台屏蔽门将无法正常开关。

1.2 常见屏蔽门控制流程优化建议

针对上述2种缺点，本文提出屏蔽门控制系统控制框图优化建议（见图2）。

由图2可见，优化后的PEDC分为监视与控制两块电路板。这样，监控故障和控制故障互不干涉，大大降低了整车屏蔽门不能开关或列车紧急制动的风险。还可看出，优化后的上行或下行PEDC均实现了冗余。即使其中任意一块PEDC发生故障，也还有其冗余的PEDC保证设备运行。这进一步降低了整车屏蔽门不能开关或列车紧急制动的风险，使发生故障的PEDC实现了在线更换维修，提高了故障处理效率。

图1 常见屏蔽门控制流程图

图2 常见屏蔽门控制流程优化建议图

2 屏蔽门门锁安全回路分析与优化

2.1 门锁安全回路的设计问题分析

门锁安全回路是检测整侧屏蔽门是否关闭锁紧的电气回路。该回路保持联通，则表示整侧屏蔽门处于关闭锁紧的安全状态，列车就可以正常进出车站。该回路断开，则表示整侧屏蔽门处于非关闭锁紧的异常状态，存在列车进站时带来的隧道活塞风将车站站台的人或物卷入轨道的安全隐患。断开的回路会联动信号系统紧急制动列车。故门锁安全回路的稳定性直接影响行车安全及行车效率。门锁安全回路由单个门门锁关闭锁紧检测开关、线缆、接线端子排及整侧门关闭锁紧继电器组成。可能引起门锁安全回路发生故障的原因有：DC 24 V电源故障、安全回路线路故障、单个滑动门关闭锁紧行程开关故障、整侧滑动门关闭锁紧继电器故障等。其中，DC 24 V电源故障可通过一级负荷设计及后备UPS（不间断电源）配置解决；在施工安装过程中，按要求施工可最大限度地降低安全回路线路故障发生概率；整侧滑动门关闭锁紧继电器故障可通过选用知名品牌的安全继电器及双继电器冗余设计来解决；单个滑动门关闭锁紧检测开关故障受运营过程中人为因素的影响极其严重（比如：检测开关因滑动门门体被乘客反复冲撞而松动移位、门锁被乘客冲撞松动后检测开关处于临界状态导致安全回路闪断等），其故障率较高，难以通过日常检修保养控制其故障率，急需通过电路设计提高其可靠性。

图3、图4为目前两种常见的屏蔽门门锁安全回路。

图3 常见屏蔽门门锁安全回路1

图3 中各个滑动门单元左门及右门的关闭锁紧行程开关触点先后串联在一起，形成1个独立的回路，可触发整侧门关闭锁紧，使继电器线圈K1吸合。K1的2个触点K1-1、K1-2与信号系统形成双切回路触发信号系统，可收到屏蔽门系统的关闭锁紧信号。在图3的回路中，任何1个检测开关发生故障都将导致安全回路断开，从而影响列车进出站。然而，日常运营中检测开关的故障率较高，极易影响列车运营。此外，在图3的回路中，只有1个整侧滑动门关闭锁紧继电器，未有双继电器冗余设计，一旦该继电器发生故障也将直接影响列车进出站。

图4 常见屏蔽门门锁安全回路2

图4 中，各个滑动门单元左门的关闭锁紧行程开关触点先后串联在一起，形成1个独立的回路，可触发整侧门关闭锁紧，使继电器线圈K1吸合；各个滑动门单元右门的关闭锁紧检测开关触点也先后串联在一起，形成1个独立的回路，可触发整侧门关闭锁紧，使继电器线圈K2吸合。K1的触点K1-1、K1-2分别与K2的触点K2-1、K2-2并联形成双切回路，可触发信号系统收到屏蔽门系统的关闭锁紧信号。图4的设计存在一个重大的安全风险：即使整侧某个滑动门单元左门无法关闭到位，但如其右门正常关闭到位，同时其他滑动门单元左右门均正常关闭到位，则该侧屏蔽门也仍能发出正常的关闭锁紧信号给信号系统，使列车能正常进出站；但现场站台若实际有某个滑动门单元左门未关闭到位，则存在落人堕物入轨道的安全隐患（尤其是列车进出站伴随有强力隧道活塞风的情况下）。

2.2 屏蔽门锁安全回路设计优化建议

针对图3及图4所示回路的缺陷，现提出屏蔽门门锁安全回路的设计优化建议（见图5）。

图5 屏蔽门门锁安全回路优化建议图

在图5中，各滑动门单元左门及右门中的1个关闭锁紧检测开关触点先后串联在一起，形成第1路独立的回路，可触发整侧门关闭锁紧，使继电器线圈K1吸合；各滑动门单元左门及右门的另1个关闭锁紧检测开关触点也先后串联在一起，形成第2路独立的回路，来触发整侧门关闭锁紧，并使继电器线圈K2吸合。K1的触点K1-1、K1-2分别与K2的触点K2-1、K2-2并联形成双切回路以触发信号系统，进而收到屏蔽门系统的关闭锁紧信号。很明显，优化的屏蔽门门锁安全回路具有以下优点：

（1）任何1个检测开关发生故障都不会导致屏蔽门系统与信号系统的致关联锁信号丢失，也不会影响列车进出站，且能在保证安全回路正常功能的前提下，在线维修发生该故障的检测开关。

（2）优化后的安全回路有2个整侧滑动门关闭锁紧继电器K1和K2。任何一个继电器损坏均不会导致屏蔽门系统与信号系统的致关联锁信号丢失。不仅实现了冗余，而且能在保证安全回路正常功能的前提下在线维修发生故障的关闭锁紧继电器。

（3）当某个滑动门单元左门无法关闭到位，右门正常关闭到位，而其他滑动门单元左右门均正常关闭到位时，该侧屏蔽门不会发出关闭锁紧信号给信号系统，使列车不能正常进出站，从而保证了安全回路的可靠性。

优化后的安全回路能有效弥补主流安全回路的设计缺点。但需要重点强调的是，优化后的安全回路同一个滑动门单元左（右）门的2个关闭锁紧检测开关必须安装到同一个位置，检测同一个行程点，以保证第1路独立的回路与第2路独立的回路形成真正的冗余关系，才能保证可靠性。

3 结语

地铁服务的宗旨是“安全、舒适、准点、快捷”。屏蔽门设备是直接影响行车服务质量的重要设备。故其控制系统及零部件（尤其是电气部件）在设计时必须考虑能否高效在线维修。维修还应根据故障影响大小，酌情考虑采用冗余设计等手段来实现在线高效维修，进而提升服务质量。

［1］李德生.地铁屏蔽门系统设计分析［J］.城市轨道交通研究，2015（11）：127-131.

［2］罗敏，周劲松.城市轨道交通站台屏蔽门系统安全控制设计与验证研究［J］.城市轨道交通研究，2015（3）：13-16.

［3］谢里阳，何雪宏，李佳.机电系统可靠性与安全性设计［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157—2013［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014.

［5］中华人民共和国机械工业部.低压配电设计规范：GB 50054—1995［S］.北京：中国计划出版社，1996.

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）