地鐵屏蔽門障礙物系統(tǒng)的檢測+3月27號版+

1、地鐵屏蔽門障礙物系統(tǒng)的檢測目錄1 緒論3論文選題背景和研究意義3選題背景31.1.2 研究意義41.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.2.1 國外屏蔽門系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀41.2.2 國內(nèi)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀51.3 論文的主要研究內(nèi)容62地鐵屏蔽門系統(tǒng)的總體方案設(shè)計72.1 地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的構(gòu)成7門控單元（DCU: Drive Control Unit）7屏蔽門中央接口盤（PSC:Platform Screen Door Interface Panel）7就地接口盤（PSL）72.2 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的功能要求72.2.1 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的控制功能72.2.2 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的監(jiān)控功能82.3 地鐵屏蔽門系

2、統(tǒng)對障礙物檢測的功能要求82.4 電機的選型82.5 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的總體設(shè)計方案93 地鐵屏蔽門系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究103.1 地鐵屏蔽門障礙物探測實現(xiàn)方法的研究103.1.2 紅外光幕的探測原理103.1.3 地鐵屏蔽門障礙物探測的實現(xiàn)113.1.4 屏蔽門障礙物探測流程113.2 無刷直流電機調(diào)速控制技術(shù)的研究123.2.1 無刷直流電機調(diào)速控制策略123.2.2 模糊PID控制器的設(shè)計133.2.3 模糊PID控制器的編輯13模糊PID控制器參數(shù)整定的仿真134 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)計及仿真14參考文獻151 緒論論文選題背景和研究意義選題背景隨著我國城市軌道交通的迅速發(fā)展，地鐵作為新興的

3、交通工具，因為其方便、快捷、準時的特點受到了人們的青睞，逐漸成為了人們出行時必不可少的交通工具之一。地鐵與城市中其他交通工具相比，有效的避免了城市地面的擁擠，同樣減少了由于堵車帶來的不便，這也是人們選擇地鐵出行重要的原因之一。伴隨著我國地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵帶來的各種安全隱患也逐漸被人們所關(guān)注。地鐵的運行具有以下幾個特點：車輛行車密度大、停站時間短、運送客流多、車站占地面積小等，這些都容易給乘客帶來安全隱患1。從國內(nèi)地鐵的運行情況來看，乘客跌落站臺的事故屢屢發(fā)生，以近幾年北京地鐵為例：2010年07月，地鐵一號線天安門東站下行(向西)站臺列車進站處有一位男乘客跳下站臺；2012年12月一名男

4、子在北京地鐵四惠站站臺上突然暈厥，掉下站臺橫臥在一根鐵軌上；2013年6月2號線朝陽門外環(huán)（東四十條方向）進站處一名乘客掉下站臺；2014年2月，地鐵號線國貿(mào)站向西方向一名乘客跳下站臺；這幾起事故均發(fā)生在沒有安裝屏蔽門的地鐵一號線、二號線，這也引起了社會的廣泛關(guān)注。屏蔽門系統(tǒng)作為現(xiàn)代化城市軌道交通工程的先進設(shè)施，是一項集建筑、機械、電子和控制等學科于一體的城市軌道交通高新技術(shù)2。屏蔽門系統(tǒng)在地鐵站臺屬于防護性系統(tǒng)，在地鐵站臺邊緣安裝隔離站臺和軌道的屏蔽門，通過其控制系統(tǒng)和驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)列車車門與屏蔽門的同步操作11。屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)點如下：1、安全。在隧道內(nèi)運行的地鐵列車在運行過程中會產(chǎn)生強烈的活

5、塞效應(yīng),這樣當列車進站時候車乘客可能會有被活塞風吹吸的危險。3安裝屏蔽門后，站臺與隧道空間分離開來，有效的避免了乘客追趕列車的現(xiàn)象，也防止了乘客或物體意外掉落站臺的發(fā)生。2、節(jié)能環(huán)保。設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)后，候車站臺與隧道完全隔開，避免了大量冷、熱氣流的交換，明顯降低空調(diào)環(huán)控系統(tǒng)電耗。在空調(diào)運行環(huán)境不變的情況下，設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)可以降低站臺溫度23。4對于列車行駛產(chǎn)生噪聲的問題，屏蔽門系統(tǒng)在站臺和隧道中間形成了一道隔音屏障，可以有效降低噪聲約10dB(A) 25dB(A)3，提高了乘客候車的舒適度。3、降低人工成本。安裝屏蔽門后，在乘客較少的車站可以相對減少工作人員，這將減少地鐵的日常運營管理費用。在

