屏蔽门系统安全回路故障智能诊断系统设计

摘 要

地铁屏蔽门系统是现代化地铁工程的必备设施，安全回路是保障屏蔽门系统安全运营重要的组成环节，其故障快速、智能诊断直接为运营提供便利。本文在分析其功能的基础上，提出了设计方案，并针对方案进行了实现和测试，结果满足轨道交通运营的要求。

【关键词】屏蔽门 安全回路 快速、智能诊断系统

1 概述

屏蔽门控制系统主要由中央接口盘（PSC）、就地控制盘（PSL）、门控单元（DCU）、通讯介质及通讯接口及设备等组成。中央接口盘（PSC）又由主监视系统（MMS）、两个单元控制器（PEDC）、接线端子、接口设备及控制配电回路组成。

为防止站台上屏蔽门系统的滑动门、应急门非法打开导致乘客收到伤害，屏蔽门系统设置安全回路。当滑动门、应急门非法打开时，安全回路断开，并发送信号至列车信号系统，列车立即制动，影响运营。因此，安全回路故障快速、智能诊断是必要的。

2 屏蔽门系统的安全回路原理

屏蔽门系统的安全回路是由每个滑动门、应急门中的行程开关节点与PSC安全继电器线圈串联设计组成的环形电路，当所有门关闭且锁紧时，所有滑动门、应急门行程开关节点导通，逻辑关系值为1，并传送至PSC系统，触发继电器导通，逻辑关系值为1。这个命令通过硬线控缆送至信号系统，信号系统将命令传送至列车，列车只有收到此命令后，才可安全发车。否则，列车将立即制动，影响运营。

3 屏蔽门系统的安全回路故障分析及处理难点

由于整侧屏蔽门的安全回路中存在很多组行程开关，整侧安全回路逻辑值与每个滑动门、应急门行程开关节点逻辑值为与关系。因此，当某个门体行程开关非法断开时，安全回路断开。其故障主要有以下几点组成：

（1）某个行程开关损坏，导致整侧安全回路断开；

（2）某个行程开关至下一个行程开关线缆断裂，导致断开；

（3）某个行程开关节点上的线缆头虚接，导致整侧安全回路线缆阻值增大，其状态为安全回路时而通，时而断。对于上述问题出现时，无法及时判断是哪个行程开关或线路故障，影响屏蔽门系统正常运行。

4 屏蔽门系统的安全回路故障快速、智能诊断设计方案

4.1 目的及内容

安全回路故障快速、智能诊断系统能够实时监测每个节点的运行状态，当安全回路发生故障时，能及时判断分析出故障原因，便于运营有效排除故障，提高效率。本方案主要介绍安全回路故障快速、智能诊断系统主要功能、接口方式及工作原理，以及软件流程。

4.2 主要功能

安全回路故障快速、智能诊断系统分别对行程开关损坏，线缆断裂及行程开关线缆头虚接等故障情况进行实时监测、分析，当故障发生时，能准确、实时的判断出故障类型。方便及时排查，不影响列车运营。

4.3 接口方式

由图1所示：PSC安全继电器至站台滑动门、应急门行程开关为3条硬线，分别为电源正、负端及线圈+；每个滑动门、应急门行程开关至少为2组独立触点，一条用于安全回路导通，另一条用于行程开关检测；用于安全回路导通的触点一端与PSC电源负端并联一个电压互感器；DCU设置2个输入端口：一个为模拟量输入用于采集电压互感器值，另一个为数字量输入用于采集行程开关通断。

4.4 工作原理

由图1所示：K1为第一个滑动门行程开关节点，Kn为最后一个滑动门行程开关节点。每一个行程开关分别有至少2组独立的节点组成，一组接入安全回路，另一组用于检测行程开关状态并接入DCU的输入端in0，由DCU采集其逻辑通断。当滑动门关闭且锁紧时，INO为1，说明行程开关动作正常；如INO为0，则异常。每个行程开关接入安全回路的触点一端与PSC电源负端并联一个电压互感器，电压互感器一端用来采集安全回路线路电压，一端接入DCU模拟量输入点IN1，目的是在线监测线路的通断情况，当滑动门关闭且锁紧时，所有DCU监测的IN1值约等于安全回路提供的电压值，则系统正常；当从某个门开始IN1的电压值为0时，则前一个滑动门至此门之间的线路断裂或行程开关损坏，根据IN0的值可判断出具体是线路原因，还是行程开关原因；当安全回路故障且所有DCU输入IN1值不为0时，可根据某个门开始电压值不能满足继电器的驱动电压值来做分析判断，此滑动门、应急门行程开关线路阻抗突然增大，线路压降增大，原因可能为此行程开关触点或线路存在虚接状态。

当安全回路发生故障时，DCU采集其故障类型，通过MODBUS协议的工业总线上传至PSC系统，PSC系统通过数据分析做出判断，得出相应的故障类型并报警。

5 系统软件实现

该软件提供对监控主机和门控单元的连接，其配置为：传输速率为57600位/秒，数据类型为REU（8位），停止位为1位，无校验。其功能为：

（1）与门控单元的MODBUS总线连接，并作为主站；

（2）对通信状态进行实时检测，出现故障时自动重连。

软件设计流程如下：监控主机作为MODBUS主站，N个单元门系统作为N个从站，每个从站设置IN0为一位，IN1为1个字。PSC实时读取N个单元门的IN0及IN1的状态信息，当屏蔽门关门到位且锁紧时，某个门控单元DCU的IN0为0或IN1不为安全回路电源值时，监控主机接收此数据后，通过分析得出此门行程开关或线路损坏并报警。

6 结论

本文在分析屏蔽门安全回路故障的基础上，提出了快速、智能诊断系统可行性设计方案，并根据方案完成了硬、软件的设计。通过实际测试，满足稳定性、可靠性的需求，具备应用到实际项目工程的条件。

作者简介

蔡Z（1986-），男，河北省廊坊市人。大学本科学历。现供职于北京经纬信息技术公司。研究方向为轨道交通屏蔽门电气系统。

作者单位

北京经纬信息技术公司 北京市 100081