轨道交通车站站台门核心电气设备分析

方小晴

摘要：城市轨道交通车站站台门设备主要由站台门体机械系统、控制系统及电源系统三部分构成。控制系统作为站台门设备的关键技术，对站台门系统运行的稳定性、可靠性起着极其重要的作用。本文通过对轨道交通车站站台门核心电气设备的分析和对比，提出若干合理化建议。

关键词：轨道交通;站台门;核心电气

1城市轨道交通车站站台门核心电气设备组成

站台门控制系统作为站台门设备的核心，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、电磁锁、工控机（内含监视系统）（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，完成对整个车站站台门的实时控制与监视。站台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至其上位机（主控系统）。

1.1站台门电气设备

1.1.1传动系统

该系统由电机、减速器、传动轮、及皮带组成，驱动电机采用中置方式，位于门机梁中部，减速器将电机旋转的方向转向90度。两个主动轮直接固定在减速器输出轴上，通过同步齿形皮带和从动轮连接，滑动门挂在同步齿形带上，由同步齿形带（传动皮带）带动滑动门作同步运动。

1.1.2电机及减速器

电机采用德国进口德恩科直流无刷电机BG65×75（42V），额定功率189 W，额定转矩0.4 N·m，电机选型主要考虑的因素除了电机的参数外，还应重点参考滑动门打开时的运行阻力，除了包括滑动门重力在运行导轨上的阻力外，还包括水平方向风荷载下，门槛与滑动门导靴的阻力，导轨和挂轮的阻力。

减速器选用Alcatel Dunkermotoren公司与电机配套的涡轮涡杆式SG80减速器，减速比为10∶1。电机输出轴连接减速器输入轴，带齿滑轮装配在减速器输出轴上，将电机旋转的方向转向90度。主动轮直接固定在减速器输出轴上，通过同步齿形皮带和从动轮连接，滑动门挂在传动皮带上，由传动皮带带动滑动门作同步运动。

1.1.3皮带

传动皮带采用重载圆形齿皮带，采用耐磨、阻燃、低烟、无毒材料，抗拉体强度高，受载后变形小，能保持齿的节距不变，传动比准确，传动平稳，速度快，噪音小，不需润滑，清洁维护简单，结构紧凑，张紧力和压轴力小，耐摩擦，效率高达98%～99%，并具有皮带张紧力的调节功能，以消除皮带打滑的隐患。

1.2控制系统

1.2.1中央控制单元（PEDC）

每个车站配置两套逻辑控制单元，每套均配置与信号系统的接口、与就地控制盘（PSL）的接口、与车站控制室IBP盘接口的继电器组。接口设备相互独立，设备不能互用，在接收到SIG传来的开/关门的关键命令后，正确地控制相应门单元进行动作。

PEDC控制板为控制车站一侧站台所有DCU的核心部件，外部接口指令都通过硬线连接到PEDC板卡，根据接口指令的优先级，PEDC发送命令到ASD。PSC柜内安装有2块PEDC板卡，分别对应上行方向和下行方向的PSD。每块PEDC板卡设有冗余控制芯片（CPLD），所有输入和输出都同时连接到两个CPLD。当主CPLD工作正常时，输出由其逻辑输出驱动，从机CPLD处于待机状态，;如果主机与从机的通信停止，从机CPLD将会被激活，外部输出由从机CPLD驱动。

PEDC输出继电器采用德国进口的Hengstler安全继电器H-480，机械寿命可达1 000万次。值得一提的是为了满足在PEDC故障以后，IBP能应急操作上、下行滑动门，还在PSC柜里单独搭建了一套继电器组来实现此功能，增加了PEDC的可靠性。

1.2.2门机控制器（DCU）

DCU是现场门控单元，执行来自远端和就地的控制命令，并将收集来的门单元信息发送给PSC;同时，DCU也是滑动门电机的监控装置，每个滑动门单元均配置一个DCU。DCU由CPU、存储单元、驱动控制单元及相关软件等组成，DCU的微处理器采用arm架构的STM32芯片，微处理器根据门的位置，按照设定的速度曲线发出脉宽调制信号，通过IGBT以脉宽调制（PWM）方式控制电机的电流，克服滑动门运动时产生的摩擦力及惯性力而带动滑动门开门/关门。DCU内存储了一条开门速度曲线和一条关门速度曲线，将按照开门/关门速度曲线对电机进行速度控制。

1.2.3就地控制盒（LCB）

LCB是安装在滑动门附近用于就地控制滑动门的就地控制装置，用来单独对本道滑动门进行开关门操作。LCB安装在滑动门门楣下方，方便工作人员操作。LCB设“自动、手动关、手动开、隔离”4位钥匙开关，钥匙从“自动”位顺时针旋转45°为“手动关”位，再顺时针旋转45°为“手动开”位;从“手动开”不能直接旋转至“隔離”位;从“自动”位逆时针旋转45°为“隔离”位，钥匙可在任意位置拔出。

1.2.4电磁锁

电磁锁是站台门系统最重要的部件之一，往往决定了站台门系统的可靠性和稳定性。电磁锁由锁机构、电磁铁、行程开关组成，电磁锁由锁轴带动锁机构上下往复运动完成锁闭与解锁动作。

2站台门设备分析

（1）用就地控制盒开、关滑动门：当站台上的个别滑动门发生故障无法自动打开时，站台工作人员可在站台侧操作门体上方的就地控制盒开关滑动门。（2）当个别滑动门发生故障，且使用就地控制盒也无法打开时，站台工作人员根据需要，也可在站台侧用专用钥匙打开滑动门。过程见图3手动解锁流程图。（3）站台工作人员还可以根据需要，在站台侧用专用钥匙打开应急门和端头门，但打开应急门时必须确认行车安全，当站台区域没有列车，或列车虽在站台区域但没有完全停稳的情况下，禁止打开应急门。（4）在轨道侧可用手动方式打开屏蔽门[3]，打开方式有以下几种：1在轨道侧可用滑动门上的开门推杆打开滑动门（当滑动门发生故障无法开门时）。2在轨道侧操作应急门上的开门推杆打开应急门（当发生列车停位不准等非正常情况，乘客无法通过滑动门下车时，乘客可在应急门上推动开门推杆，手动打开应急门，向车站疏散）。3 在轨道侧操作端头门上的开门推杆打开端头门（当隧道内发生火灾需要在隧道内停车时，乘客将从车厢疏散到隧道内，乘客可通过设置在端头门上的开门推杆打开端头门，并通过端头门进入站台）。（5）屏蔽门控制的优先级，屏蔽门系统车站级控制优先于站台级控制，站台级控制优先于系统级控制。就地级控制是当发生紧急情况时的控 制方式，该种操作控制的权限最高，不受其它控制方式的优先级权限影响。

3结语

站台门是集网络、机械和自动控制等技术于一体的机电设备，行业内的站台门产品模型都大同小异，但细节上的设计各有长短。通过对站台门核心系统的分析，结合施工现场安装情况和运营经验，为站台门核心系统的设计和优化提供一些思路与方向。

参考文献：

[1]陈韶章.地下铁道站台屏蔽门系统[M].北京：科学出版社，2005.

[2]中华人民共和国建设部.城市轨道交通站台屏蔽门：CJ/T236—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.

[4]王冬勇，陈曦，吕彦楠，等.基于二阶锥规划理论的有限元强度折减法及应用[J].岩土工程学报，2019（3）：457-465.