6、日本由于人力資源成本較高，東京地鐵南北線安裝屏蔽門就是出于此種考慮，大大節(jié)省了人工成本。 4、拓展乘客的候車空間。安裝屏蔽門系統(tǒng)只需要25cm30cm的寬度，而在沒有屏蔽門系統(tǒng)的車站，處于安全的考慮，安全線距站臺邊緣大概有50cm60cm的距離3，因此屏蔽門既可以保障乘客的安全，也可以拓寬乘客的候車空間。1.1.2 研究意義目前屏蔽門系統(tǒng)障礙物的探測是通過計算屏蔽門關(guān)門過程中產(chǎn)生的夾緊力來判斷的。因為該夾緊力與電機電流存在對應(yīng)關(guān)系，所以可通過比較門速曲線中的電機電流而獲得，如廣州地鐵就采用該方法14。國內(nèi)所使用的屏蔽門都是依托國外技術(shù)，國外的交通環(huán)境相對較好，客流量小，因而不需要高敏感的障礙物

7、檢測功能，但是由于國內(nèi)客流量比較大，應(yīng)用后屢屢發(fā)生夾人事故，若將屏蔽門預(yù)期電機電流設(shè)置過低，又會導(dǎo)致障礙物檢測過于敏感，容易造成誤判，從而影響運營效率15,16。另外，在實際運營中，由于車門與屏蔽門采取聯(lián)動控制，當站臺某一扇屏蔽門因故障而無法打開時，在該處等待的乘客下車時如果沒有發(fā)現(xiàn)屏蔽門鎖閉，就會撞到屏蔽門上，造成不必要的傷害；如果發(fā)現(xiàn)后改用其他車門下車，也會使乘客上下車時間延長。反之，當列車的某個車門故障無法打開時，等待上車的乘客也可能出現(xiàn)類似事件，造成旅客上、下車混亂，干擾正常秩序，降低運營效率17,18。隨著地鐵的飛速發(fā)展和信息化技術(shù)的推進，屏蔽門作為乘客候車時的屏障，為每一個乘客的安

8、全保駕護航，它是地鐵系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、地鐵管理運營商都亟待解決的問題19；但是，即使安裝屏蔽門，也可能會有事故發(fā)生，所以開展屏蔽門系統(tǒng)安全至關(guān)控制技術(shù)的研究非常必要的20。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外屏蔽門系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 最早的屏蔽門出現(xiàn)在20世紀60年代前蘇聯(lián)的列寧格勒(現(xiàn)圣彼得堡),當時一為了保證無側(cè)站臺的安全和觀瞻，設(shè)計了一種利用區(qū)間隧道停車的車站，這就是地鐵屏蔽門的雛形。在法國，巴黎大眾運輸公司已使用多年屏蔽門，以防止客戶進入或落在軌道22，1970年在法國里爾的全自動地鐵的設(shè)計中為了保證自動行車的安全而裝配了屏蔽門。1981年，日本東京地鐵南北線上安裝了半封閉式的站臺安全門，

9、主要是為了把軌道與乘客隔離開，在保證了站臺候車乘客的安全的同時也能起到一定的降低噪音的作用23。新加坡常年氣候炎熱，空調(diào)的運行費用在地鐵運行成本中占了相當大的比重，為了減少空調(diào)的能源消耗，1988年，新加坡地鐵NEL線首次采用了世界地鐵第一套屏蔽門系統(tǒng)，距今已有26年歷史24。這也是世界上最早的以節(jié)能為目的的帶屏蔽門的地鐵運行線路。1991年，日本在東京地鐵南北線上安裝了屏蔽門之后，只需司機1人操作即可，取消了站臺監(jiān)督接發(fā)列車的值班人員，降低了管理成本25。隨后,1998年中國香港機場快線、1999年馬來西亞吉隆坡輕軌交通二期工程、1999年英國倫敦JUBILEE延長線等工程都相繼安裝了屏蔽門

