地鐵塞拉門智能集控裝置研究

田紀云 宋俊鋒 張燕平

摘 要：地鐵塞拉門智能集控裝置是一種自動集中控制塞拉門開關動作的測試裝置，利用單片機實現塞拉門驅動電機動作的控制，顯示屏可實現人機交互，檢測模塊可自動切斷驅動電機的供電電源。文章通過分析其電路工作原理及程序設計思路，設計了 3 種工作模式，實驗波形驗證了電路的正確性及程序的可行性。將該裝置投入到地鐵檢修一線進行測試，現場測試效果良好。

關鍵詞：地鐵;塞拉門;智能集控裝置;單片機;檢修

中圖分類號：U231.8

地鐵車門系統是列車動作最頻繁和故障率最高的系統之一。通常為確保地鐵新線新車車門的可靠性，確保電客車車門各項功能滿足要求，降低運營時車門系統的故障率，必須在車門系統功能試驗完成整改后進行集控開關門800次（800次為檢修現場經驗值，可調）試驗，以提前暴露車門系統的故障隱患，提高車門系統的可靠度。此外，地鐵塞拉門的日常維護及檢修尤為重要，為了驗證地鐵塞拉門是否檢修成功，通常需對檢修后的塞拉門進行數次開關門測試，確保檢修后車門滿足地鐵運營要求。由于人工集控開關門需消耗過多人力及時間，且無法保證開關門過程的同步性及周期的一致性，因此，本文研究設計了地鐵塞拉門智能集控裝置，利用單片機技術，通過編寫程序實現自動控制塞拉門開關，以提高集控塞拉門試驗的效率和精確度，該裝置具有結構簡單、多種集控模式可選擇的優點。

1 工作原理

地鐵塞拉門智能集控裝置主電路如圖1所示。利用單片機控制技術，通過編寫程序可實現按規定時間、次數、自動地集中控制塞拉門開關，程序設計如圖2所示。單片機型號為STC12C5A60S2，作為指令輸出裝置，通過編程實現控制塞拉門驅動電機的啟動和停止。雙運算放大器 LM358，可比較塞拉門驅動電機的電壓與110 V基準電壓的大小。當電壓低于100 V或者高于120V時，進行欠壓或過壓報警;當檢測電壓在100～120 V時，可通過矩陣薄膜按鍵輸入裝置進行工作模式選擇并設置動作次數，驅動電機進行開關門動作，當達到設定次數后，結束工作。復位按鍵可實現單片機的復位操作，使裝置重新恢復到初始狀態。當測試人員按下復位按鍵后，需重新對塞拉門驅動電機電壓進行檢測。輸出裝置為OLED顯示屏，顯示狀態模式及動作次數、剩余次數。開門和關門LED燈亮代表相應門動作，為司機提供指示信號。此外，電路將單片機發出的開關門信號傳給2個電磁式繼電器，控制塞拉門驅動電機的正反轉，進而控制塞拉門的開與關。

2 工作模式

該地鐵塞拉門集控裝置共設置了3種工作模式。根據測試需要，用戶可通過外接矩陣薄膜按鍵選擇工作模式，實現相應功能。

2.1 模式一：單（雙）側開關門測試模式

通過設定動作次數，電路模擬人工給出開門信號，實現測試（現場人工即如此操作）。電路先輸出1.5 s的開門電平， 5 s（暫定）后再輸出1.5 s關門電平為1次測試完成，9 s后重復輸出，直到達到設定次數，如圖3所示。該模式適用于快速測試塞拉門易損部件的抗疲勞能力，提前暴露部件故障，建立檔案，為后續設計及檢修提供參考依據，便于通過大數據分析事故原因，從而減少事故的發生，便于事故追責。

2.2 模式二：車門防夾測試模式

通過設定動作次數，電路模擬人工給出開門信號，實現測試。電路先輸出1.5 s的開門電平， 5 s（暫定）后再輸出1.5 s關門電平為1次測試完成，45s后重復輸出，直到達到設定次數，如圖4所示。該模式增加了關門時間，可以模擬當車門夾人夾物時的延時時間，減輕檢修人員的操作負擔。

2.3 模式三：單門開關門測試模式

不需設定次數。當按下某一按鍵（暫定為“1”）持續0.5 s，輸出開門1.5 s電平，然后等待。當按下另一按鍵（暫定為“2”）持續時間為0.5 s，輸出關門電平1.5s，如圖5所示。該模式適用于靈活開關門，可根據用戶需求（例如觀察塞拉門某部件的動作狀態）進行開關門，同時也為設計人員留有觀察車門動作的時間。

3 參數設置

該地鐵塞拉門智能集控裝置原理樣機如圖6所示。LED1、LED2為貼片式高亮指示燈，LED1亮表示單片機輸出開門電平（高電平），LED2亮表示單片機輸出關門電平（高電平）。復位按鍵采用自復式。

4 應用實踐

為了驗證該地鐵塞拉門智能集控裝置的實用性，以及電路原理的正確性及程序的可行性，特于2019年9 月在寧波市軌道交通集團有限公司運營分公司檢修二車間分別對3種工作模式進行現場測試，如圖8所示。利用示波器將裝置發出的開關門指令進行測試，運行效果良好。塞拉門開閉時間間隔相同且穩定無異常現象，實現了裝置代替傳統的檢修人員操縱門開關按鈕的目的。

5 結語

本文提出了一種地鐵塞拉門智能集控裝置，可通過多次集控開關門，提前暴露車門故障隱患。該裝置大大減少了多次開關塞拉門的人力消耗，節約了塞拉門測試時間，實現了每次測試中數據采集的高效性和周期的一致性。且該裝置電路結構簡單，輕便可靠，操作方便靈活，具有3種工作模式，顯示屏可實現人機交互，可視性較好，可為地鐵塞拉門日常維保提供便利。

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收稿日期 2020-02-17

責任編輯 宗仁莉