地铁站台门设备中门锁安全回路的智能优化方案设计

摘要：近几年越来越多的城市开通了地铁，为了避免地铁运营过程中的安全隐患，此次研究设计了一个地铁站台门设备中门锁安全回路的智能优化方案。改进方案的核心是对屏蔽门门锁的安全回路的开关电路结构进行调整，以在单点故障发生时保证其他部分的正常工作，从而提高整个电路抗单点故障的能力。实例分析结果表明，经过优化的列车因屏蔽门告警异常运行的情况有了显著的改善，并且单个故障的影响范围也得到了合理的控制。通过对地铁站台门设备中的门锁安全回路进行智能优化设计，可以有效降低安全隐患，并且便于检修和维护。此次研究成果对于地铁运营的安全性和效率都具有重要的意义。

关键词：屏蔽门设计智能优化冗余设计地铁运营

中图分类号：U231.8

DesignoftheIntelligentOptimizationSchemefortheSafetyCircuitofDoorLocksinSubwayPlatformDoorEquipment

LUOJinhui

TongfangTechonovatorInternationalTechnology（Beijing）Co.，Ltd.，Beijing，100083China

Abstract：Inrecentyears，moreandmorecitieshaveopenedsubways.Inordertoavoidsafetyhazardsduringsubwayoperation，thisstudydesignsanintelligentoptimizationschemeforthesafetycircuitofdoorlocksinsubwayplatformdoorequipment.Thecoreoftheimprovementschemeistoadjusttheswitchcircuitstructureofthesafetycircuitofsafetydoorlocks，inordertoensurethenormaloperationofotherpartsintheeventofasinglepointoffaults，andthenimprovetheabilityoftheentirecircuittoresistthesinglepointoffaults.Exampleanalysisresultsshowthattheoptimizedtrainhassignificantlyimproveditsabnormaloperationduetosafteydooralarms，andthattheimpactrangeofthesinglepointoffaultshasalsobeenreasonablycontrolled.Thedesignoftheintelligentoptimizationofthesafetycircuitofdoorlocksinsubwayplatformdoorequipmentcaneffectivelyreducesafetyhazardsandfacilitatemaintenanceandrepair.Theresultsofthisstudyareofgreatsignificanceforthesafetyandefficiencyofsubwayoperation.

KeyWords：Safetydoordesign;Intelligentoptimization;Redundancydesign;Subwayoperation

地铁作为主要的公共交通方式之一，能够为乘客提供快速、安全的交通服务[1]。部分城市还在不断地扩展地铁网络，使得乘坐地铁的人数逐年上升。随着地铁客流数的增加，地铁系统的压力也在逐渐增大[2]。站台屏蔽门系统是地铁运营中不可或缺的部分，不仅保障着乘客的安全，还与列车到站信号紧密相连，一旦发生故障，将会对整个地铁系统的正常运行造成影响[3-4]。因此，站台屏蔽门系统的稳定运行是地铁运营的关键，必须得到有效维护，以确保乘客的安全和地铁的顺畅运营。站台屏蔽门系统主要由机械门设备、配套电源和控制系统三个部分组成[5-6]。其中，控制系统站台屏蔽门系统的核心，通过接收和处理列车到站信号，来控制屏蔽门的开启和关闭[7]。只有保障控制系统的正常运行，才能保证站台屏蔽门系统的整体安全性和有效性。由此，此次研究针对站台屏蔽门系统的控制系统和门锁安全回路进行优化，从而提高屏蔽门系统的抗故障能力。

1站台屏蔽门系统和门锁安全回路优化

1.1站台屏蔽门系统控制电路分析与优化

目前地铁站台门常用的是屏蔽门，它包括中央控制器、上下行故障监视器、动态传感器以及各类控制指令。控制器是整个系统的核心，它负责接收并处理来自各个传感器的信号，并及时发送屏蔽门的控制指令[8]。在对站台屏蔽门系统应用进行分析的过程中，此次研究发现了两个常见的弊端。首先，市面上常见的屏蔽门控制系统存在监视器与控制器集成在同一块电路板上的问题。监视器中包含大量感电元器件，一旦发生故障，就会影响控制器的正常工作。从而影响站台门的开启或关闭，对乘客的人身安全构成潜在风险。其次，上下行监视器的各个元器件并未进行预留和备份的设计。因此单个元器件的损坏或故障，都会对整个监视器的运行产生影响。这种设计上的不足使得监视器在面临故障时没有备用元器件可供替换，导致站台屏蔽门系统的正常运行受到严重威胁[9]。

针对上述缺陷，此次研究将控制器与上下行监控器各元件集成在多块电路板上。这意味着，即使某个元器件出现故障，也不会影响整个系统的运行，有效地降低了单个元器件损坏的影响范围，从而提高了屏蔽门系统的稳定性和可靠性[10]。而无冗余设计的缺陷改进则是通过增加备份模块实现。此次研究在分离控制电路板和监视电路板的基础上，为控制电路板与监视电路板均增加了一套备份模块。这套备份模块不仅与主模块性能相同，内嵌驱动代码也保持一致，确保了主模块出现故障时，系统功能可以迅速切换到备份模块中，保证系统的正常运行。该方案在不增加系统复杂性的情况下，有效地提高了系统的抗故障能力，保障了系统的稳定性与可靠性。该优化方案的提出，有效地解决了地铁站台门单点故障所带来的影响，同时保证了站台屏蔽门在使用过程中的高度可靠性。为了更大程度确保地铁站台门系统的安全性和可靠性，此次研究仍需进一步探讨，以寻找更为有效的解决方案。

