一种基于地铁屏蔽门模拟平台的站台级控制试验方法与流程

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种地铁屏蔽门的故障诊断试验平台的站台级控制方法。

背景技术：

屏蔽门系统是应用在城市轨道交通中设置于车站站台边缘的一种安全装置。它将列车与车站站台候车区域隔离开来，在列车到达和出发时可自动开启和关闭，为乘客营造了一个安全、舒适的候车环境。全封闭式屏蔽门是一道自上而下的玻璃隔离墙和活动门，沿着车站站台边缘和两端头设置，能把站台候车区与列车进站停靠区完全隔离。这种屏蔽门系统的主要功能是增加安全性、节约能耗以及降低噪音等。

屏蔽门的运行可靠性直接影响乘客的人身安全，而目前国内各大城市地铁日常运营的过程中，时常出现屏蔽门故障的现象，轻则造成经济损失、人员受伤，重则导致人员致残、身亡。屏蔽门的故障往往发生在瞬间，有时尽管做出快速补救措施，但也无法挽回已造成的伤害，显然，预测屏蔽门的故障尤其重要。因此，屏蔽门的模拟试验台的建立以及故障模拟试验极为必要。

目前现有技术中的屏蔽门的故障诊断方法大多基于理论研究及数据分析，搭建真实的屏蔽门模拟系统比较少，本发明提出一种基于模拟真实屏蔽门系统的站台级控制试验方法，旨在近乎真实模拟环境中能更加准确地反映出屏蔽门故障。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于地铁屏蔽门模拟平台的站台级控制试验方法，目的是通过模拟地铁屏蔽门各种真实运行状态下的故障形态，分析屏蔽门工作机理，保证地铁屏蔽门运行的安全性与可靠性。具体采用如下技术方案：该模拟平台包括三个屏蔽门、屏蔽门控制系统、蓄电池、充电器、指示灯组，屏蔽门控制系统包括站台就地电源系统控制柜、手动单门控制单元、门控单元、系统级控制单元、站台级控制单元、三个屏蔽门控制单元、继电器组等，所述站台级控制单元盘面上包括电源开关、电源切换开关、上下行选择开关门全开按钮、门全关按钮；

其特征在于，该方法依次包括如下步骤：

（1）将系统级控制单元的电源和手动单门控制单元的电源保持关闭；

（2）将系统级控制单元的控制级选择开关置于站台级位置，并将站台级控制单元电源切换开关置于电网位置；

（3）将上下行选择开关置于下行位置，并将站台级控制单元电源置于打开位置，各屏蔽门进入自适应状态；

（4）待各屏蔽门自适应结束，按站台级控制单元的门全关按钮；

（5）将上下行选择开关置于上行位置，若只有上行指示灯亮，则判断系统不能正常运行，进入步骤（12）；若上、下行指示灯都亮，则进入步骤（6）；

（6）系统重置，并进入模拟型运行模式：将站台级控制单元电源切换开关置于电网位置，进入步骤（7）；将站台级控制单元电源切换开关置于蓄电池位置，进入步骤（11）；

（7）将三个屏蔽门控制单元的电源切换开关全部置于电网位置，进入步骤（8）；只将其中一个屏蔽门控制单元的电源切换开关置于电网位置，进入步骤（9）；将三个屏蔽门控制单元的电源切换开关全部置于蓄电池位置，进入步骤（10）；

（8）将三个屏蔽门控制单元的门全开按钮保持锁止状态、门全关按钮保持解锁状态，开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，各屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，继电器组工作，操作三个屏蔽门控制单元的门隔离按钮至锁止位置；若电压指示表、电流指示表、转速表的显示值处于正常范围，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（9）将三个屏蔽门控制单元的门全开按钮保持锁止状态、门全关按钮保持解锁状态，开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，三个屏蔽门完成自适应学习；若只有一个屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，且电压指示表、电流指示表、转速表的显示值处于正常范围，保持关闭状态的屏蔽门的关门指示灯亮，其余两个屏蔽门的开门指示灯亮，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（10）开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，各屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，继电器组工作，若电压指示表、电流指示表、转速表的显示值处于正常范围，下行指示灯亮，门全关指示灯亮，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（11）若系统自动切断电源，且蓄电池供电指示灯亮、系统停止工作，则进入步骤（12），否则进入步骤（13）；

