城市軌道交通車輛車門控制原理

周丹丹

城市軌道車輛車門系統(tǒng)是軌道交通的核心，城市軌道交通車輛中車門系統(tǒng)在城市軌道車輛中扮演這極其重要的角色。作為城市軌道車輛中一個與行車安全密切相關(guān)的關(guān)鍵系統(tǒng)，也是與乘客緊密關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵部門，提升軌道車輛門系統(tǒng)的可靠性，對于保障軌道交通的安全運(yùn)輸，保障乘客的生命安全都具有關(guān)鍵性的意義。所以城市軌道車輛車門系統(tǒng)的控制設(shè)計就尤為重要。本文就香港沙中線車輛的車門系統(tǒng)的控制原理及設(shè)計理念進(jìn)行介紹，并根據(jù)設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)對城市軌道交通車輛車門控制設(shè)計給出建議。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通車輛 車門系統(tǒng) 車門控制系統(tǒng) 車門系統(tǒng)控制原理

1 概述

城市軌道交通車輛中車門系統(tǒng)是車輛的安全級別很高的一個重要系統(tǒng)，關(guān)乎乘客的生命安全。車門系統(tǒng)的可靠性，直接關(guān)系著城市軌道車輛的運(yùn)行質(zhì)量。城市軌道車輛的車門系統(tǒng)分為車門機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及車門控制系統(tǒng)。車門機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與車門控制系統(tǒng)密切配合才能保證整個車門系統(tǒng)的安全可靠。故此兩部分在城市軌道車輛的設(shè)計中為重點(diǎn)設(shè)計部位。下面就香港沙中線車輛的車門系統(tǒng)控制原理進(jìn)行簡要介紹。

2 車門控制原理介紹

目前國內(nèi)大多數(shù)城市的軌道交通車輛的車門控制更趨于簡單直接，僅設(shè)置了列車級的控制回路。而香港沙中線車門控制原理較其他城市軌道交通車輛的車門控制電路上側(cè)重的是采用了大量的繼電器搭建列車級和車輛級兩層控制邏輯。列車級別的電路建立后才能保證車輛級控制電路的建立。沙中線的車門控制原理根據(jù)控制功能類別分為車門互鎖控制電路、車門使能控制電路、開門控制電路、關(guān)門控制電路、車門列車線電路、車門控制網(wǎng)絡(luò)電路。

2.1 列車級控制

2.1.1 車門互鎖控制

車門互鎖電路通過牽引系統(tǒng)繼電器、零速繼電器及司機(jī)控制器的觸點(diǎn)進(jìn)行邏輯配合搭建了車門互鎖電路。車門互鎖電路貫穿整列車，從車頭到車尾所有車廂級的門關(guān)好并鎖閉繼電器觸點(diǎn)閉合形成回路后，反饋到頭車后才會令繼電器的線圈得電工作。從而完成了列車級別的控制回路。這是車門控制回路建立的先決條件。

2.1.2 車門使能控制

車輛在ATO（Automatic Train Operation）模式下，ATC（Automatic Train Control）系統(tǒng)將會自動送出車門使能信號，該使能信號控制車輛左/右門使能繼電器，左/右門使能繼電器與輔助繼電器進(jìn)行邏輯配合搭建門使能電路。若在非ATO控制模式時，門使能指令則由司機(jī)給出。門使能回路建立后，將由左/右側(cè)門使能列車線將門使能信號送往每節(jié)車廂的門使能繼電器。

2.1.3 車門打開控制

開門控制電路是要在關(guān)門電路已斷開的情況的才能建立。在ATO（Automatic Train Operation）控制模式下，ATC（Automatic Train Control）系統(tǒng)將會自動給出開左/右側(cè)門指令，該指令信號控制車輛左/右門開門繼電器。若在非ATO控制模式時，開左/右側(cè)車門由司機(jī)通過按壓開門按鈕將開門指令發(fā)出。開左/右側(cè)車門回路建立后，將由開左/右側(cè)車門列車線將指令送往每節(jié)車廂的開門繼電器。