10、26。從目前地鐵屏蔽門行業(yè)的實際情況來看，,由于國外企業(yè)屏蔽門技術(shù)發(fā)展較早,使之在于國內(nèi)企業(yè)的競爭中占據(jù)著先機和絕對的優(yōu)勢23。地鐵屏蔽門領(lǐng)域，英國的西屋(Westhouse)公司為首家研發(fā)企業(yè)，該公司與瑞士卡巴(Kaba)公司、法國法維萊(Faiveley)公司和日本納博克(Nabco)公司一起，成為目前世界上擁有核心生產(chǎn)技術(shù)和主要市場份額(約占國際屏蔽門的90%)的廠家27。日本納博克株式會社于1956年研制出了日本第一臺自動門,揭開了日本自動門生產(chǎn)的第一幕。四十多年來,一直以其領(lǐng)先的技術(shù)、優(yōu)良的品質(zhì)、一流的服務(wù)屹立于日本乃至世界自動門領(lǐng)域的最前列。納博克自動門現(xiàn)年產(chǎn)量萬臺,日本自動門市場

11、占有率在50%以上,世界自動門占有率在25%以上。法國法維萊作為屏蔽門與安全門業(yè)務(wù)的業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者,己經(jīng)安裝或正在安裝超過一萬多扇屏蔽門,這其中有的是完整配套的站臺門體,有的是會同此類站臺門體中所有關(guān)鍵的PSD核心組件一同提供給客戶。瑞士卡巴集團有超過145年的輝煌歷史,被公認為全球安防行業(yè)和自動門領(lǐng)域中之領(lǐng)先企業(yè),以提供高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品而著稱,業(yè)務(wù)活動遍及80多個國家和地區(qū)。集團實行“全面通道控制”戰(zhàn)略,是一家高度專業(yè)化的公司。擁有300多項技術(shù)專利,提供各種一體化解決方案23。為了打開中國地鐵屏蔽門市場，這些公司分別與國內(nèi)的部分企業(yè)進行合作，如廣州奧的斯電梯公司與英國西屋公司負責設(shè)計和建設(shè)廣州地鐵

12、二號線屏蔽門；法維萊公司和深圳方大集團共同承建了泰國曼谷地鐵等屏蔽門工程項目；瑞士卡巴公司也與江蘇金創(chuàng)集團合作在國內(nèi)承接屏蔽門工程項目；日本那博克公司與重慶川儀總廠就屏蔽門項目也進行著合作。1.2.2 國內(nèi)屏蔽門系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀在國內(nèi)于1997年，香港地鐵在機場鐵路安裝了站臺屏蔽門，為乘客上下車提供了很大的方便，另外，在新建將軍澳線新車站和北角站的2個站臺時也引進了站臺屏蔽門。并對已運營的原43km、38個車站的三條地下鐵路亦花了四年時間加裝屏蔽門系統(tǒng)進行改造1。進入21世紀以后，隨著國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，大陸新建的地鐵線也開始考慮大量使用屏蔽門。2002年12月28日建成開通的廣州軌道交通2號

13、線（9個車站，8個區(qū)間）以及2003年6月28日首期工程全線開通（16個車站，線路），成為我國地鐵第一個應(yīng)用屏蔽門系統(tǒng)的地下軌道交通系統(tǒng)18，與未使用屏蔽門的1號線相比，減少了車站冷氣在隧道里的散失，在節(jié)能方面，空調(diào)通風系統(tǒng)將近減少了20的電能消耗25。隨后該項目技術(shù)在我國北京、上海、深圳、南京、杭州、沈陽、西安等城市新建地鐵線路中得到推廣應(yīng)用。隨著地鐵屏蔽門的普及，近年來，國內(nèi)屏蔽門制造企業(yè)致力于對地鐵屏蔽門硬件產(chǎn)品的研制以及安全至關(guān)控制系統(tǒng)的研發(fā)，形成了系列化的技術(shù)產(chǎn)品，在一定程度上打破了國外企業(yè)在這個行業(yè)的長期壟斷29，深圳方大集團于2006年4月率先研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化屏蔽

14、門系統(tǒng)，通過了國家評審，并且于2007年3月與深圳地鐵簽訂了一號線續(xù)建工程地鐵屏蔽門系統(tǒng)的總承包合同，標志著我國的地鐵屏蔽門產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入世界先進行列。1.3 論文的主要研究內(nèi)容論文重點是通過結(jié)合無刷直流電機控制技術(shù)、紅外光幕探測技術(shù)對地鐵屏蔽門障礙物探測方法的研究，并對設(shè)計好的系統(tǒng)的可行性和正確性進行仿真測試。本論文研究內(nèi)容如下：第1章 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的研究背景與意義，概述國內(nèi)外屏蔽門系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并對我國的屏蔽門系統(tǒng)存在問題進行分析，確定本文的研究目的和意義。第2章 對地鐵屏蔽門系統(tǒng)進行總體方案設(shè)計，詳細介紹了地鐵屏蔽門系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的功能。第3章 地鐵屏蔽門門控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，