1.2屏蔽门门锁安全回路的分析与优化

生活中常用的屏蔽门门锁安全回路由一台UPS电源、多个串联的滑动开关检测触点、连接线缆以及接线端子组成。UPS电源为整个回路提供稳定的电力支持。UPS电源具有不间断供电的功能，即使在断电的情况下，也能够继续为回路提供电源。多个串联的滑动开关检测触点可以检测屏蔽门的开关状态，确保只有在屏蔽门关闭的情况下才能启动回路，以避免因屏蔽门未关闭而造成的安全隐患。接线端子则是用来连接电源和滑动开关检测触点的接口，使得电流能够流通，其起着传输电能和信号的作用，确保回路中的各个组件能够正常工作。常用的屏蔽门门锁安全回路结构简图如图1所示。

图1中，关闭检测触点形成独立回路，电磁感应使继电器闭合，控制系统判断门关闭。但串联结构对抗单点故障能力差，任一触点故障都断开回路，影响列车行驶。为了解决这个问题，研究对地铁站台屏蔽门的门锁安全回路进行了优化。研究在原有结构基础上，并联接入相应的关闭检测触点，而继电器保留串联接入方式。改进后的安全回路在发生单个检测开关故障时，仍能保持屏蔽门与控制系统的信号传输。即使一个开关故障，其他并联开关仍可正常工作。这样一来，维护和更换故障开关可在列车正常运行时进行，减少地铁运营的影响。此外，改进后的控制系统通过继电器和UPS电源的状态能迅速确定故障门位置。当单个门未能正常关闭时，控制系统可快速确定故障门位置。这有助于维护人员快速解决问题，提高后期维护效率。

2实例分析

此次研究模拟了列车进站和出站的场景，详细地考察了屏蔽门系统单点故障情况下，告警反馈以及列车运行是否正常的各种情况。为了描述列车运行是否正常，研究采用了列车准点率作为判断指标，以评估故障对列车运营的影响。

（1）当列车进站或出站时，未经优化的屏蔽门系统中的单个监控PCB板发生故障，系统会错误地发出告警信号，导致所有站台屏蔽门无法正常开启。这将严重影响列车的正常运行。然而，通过优化后的屏蔽门系统出现上述故障时，备份监控PCB板会立即启用，从而避免将告警信息传递给控制PCB板。这样一来，所有站台的屏蔽门能够正常开启和关闭，列车的运行不会受到任何影响。（2）在优化前的屏蔽门系统中，单个检测触点故障会导致整个回路无法连通，影响整排屏蔽门的开关，从而使列车无法正常行驶。经过优化后的系统采用混联电路设计，单个触点故障仅影响一小部分门的开关，减少了影响范围，提高了系统的可靠性和稳定性。（3）在未经优化的屏蔽门系统中，当存在单个继电器故障时，控制器无法接收到继电器的状态信息，因此会误判为门锁安全回路故障。然而，在经过优化后的屏蔽门系统中，控制器不会因为门锁安全回路断路而无法接收所有继电器的信息。相反，控制器能够准确判断出出现故障的继电器的位置。

从实例分析结果可以看出，经过优化的列车因屏蔽门告警异常运行的情况有了显著的改善，并且屏蔽门系统中的单个故障对其影响范围也得到了合理的控制。

3结语

地铁站台屏蔽门的产生是为了更好地保护乘客人身安全，但目前常用的站台屏蔽门还存在电路结构简单、抗单点故障能力差的缺陷，鉴于上述缺陷，此次研究对地铁站台屏蔽门电路结构进行了优化。通过对应用效果的分析结果可以看出，优化后的屏蔽门电路结构，单点故障只会影响到局部区域，其他区域的屏蔽门仍能正常运行。这一改进大大减少了故障的影响范围，有效地提高了地铁站台屏蔽门系统的稳定性和可靠性。此次研究的改进对地铁的稳定运营有着积极的影响。通过优化屏蔽门的电路结构，减少了由于屏蔽门故障造成的列车停运现象，为地铁系统的改进和优化提供了有益的经验和指导。

参考文献

[1]赵丹.基于PLC和力控的地铁屏蔽门系统设计[J].电子制作，2023，31（1）：75-78.

[2]MARISCOTTIA.ElectricalsafetyandstraycurrentprotectionwithplatformscreendoorsinDCrapidtransit[J].IEEETransactionsonTransportationElectrification，2021，7（3）：1724-1732.

[3]于秦龙.上海地铁13号线信号与屏蔽门系统接口分析[J].铁路通信信号工程技术，2023，20（5）：81-85.

[4]胡振亚，石杰红.全自动运行的地铁站台门系统设计探讨[J].中国安全生产科学技术，2020，16（S1）：73-76.

[5]王金峰，丁树森，刘思缈.地铁站台门设备智能运维系统探索[J].科技创新导报，2022，19（23）：85-88.

[6]钱广民，阎娟.全自动运行线路间隙探测装置与行车相关系统联动方式优化方案[J].铁路计算机应用，2022，31（8）：77-80.

[7]郑洪涛.地铁站台屏蔽门设备控制系统优化[J].技术与市场，2020，27（10）：40-41.

[8]徐步算.新型地铁站台门防夹人解锁装置的研究与设计[J].电气化铁道，2020，31（S1）：233-235，246.

[9]胡芳铁，韩伟伟，谭振宙，等.基于杭州地铁的站台门控制系统优化方案[J].微电机，2023，56（6）：75-80.

[10]谷梦勖，万衡，黄怡婷，等.上海轨道交通不间断电源设备状态评估系统的设计和应用[J].城市轨道交通研究，2022，25（10）：187-191.