（12）控制试验结束；

（13）记录当前继电器组工作状态、各屏蔽门运行状态、指示灯组状态以及电压指示表、电流指示表、转速表的显示数值，记录完毕后，控制试验结束。

优选地，各屏蔽门均包括门体结构和门机驱动系统，门体结构包括支撑结构、门槛、顶箱、滑动门、固定门、应急门和端门。

优选地，所述门控单元是滑动门的电子控制装置，每个滑动门都配置一个所述门控单元，所述门控单元安装在顶箱内，所述门控单元内有一个16位控制微机，所述门控单元执行所述站台就地电源系统控制柜和所述单元控制器电源发出的控制命令；所述门控单元对手动解锁装置进行监控、采集并发送滑动门状态信息及各种故障信息，通过所述门控单元内设置的编程/调试接口在线或离线调整参数和软件组态，进行重新编程和设置参数；

所述门控单元通过站台就地电源系统控制柜开关的位置控制滑动门的状态：所述开关处于自动挡时，控制滑动门正常工作；所述开关处于旁路挡时，控制滑动门从屏蔽门系统中隔离开；所述开关处于测试档时，控制滑动门从屏蔽门系统中隔离开，并通过就地控制按钮控制开关滑动门；通过滑动门状态指示灯显示滑动门的运动情况：滑动门状态指示灯点亮时，滑动门正常开启；滑动门状态指示灯熄灭时，滑动门关闭锁紧。

优选地，门机驱动系统包括电机及减速箱、传动装置，所述电机采用无刷直流电机，电机轴与减速箱直联，减速箱采用蜗轮蜗杆传动，减速箱输出轴装有传动齿轮，所述传动装置由驱动皮带和门悬挂设备组成。

优选地，所述支撑结构包括底部支承部件、门梁、立柱、顶部自动伸缩装置。

优选地，所述门槛包括固定门门槛和活动门门槛，门槛采用不锈钢材料，表面设有防滑齿形槽，门槛内设有滑动导槽，导槽与滑动门配合，导槽底部有直通孔。

优选地，所述顶箱包括站台侧不锈钢固定板、不锈钢盖板和后盖板等，顶箱内设有门驱动系统、锁紧和解锁装置、门控单元、配电端子箱、导轨及顶梁。

优选地，所述滑动门包括门玻璃、门框、吊挂连接板、导靴、门榜相交密封条、锁紧装置、手动解锁装置，滑动门上部设置有吊挂连接板，下部装有导靴，两扇滑动门靠近中心处装有橡胶密封条；滑动门关闭后，锁紧装置可以防止门由于外力作用被打开，采用开门把手或钥匙手动释放解锁装置可将门打开。

优选地，该平台还包括故障设置模块，所述故障设置模块包括确定键、查询键、清除键、复位键、锁定键，所述故障设置模块在第一次设置故障时必须先解锁出厂密码，设置故障时先输入故障代码，然后按确定键；设置故障后按查询键可查询所设置的故障代码；设置故障后按清除键清除所选定的故障；设置多个故障后，如想清除所有故障时按复位键；设置故障后，按锁定键防止所设置的故障代码被看见；第一次设置故障时必须先解锁，试验系统断电后再次使用时也须先解锁才能正常使用。

附图说明

图1 为本发明站台级控制试验流程图。

图2 为站台级控制单元操作面示意图。

图3 为模拟平台控制电路图。

图4 为地铁屏蔽门模拟结构图。

其中，1-连接件，2-屏蔽门顶箱，3-固定门，4-顶部自动伸缩装置，5-门机梁，6-门状态指示灯，7-轨道侧应急把手，8-滑动门，9-驱动装置，10-应急门，11-应急门上门轴，12-钥匙锁，13-玻璃彩轴，14-门槛，15-立柱，16-底座。