2.1.4 車門關(guān)閉控制

關(guān)門指令直接由司機(jī)按下關(guān)門按鈕發(fā)出，由列車關(guān)門列車線將關(guān)門指令送往每節(jié)車廂的關(guān)門繼電器。

2.1.5 與站臺屏蔽門控制

現(xiàn)代城市軌道車輛為了更好的保障乘客的安全，在軌道車輛的站臺設(shè)置了屏蔽門。當(dāng)列車駛?cè)胝九_停止后，列車的車門與站臺的屏蔽門要同步打開與關(guān)閉。國內(nèi)大部分的城市軌道車輛的車門開關(guān)的時間與屏蔽門同步控制一般是在門控器內(nèi)進(jìn)行邏輯控制。香港沙中線則是通過時間繼電器在開關(guān)門的控制電路中進(jìn)行配合實(shí)現(xiàn)的。

2.2 車輛級控制

每節(jié)車廂均設(shè)置了車門控制：每節(jié)車廂均設(shè)置了門使能繼電器、開門繼電器、關(guān)門繼電器及零速繼電器。這些繼電器從相應(yīng)的列車線上取來對應(yīng)的控制指令后，將指令再發(fā)送給每個車門的控制器，車門控制器根據(jù)送來的這些指令再進(jìn)行邏輯判斷，一旦具備了開門或關(guān)門的邏輯后，就會執(zhí)行相應(yīng)的動作。

3 設(shè)計理念

車門作為城市軌道車輛的安全部件之一，與乘客緊密的聯(lián)系在一起，為確保乘客的生命安全，必須要做到絕對安全。

車輛在行駛過程中是不允許車門打開的，一旦打開將威脅到乘客的生命安全。所以車門打開的前提必須是車輛已經(jīng)靜止不動，故車輛零速信號有效；再者門使能信號的意思就是允許門打開了，所以由ATC系統(tǒng)或由司機(jī)室人為送出；最后就是開門指令有效，由ATC系統(tǒng)或司機(jī)人為送出。以上三種指令缺一不可，三個信號的邏輯構(gòu)成與的邏輯關(guān)系。

列車的車門狀態(tài)作為車輛安全的一個重要狀態(tài)信號，是要反饋到列車的牽引安全環(huán)路中的。當(dāng)列車的所有車門包括司機(jī)室側(cè)門均完全關(guān)好并鎖閉了，牽引安全環(huán)路才能夠建立，車輛才能夠進(jìn)行牽引，否則列車將不能夠進(jìn)行牽引。此種做法是車輛安全設(shè)計的一個準(zhǔn)則，應(yīng)用在所有的軌道車輛當(dāng)中。

港鐵根據(jù)多年的成熟運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，尤其獨(dú)到的運(yùn)營管理模式。在港鐵運(yùn)營的車輛每側(cè)都會旁路掉一個車門的關(guān)閉狀態(tài)，在車門環(huán)路及牽引回路中將被忽略。當(dāng)車輛出現(xiàn)緊急情況時使整列車車門無法打開時，每節(jié)車的每側(cè)都至少有一個車門在車輛停止時是可以打開的，使乘客可以由此門進(jìn)行疏散逃生。

4 車門控制設(shè)計原則

在進(jìn)行車門控制電路時，首先要確保設(shè)計的安全性。設(shè)計時應(yīng)盡量采用簡潔的電路，避免冗繁；對于關(guān)鍵部件盡可能采用冗余設(shè)計，避免單點(diǎn)故障的發(fā)生；元器件的選擇要盡可能采用安全可靠的器件，尤其是關(guān)鍵部位的繼電器應(yīng)重點(diǎn)考慮采用安全繼電器。

5 結(jié)束語

車門控制系統(tǒng)在城市軌道交通車輛上起著舉足輕重的作用，因車門系統(tǒng)與乘客的安全緊密聯(lián)系在一起，安全的理念要始終貫穿在設(shè)計始終。控制電路的要簡潔實(shí)用，控制邏輯要簡單合理，去除冗余無效的控制邏輯，防止可能發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，避免單點(diǎn)故障發(fā)生。保證車門控制系統(tǒng)設(shè)計既簡單實(shí)用又安全可靠。

作者單位

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林省長春市 130000