15、包括地鐵屏蔽門利用紅外光幕的障礙物探測方法、無刷直流電機調(diào)速控制技術(shù)等。第4章 對屏蔽門門控系統(tǒng)控制進行設(shè)計、系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析。2地鐵屏蔽門系統(tǒng)的總體方案設(shè)計2.1 地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的構(gòu)成地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：門控單元（DCU: Drive Control Unit）、屏蔽門中央接口盤（PSC:Platform Screen Door Interface Panel）、就地接口盤（PSL）以及其他系統(tǒng)接口以及電源設(shè)備和相關(guān)電纜。典型站配置一個中央接口盤、兩個就地控制盤、每扇滑動門一個門控單元5。各主要部分具體功能如下：門控單元（DCU: Drive Control Uni

16、t）DCU是屏蔽門電機的監(jiān)控裝置，每一個屏蔽門均在上方的頂箱內(nèi)設(shè)置一個DCU，主要由CPU、存儲器、接口單元及其相關(guān)軟件組成。正常運行情況下，由DCU控制屏蔽門的開關(guān)： PSC發(fā)送的命令DCU會迅速執(zhí)行相應(yīng)的屏蔽門的開/關(guān)、啟動、停止操作。屏蔽門中央接口盤（PSC:Platform Screen Door Interface Panel） 中央接口盤(PSC)位于控制室，是自動列車控制系統(tǒng)實現(xiàn)屏蔽門開關(guān)的重要控制及接口設(shè)備，主要實現(xiàn)接受屏蔽門狀態(tài)信號和向屏蔽門發(fā)出遠程控制信號的功能。在正常情況下，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，PSC接受信號系統(tǒng)發(fā)出的信號，對PSD進行控制，同時反饋門狀態(tài)信號給信號系統(tǒng)，例

17、如門關(guān)閉信號等。就地接口盤（PSL） 就地接口盤是位于上行線站臺和下行線站臺出站端的控制盤，可以向控制室發(fā)出命令，通過控制室PSC向同側(cè)的DCU發(fā)出開關(guān)門信號。所有站臺均需要設(shè)置一個PSL，與列車正常停車時駕駛室的門相對應(yīng)，乘務(wù)員可以手動操作PSL按鈕進行屏蔽門的開關(guān)。2.2 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的功能要求地鐵屏蔽門系統(tǒng)的主要功能是控制和監(jiān)控兩大功能。2.2.1 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的控制功能屏蔽門控制系統(tǒng)采用三級控制方式，由優(yōu)先級從低到高排列有：系統(tǒng)級控制、站臺級控制和手動操作6-7。系統(tǒng)級控制通常應(yīng)用于列車正常運行時，由列車門控系統(tǒng)直接對屏蔽門進行操作控制。列車進站且停在允許誤差范圍內(nèi)時，屏蔽門系統(tǒng)接

18、受門控系統(tǒng)發(fā)送的開關(guān)門指令，中央接口盤通過通信系統(tǒng)接收命令并通過DCU實現(xiàn)相應(yīng)動作。站臺級控制分為兩種情況。在列車運行出現(xiàn)緊急情況時，工作人員可以經(jīng)授權(quán)控制車控室的綜合后備盤（IBP）對屏蔽門進行開關(guān)操作；在列車非運行維護階段，可以由維護人員在PSL上對屏蔽門進行操作。手動操作是在屏蔽門操作機構(gòu)發(fā)生故障時工作人員或乘客對屏蔽門進行的操作，發(fā)生這種情況是，工作人員可以用鑰匙打開屏蔽門或乘客用開門把手打開屏蔽門。2.2.2 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的監(jiān)控功能地鐵屏蔽門系統(tǒng)的監(jiān)視功能主要包括：收集屏蔽門的操作模式、屏蔽門的運行狀態(tài)、屏蔽門的鎖閉和互鎖解除、障礙物探測、故障報警等信息，并與上位機監(jiān)控界面建立動畫

