城市轨道车辆智能门控器关键技术研究

摘 要：为人们提供更加便利的交通环境，轨道车辆愈加广泛的出现在城市交通建设当中。随着科学技术的发展，同时也为了保障乘客的人身安全，城市轨道车辆选用的是智能门，并应用先进的控制技术确保自动门的正常工作。本文分析了城市轨道车辆门控器的关键技术研究中的常见问题，并对此提出了针对性的解决措施，并通过操作性试验来验证，本文提出的措施是合理有效的。

关键词：城市轨道车辆；智能门；门控系统

前言：随着科学技术的发展，智能化的自动门已经逐渐成为城市轨道车辆中必不可少的一部分，对乘客的生命和财产安全起到至关重要的影响，纵观近年来的轨道车辆安全事故，因为自动门出现问题进而引发的列车失控，进而造成的人员伤亡事件时有发生。因此迫切需要对城市轨道车辆智能门的控制技术加以研究，进而提升轨道车辆门控系统的高效性和稳定性。

一、门控系统概述

根据驱动方式的差异可以将自动门划分为两种，其一是电控气动门，其二是电控电动门，相比于电控气动门，电控电动门是一种创新性自动门技术，虽然可以分为很多不同的种类，但是无论哪个种类，其发挥的作用都并无太大差异，性能参数等数据信息也相差无几。当前最常见的电控电动门就是直流电机驱动的电动门。直流无刷电机可以说是当前轨道车辆智能门研究的最新产物，不但具备直流有刷电机的优势特征，还将交流电机的优势之处有效的结合进来，正受到越加广泛的使用。直流无刷电机驱动的车辆智能门，在增强门控系统稳定性的基础上，还可以显著提升门控系统的使用年限。除此之外，门控系统研究中还有两大关键要素直接关系到门控系统的稳定性和高效性，其一是门控系统的鲁棒性，其二是防挤压功能的激活[1]。

因此，要想尽可能提高门控系统的稳定性和使用年限，可以从两个方面出发，并具体采取调速性能、防挤压功能激活以及换向转矩脉动这三项措施，以应对城市轨道车辆智能门控器关键技术研究中的问题。还会对三种解决措施加以实践测试，以检验解决措施的合理性和可行性。城市轨道车辆自动门系统的硬件组成通常包括主控制器、功率驱动部分、隔离电路、驱动电机四项内容[2]。门控系统的工作原理可以总结为：在车辆自动门的开关过程中，有传感器将开关门速度、障碍物位置、电流大小等数据及时的收集，并对其加以处理和分析，然后将处理修正后的速度和电流反馈到门控系统中，并选择科学的控制算法来控制门控系统中的电机运转。除此之外，还设有根据信号反馈判断是否运行防挤压功能。

二、功能方案设计

（一）基本功能设计

为提升门控器的标准性，应当在门控系统中添设网关部分，网关部分的选择要根据具体的轨道车辆路线标准而定，这样可以显著提升门控系统的通用性，即应用到不同标准的车辆时，仅须调整网关部分即可。另外，还应在网关部分中加入FPGA芯片，并通过它来控制门控程序。除此之外，由于智能化门控系统是科学技术进步的产物，而随着时代的发展，门控系统的更新换代升级工作，也将会越加频换，为方便对门控系统加以改造和升级，同样可以模块化思维解决此问题，即单独划分出升级模块，当对门控系统进行升级创新时，仅需对升级模块加以调整即可，这样可以有效减少对门控系统升级时的工作量，加强门控系统的操作性和发创新性[3]。

（二）拓展控能设计

智能性是当前城市轨道车辆门控系统的发展趋势，为此，可以在门控系统中添加监测环节，对门控系统在运行过程当中出现的问题加以及时有效的诊断和修正。而具体的监测诊断环节可以包括以下两部分，其一是在线监测部分，可以通过对在线监测到的数据，来发现门控系统中的问题，并及时采取合理有效的修正措施；其二是离线监测部分，起到故障防范作用，记录可能引发门控系统故障的数据信号，然后应用PC机来处理故障信号，发现故障原因并针对性采取措施。除此之外，要在门控系统中添加有效的维修接口，方便工作人员对门控系统加以维修和修正，进而提升门控系统的可操作性。在此环节中，要科学比较维修接口的便利性和经济性，进而选择最具性价比的设计方案。然后要在软件系统中设定按钮，通过按钮来调控门控系统的运行和维修。除此之外，还应当在门控系统中加入光幕设备，通过光幕可以及时发现车门开关门过程中遇到的障碍物，然后及时反馈遮光信息，从而及时向门控系统传达停止关门信号，防止安全事故的发生，起到保护乘客人身和财产安全的重要作用。

（三）防挤压功能的改进

出于对城市轨道车辆自动门的安全性要求，自动门必须具备合理的结构和充分的严密性，这也就导致在改善车辆自动门的防挤压性能时，不便于选用传感器来实现。从当前的情况来看，最常用电流改变的原理来发挥车辆自动门的防挤压效果。具体操作流程就是，首先就是要确定门控电机的电枢电流值，这需要电流传感器来实现，在自动门关闭过程中，会碰到障碍物并对其施加压力，这时，传感器会感应到障碍物并瞬间提高门控系统的电流，进而引发门控系统的防挤压功能开始工作。虽然这一方法具有流程简化的优势特点，但另一方面也存在难以掌握挤压力度的问题。除此之外，由于列车供电系统所提供的电压也会使门控电机的电流大小发生改变，进而导致精度失准[4]。

另一方法则是利用阻力与门控直流无刷电机的速度呈线性关系这一原理，选择速度比较法来发挥车辆自动门的防挤压功能。这种方法的不足之处在于对系统调速功能有所限制，不仅如此，在门控直流无刷电机的运行速度与设定速度值相交之前，这两个数值之间的差距很大，难以保障防挤压措施的有效性控制。不仅如此，由于这种方法是通过判断障碍物的位置来决定是否运行防挤压功效，这也就导致挤压力的数值难以控制在一定范围值之内。对此，本研究选用的措施是：在门控直流无刷电机的运行速度达到设定速度之前，选择用判断障碍物位置的方式来决定是否启用防挤压措施。随后，就改用速度比较法来发挥防挤压作用，并在车辆运行过程中，为电机电流划定一个电流数值范围，并确定最大值，从而更加有效的确保游客的人身及财产安全，同时提升门控系统的稳定性和使用年限。

结语：本文通过对城市轨道车辆的门控系统技术进行研究，研究分析了在门控系统中可能引发安全问题的隐患，并对门控系统的设计技术提出科学合理的建议，希望可以为提升门控系统的稳定性和使用年限提供可靠的理论依据。

参考文献

[1]蒋玉虎，王思明，石彩霞.城市轨道车辆智能门控器关键技术研究[J].城市轨道交通研究，2016，03（08）：133-137.

[2]陈辉.城市轨道车辆LCD电子地图智能播控系统的设计[J].铁道车辆，2015，06（07）：8-10+5.

[3]王政.城市轨道交通智能综合监控系统及P键技术[J].技术与市场，2015，11（05）：40-41.

[4]宋文凯.智能门控制器的设计[J].科技创新与应用，2014，19（04）：11.