具体实施方式

（一）地铁屏蔽门模拟试验平台设计

本平台包括多个屏蔽门、屏蔽门控制系统、蓄电池、充电器、指示灯组。

(1)屏蔽门包括门体结构，门体结构包括支撑结构、门槛、顶箱、滑动门、固定门、应急门和端门。如图4所示。

支撑结构包括底部支承部件、门梁、立柱、顶部自动伸缩装置等部分,支撑结构能够承受屏蔽门的垂直载荷、隧道通风系统产生的风压、列车运行活塞风形成的正负方向水平载荷、乘客挤压力和地震、震动等载荷.底部支承部件分为上下两部分，底部下部构件表面通过绝缘镀层处理，采用绝缘安装，使屏蔽门与建筑结构绝缘.底部上下部分采用椭圆形孔连接，实现前后方向的调整;与底部预埋槽钢配合，实现纵向调整。顶部自动伸缩装置与立柱连接，实现高度方向士30mm 的调整，通过顶部方形垫板上的弧形孔和预埋件的纵向导槽实现前后左右的位置调整。

门槛包括固定门门槛和活动门门槛.固定门门槛承受固定门的垂直载荷，活动门门槛承受乘客载荷.门槛采用不锈钢材料，表面设有防滑齿形槽，提高门槛的耐磨性和防滑性.门槛结构中有滑动导槽，与滑动门配合.导槽底部有直通孔，导槽内的杂物和灰尘可以下落。

顶箱由站台侧不锈钢固定板、不锈钢盖板和后盖板等组成.顶箱内设有门驱动系统、锁紧和解锁装置、门控单元、配电端子箱、导轨及顶梁等部件.顶箱可以承受各种水平载荷.顶箱前盖板上设有门锁，盖板周边有可压缩橡胶密封条，当盖板关闭紧锁时，形成完整的密封箱体，有效地降低噪声。

滑动门(SD)由门玻璃、门框、门吊挂连接板、导靴、门榜相交密封条、手动解锁装置等组成.正常运行时，滑动门是乘客上下车的通道，也是车站隧道内发生火灾或故障时，列车到站后乘客的疏散通道.滑动门上部的吊挂连接板与门机的吊挂板连接，下部装有导靴，两扇滑动门靠近中心处装有橡胶密封条，站台侧1.8 米高处有手动解锁的钥匙孔.滑动门设有锁紧装置和手动解锁装置;滑动门关闭后，锁紧装置可以防止门由于外力作用被打开;采用开门把手或钥匙手动释放解锁装置可将门打开.滑动门能满足系统级控制、站台级控制和手动操作要求，手动操作为优先级.当系统级、站台级控制失败时，乘客可从导轨侧使用开门把手将门打开，站台工作人员也可以用钥匙进行手动操作。

固定门(FSD)由门玻璃和铝制门框等组成.固定门是把车站与列车隧道隔离的屏障之一所有固定门处在同一水平面内，从站台看不到支撑固定门的铝制门框.固定门门框插入立柱上的方形孔，门框和支承柱之间有橡胶垫，可有效降低振动。

应急门(EED)由应急门板、门框、闭门器、推杆锁等组成.应急门是列车进站停车后，列车门无法对准滑动门时，至少有一道应急门对准列车门作为疏散乘客的通道.在应急门的中部装有手动推杆解锁装置，应急门不会因列车活塞风压、隧道通风系统风压影响而自动开启.在导轨侧，乘客只能推压推杆，推杆带动门框内的解锁机构，松开应急门上下的门将门打开;在站台侧，站台工作人员也可以用钥匙打开应急门.门框的上部装有闭门器，保证应急门在手动开启后能够自动关闭。

端门(PED)由门玻璃、门框、闭门器、P7锁和手动解锁装置等组成.端门是当区间隧道发生火灾或故障时，列车停在隧道内，乘客从列车下到隧道后疏散到站台的通道，也是车站工作人员进出隧道进行维修的通道.在端门的中部装有手动推杆解锁装置，乘客在隧道推压推杆，推杆带动门框内的解锁机构，松开端门上下的门门将门打开；在站台侧，站台工作人员也可以用钥匙打开端门。门框的上部装有闭门器，保证端门在手动开启后能够自动关闭。

