一種基于全高站臺安全門可調節電動轉換裝置的解決方案

文/柏帆 范偉,南京康尼電子科技有限公司

一種基于全高站臺安全門可調節電動轉換裝置的解決方案

文/柏帆 范偉,南京康尼電子科技有限公司

本文結合目前軌道交通安全門系統的現狀和發展趨勢，介紹了一種基于全高站臺安全門的可調節電動轉換裝置的解決方案，并對其構成部件、控制原理、軟件時序進行了詳細的闡述，滿足站臺側與軌道側既可以聯通通風、又可以相互割斷的實際要求，以實現冬季車站保溫要求的轉換裝置；

全高站臺門系統；可調節電動轉換裝置；三級邏輯控制

1 引言

近年來，伴隨著城市軌道交通行業的飛速發展，人們在對城市軌道交通運營的安全性要求日益提高的同時，站臺的舒適性及節能性也越來越受到人們的重視。對于地下車站，站臺測與軌道側主要由全高屏蔽門及上部百葉窗進行隔離。目前國內絕大部分的屏蔽門上部百葉窗采用的是固定式的，這種方式只能起到通風減壓的作用，并不能達到節能防火的功能。還有一些城市，以北方城市居多，采用的是手動控制的上部百葉窗的結構，完全靠人力去控制百葉窗的打開和關閉，這種方式雖然可以達到通風和節能的雙重要求，但是需要站臺運營人員一個個手動操作，費時費力，并且無法達到防火防煙的特殊要求，種種因素導致手動式的電動轉換裝置并沒有得到進一步的推廣。

本方案設計的全高站臺安全門電動轉換裝置，設置于全高屏蔽門的上方，目的是為了實現站臺側與軌道側既可以聯通通風、又可以相互割斷的實際要求，以實現冬季車站保溫要求的轉換裝置。本方案的設計過程中同時考慮了環保、可維護性、安全性等要求，實現了電動轉換裝置的三級邏輯控制。

2 技術方案

該系統包括機械閥葉翻轉機構，電動轉換裝置中央控制盤（T PSC），電動轉換裝置控制器（TCU），電動執行器，手持控制器（M CU）等組成。

電動轉換裝置控制器（TCU）通過接收控制指令，驅動電動執行器控制站臺門機械閥葉翻轉機構的開閉動作。其控制指令包括外部系統的控制指令、電動轉換裝置中央控制盤（TPSC）的集控指令（集控開，集控關）達到整側或進站端側的電動轉換裝置的啟閉動作；同時也可通過手持控制器（MCU）控制（手動開，手動關）或電動轉換裝置中央控制盤（TPSC）的HMI單個單元動作指令達到各個單元的電動轉換裝置的啟閉動作。所有單元上的電動執行機構的狀態信息，如開到位，關到位，故障等通過通訊反饋給電動轉換裝置中央控制盤（TPSC）HMI上時時監控，并將必要的信息通過通訊口上傳給外部系統。

3 系統組成

機械閥葉翻轉機構（上部百葉窗）主要由電動執行器、啟閉機構、碳鋼框架等組成。執行器安裝在轉換裝置的中間位置，驅動兩側的啟閉機構，啟閉機構的葉片由鋁合金型材和其他傳動結構組成。

電動轉換裝置中央控制盤（TPSC）是整個電動轉換裝置系統的控制中樞，用來控制兩側電動轉換裝置的啟閉及狀態監控，TPSC實時與站臺門中央控制盤進行通訊，用來接收外部系統的控制信號，并將當前電動轉換裝置的狀態信息上傳給相關專業。

電動轉換裝置控制器（TCU）是自行開發的一套基于單片機CP U的可編程嵌入式裝置，軟件基于C語言編寫，實現RS485 RTU通訊和微型電機的控制，從而控制并驅動該單元的電動轉換裝置的動作，并將該單元的電動轉換裝置的狀態信息通過RS485通訊接口，以MODBUS RTU協議實時發送給電動轉換裝置中央控制盤（TPS C）。每個執行機構單元設置一個，放置在單元門門機構內部。

4 控制方式

根據實際站臺需求，設定電動轉換裝置系統為三級邏輯控制，其控制優先級為：手動控制＞集控控制（網絡控制）＞外部信號控制，每一級的控制原理設計如下：

? 手動控制：

此控制模式為站務人員在維護保養電動轉換裝置，需要單獨控制某一套電動轉換裝置的開啟或關閉而設置。考慮到電動轉換裝置是安裝在全高站臺門機構上方，主要是起站臺側與軌道側聯通通風，實現冬季車站保溫要求的作用,其開啟及關閉并不會涉及到乘客人身安全。綜合以上因素及成本考慮，采用內部軟件處理的方式，實現電動轉換裝置控制器（TCU）對外部輸入信號的優先級判斷并響應。

當單門的TCU連接上MCU時，此時該單元的TCU不再響應控制盤發送過來的集控控制信號，此時按下該單元的手動打開/關閉按鈕時，該單元的TCU驅動電動執行器控制該單元的電動轉換裝置打開/關閉，松開該按鈕，電動轉換裝置停止動作。

? 集控控制（網絡控制）：

此控制模式為站務人員需要控制整側電動轉換裝置的開啟或關閉而設置。出于實際操作及成本等方面的考慮，采用邏輯電路和PLC控制的方式，實現電動轉換裝置中央控制盤（TPSC）對上/下行電動轉換裝置整側優先級控制。

當TPSC的模式開關旋至“集控開”或“集控關”檔時，此時該側單元的電動轉換裝置處于集控控制模式，TPSC通過集控控制線發出相應開關門命令。此時相應側的電動轉換裝置響應控制信號執行開啟或關閉動作。

當TPSC的模式選擇開關旋至“網絡”檔時，該側單元的電動轉換裝置處于網絡控制模式，TPC不再通過硬線給出控制命令。此時相應側的電動轉換裝置只響應PLC通過通訊線發出的通訊開關指令信號。

? 外部信號控制：

此控制模式為需要外部系統（BAS/FAS系統）自動控制整側電動轉換裝置的開啟或關閉而設置。

當模式選擇開關旋至“自動”檔時，PLC控制器處于自動控制模式，此時電動轉換裝置接收車站BAS/FAS系統的通訊控制信號。首先，BAS/FAS系統通過RS485發出通訊指令到PSC，PSC內監控主機通過工業以太網采用MODBUS/TCP網絡通訊協議將電動轉換裝置的自動開關命令發至TPSC，TPSC內經過優先級處理后發出電平信號驅動相關執行繼電器，控制相應側所有電動轉換裝置動作。

5 網絡拓撲結構

人機界面HMI通過MODBUS/TCP協議與主控制器進行通訊，并顯示各個單元電動轉換裝置狀態信息。主控制器的兩個RS485接口分別與雙側的 60個電動轉換裝置控制器（TCU）進行通訊，監測各個單元的電動轉換裝置實時狀態。PSC機柜的控制器的兩個RS48 5通訊口采用MODBUS RTU與外部系統進行數據交換。

6 結束語

本方案中應用了自動化離散DCS架構，RS485總線，嵌入式軟硬件，MODBUS/TCP，MODBUS RTU通訊和HMI人機界面等各種技術手段。在屏蔽門電動風閥控制及診斷方案，多節點遠程RS485網絡，微型電機嵌入式控制方案，HMI界面開發研究等方面做了卓有意義的探討。