（2）屏蔽门还包括门机驱动系统，门机驱动系统包括电机及减速箱、传动装置。

电机采用无刷直流电机，电机轴与减速箱直联，减速箱采用蜗轮蜗杆传动，减速箱输出轴装有传动齿轮。

传动装置由驱动皮带和门悬挂设备组成.皮带传动采用正向啮合驱动，保证两扇门运动同步、稳定.采用重型皮带传动装置，更好地调节皮带张紧力，消除皮带打滑.滑动门由滚轮悬挂在J形截面不锈钢轨道中运行，整个运动过程中，滑动门保持在一个恒定的水平，使其平稳运行，减小摩擦力。

（3）屏蔽门控制系统

屏蔽门控制系统包括站台就地电源系统控制柜(LCU)、单元控制器电源（PEDC）、门控单元(DCU)等。

站台就地电源系统控制柜(LCU)安装在列车出站端，列车正常停车时与驾驶室的位置相对应，通过硬线接口与CIP连接，LCU盘面上包括LCU操作电源开关、电网/蓄电池双位切换开关、系统级/站台级双位选择开关、上行/下行双位选择开关、开门和关门按钮以及交流、直流电源监控表、各部位电器工作状态指示灯。站台级控制单元操作盘面如图2所示。

单元控制器电源(PEDC )由220V漏电保护器、直流接触器、220V/12V及220V/24V的电源模块和蓄电池、充电器组成，分别控制相应的屏蔽门及站台控制柜电源。

电源控制继电器组：

1、系统级自控蓄电池电源控制继电器 2、系统级自控电网电源控制继电器

3、系统级自控系统电源控制继电器 4、系统级自控下行电源控制继电器

5、系统级自控零速信号电源控制继电器 6、系统级自控上行电源控制继电器

7、站台级控制单元蓄电池电源控制继电器 8、站台级控制站台电源控制继电器

9、站台级控制电网电源控制继电器 10、站台级控制下行电源控制继电器

11、站台级控制上行电源控制继电器 12、站台级控制门全开电源控制继电器

13、站台级控制门全关电源控制继电器 14、门全开、关互锁电源控制继电器

15、备用继电器 16、备用继电器

17、系统自控组合门全开延时继电器 18、系统自控组合门全关延时继电器

19、系统自控组合电源互锁继电器 20、系统自控组合一号门控制继电器

21、系统自控组合二号门控制继电器 22、系统自控组合三号门控制继电器

23、手动控制单元一号门电源继电器 24、手动控制单元一号门蓄电池继电器

25、手动控制单元一号门隔离继电器 26、手动控制单元一号门电源互锁继电器

27、手动控制单元二号门电源继电器 28、手动控制单元二号门蓄电池继电器

29、手动控制单元二号门隔离继电器 30、手动控制单元二号门电源互锁继电器

31、手动控制单元三号门电源继电器 32、手动控制单元三号门蓄电池继电器

33、手动控制单元三号门隔离继电器 34、手动控制单元三号门电源互锁继电器

门控单元(DCU)是滑动门电机的电子控制装置，每个滑动门都配置一个DCU，并安装在顶箱内，DCU内有一个16位控制微机，DCU执行PEDC和LCU发出的控制命令，DCU对手动解锁装置进行监控；采集并发送门状态信息及各种故障信息；通过DCU内设置的编程/调试接口在线或离线调整参数和软件组态，进行重新编程和设置参数;通过就地控制柜(LCU)开关的位置控制门的状态：自动时，门正常工作;旁路时，该门从屏蔽门系统中隔离开；测试时，该门从屏蔽门系统中隔离开，并通过就地控制按钮控制开关门；通过开关门状态指示灯显示滑动门的运动情况：灯点亮时，门正常开启；灯熄灭时，门关闭锁紧。

（二）如图1所示，站台级控制方法包括如下步骤：

该方法依次包括如下步骤：

（1）将系统级控制单元的电源和手动单门控制单元的电源保持关闭；

（2）将系统级控制单元的控制级选择开关置于站台级位置，并将站台级控制单元电源切换开关置于电网位置；

（3）将上下行选择开关置于下行位置，并将站台级控制单元电源置于打开位置，各屏蔽门进入自适应状态；

（4）待各屏蔽门自适应结束，按站台级控制单元的门全关按钮；

（5）将上下行选择开关置于上行位置，若只有上行指示灯亮，则判断系统不能正常运行，进入步骤（12）；若上、下行指示灯都亮，则进入步骤（6）；

（6）系统重置，并进入模拟型运行模式：将站台级控制单元电源切换开关置于电网位置，进入步骤（7）；将站台级控制单元电源切换开关置于蓄电池位置，进入步骤（11）；

（7）将三个屏蔽门控制单元的电源切换开关全部置于电网位置，进入步骤（8）；只将其中一个屏蔽门控制单元的电源切换开关置于电网位置，进入步骤（9）；将三个屏蔽门控制单元的电源切换开关全部置于蓄电池位置，进入步骤（10）；

（8）将三个屏蔽门控制单元的门全开按钮保持锁止状态、门全关按钮保持解锁状态，开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，各屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，继电器组工作，操作三个屏蔽门控制单元的门隔离按钮至锁止位置；若AC220V电压指示表值为220V、AC220V电流指示表值为12A、DC24V电压指示表值为24V、DC24V电流指示表值为200mA,转速表值为0，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（9）将三个屏蔽门控制单元的门全开按钮保持锁止状态、门全关按钮保持解锁状态，开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，三个屏蔽门完成自适应学习；若只有一个屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，且AC220V电压指示表值为220V、AC220V电流指示表值为12A、DC24V电压指示表值为24V、DC24V电流指示表值为200mA,转速表值为0，保持关闭状态的屏蔽门的关门指示灯亮，其余两个屏蔽门的开门指示灯亮，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（10）开启三个屏蔽门控制单元的电源开关，各屏蔽门完成自适应学习后保持关闭状态，继电器组工作，若AC220V电压指示表值为220V、AC220V电流指示表值为12A、DC24V电压指示表值为24V、DC24V电流指示表值为200mA,转速表值为0，下行指示灯亮，门全关指示灯亮，进入步骤（12）；否则进入步骤（13）；

（11）若系统自动切断电源，且蓄电池供电指示灯亮、系统停止工作，则进入步骤（12），否则进入步骤（13）；

（12）控制试验结束；

（13）记录当前继电器组工作状态、各屏蔽门运行状态、指示灯组状态以及电压指示表、电流指示表、转速表的显示数值，记录完毕后，控制试验结束。

（三）实验台智能化故障设置说明

实验台通电后显示屏显示为LOCK.

解锁键：第一次设置故障时必须先解锁出厂密码为1234. 先按解锁键然后输入1234及可解锁，解锁后显示屏显示F——0

确定键：设置故障时先输入故障代码，显示屏显示F——X，然后按确定键，显示屏显示P——X，X为故障代码。 以1号故障为例，先输入1后显示屏显示F——1，然后按确定键此时显示屏显示为P——1 ，故障设置完成。设置多个故障时先输入一个故障代码后按确定键然后再输入下一个故障代码再按确定键。设置完多个故障时显示屏显示的是最后一个故障

查询键：设置故障后按查询键即可查询所设置的故障代码，设置多个故障后，显示屏显示的为最后所设置的故障代码，按查询键后可以依次显示所设置的故障代码。

清除键：设置故障后按清除键即可清除所设置的故障，设置多个故障后如果想清除单个故障时，按查询键查询到所要清除的故障代码此时显示屏显示P——X （X为所要清除的故障所对应的故障代码）按清除键即可

复位键：设置多个故障后，如果想清除所有故障时直接按复位键即可。

锁定键：设置故障后为了防止学员看到所设置的故障代码按锁定键即可，锁定后显示屏显示LOCK,锁定后除解锁键和密码数字键以外的键都不起作用。如果想进去智能化故障设置系统必须按解锁键在输入密码即可。

第一次设置故障时必须先解锁，实验台断电后再次使用时同样先解锁才能正常使用。