19、鏈接，將屏蔽門運行過程中的各個信息直觀表示出來；同時還提供參數(shù)修改、數(shù)據(jù)下載以及遠程控制的操作手動按鈕。通過現(xiàn)場總線，每側(cè)站臺屏蔽門中的設(shè)備信息都被傳送到每個屏蔽門控制子系統(tǒng)的PSC上，可以通過手提電腦從PSC上查詢到設(shè)備的當前狀態(tài)。PSC將與運營相關(guān)的屏蔽門狀態(tài)及故障信息、通過電纜或光纜通道發(fā)送至EMCS(機電設(shè)備控制系統(tǒng))進行狀態(tài)、故障顯示,EMCS系統(tǒng)的車站控制室工作站可實現(xiàn)屏蔽門相關(guān)狀態(tài)的查詢及故障報警,并可以利用屏蔽門系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)進行運營月報表生成、運營故障記錄等。 地鐵屏蔽門系統(tǒng)對障礙物檢測的功能要求地鐵屏蔽門系統(tǒng)對于障礙物檢測的功能應(yīng)滿足一下要求34：1、 手動解鎖關(guān)門延遲時間

20、：0s30s可調(diào)；2、 障礙物檢測次數(shù)：1次5次可調(diào)；3、 障礙物檢測間隔時間：0s2s可調(diào)；4、 重關(guān)門延遲停頓時間：0s10s可調(diào)；5、 障礙物探測后滑動門打開度：零至最大凈開度。2.4 電機的選型屏蔽門系統(tǒng)要求其電機驅(qū)動系統(tǒng)需要具有寬調(diào)速范圍、高可靠性的特點，直流電機具有優(yōu)良的控制性能，所以直流電機被廣泛應(yīng)用于各大驅(qū)動裝置中。上世紀90年代，電子技術(shù)和可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，極大地推動了永磁無刷直流電機控制技術(shù)的發(fā)展89。無刷直流電機內(nèi)部沒有電刷和換向器，其轉(zhuǎn)子一般由永磁體構(gòu)成,，用多相繞組的定子取代電樞，用固態(tài)逆變器和軸位置檢測器組成的電子換相器取代機械換相器和電刷。無刷直流電機既具

21、有直流電機控制簡單，優(yōu)良的調(diào)速性能，且不會失步的優(yōu)點，又具有交流電機運行效率高，體積小，維護方便等特點，因此被廣泛應(yīng)用于大多數(shù)伺服系統(tǒng)如驅(qū)動，機器人，機床等裝置中10。在屏蔽門控制系統(tǒng)中，我們選擇無刷直流電機作為伺服電機。2.5 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的總體設(shè)計方案通過上述對地鐵屏蔽門功能的描述可以看出，PCS和PSL都是通過DCU實現(xiàn)屏蔽門運行參數(shù)的邏輯運算過程，通過DCU 發(fā)送控制命令控制電機運行和調(diào)速控制，再通過機械傳動帶動屏蔽門進而實現(xiàn)對屏蔽門的控制。12同時DCU會將屏蔽門運行中出現(xiàn)的相關(guān)信息反饋到監(jiān)控界面，為工作人員實時提供系統(tǒng)的運行狀態(tài)，方便工作人員對緊急的系統(tǒng)故障作出及時反應(yīng)。由此確定

22、地鐵屏蔽門系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖所示。圖 地鐵屏蔽門系統(tǒng)設(shè)計框圖在地鐵屏蔽門系統(tǒng)中，DCU門控單元作為整個系統(tǒng)的核心，一方面PSC的控制命令需要先發(fā)送到DCU，再通過驅(qū)動電路向電機發(fā)送命令來控制屏蔽門的運行；另一方面還需要將屏蔽門運行過程中的各種信息反饋給上位機PSC。除此之外，還給出了手動控制模式，用于屏蔽門故障時以及系統(tǒng)維護等非正常運行狀態(tài)，根據(jù)屏蔽門的功能需求，該設(shè)計方案可以滿足屏蔽門系統(tǒng)的要求。3 地鐵屏蔽門系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究3.1 地鐵屏蔽門障礙物探測實現(xiàn)方法的研究3.1.2 紅外光幕的探測原理紅外光幕是通過控制系統(tǒng)同時控制紅外發(fā)射器發(fā)送信號和紅外接收器接收信號，并將接收管探測到的信號反饋

23、給控制系統(tǒng)，這樣就形成一個保護回路。如果該回路出現(xiàn)故障，紅外光幕就會發(fā)出報警13。就一束紅外光線來說，紅外光線照射到紅外傳感器會使傳感器產(chǎn)生一定的電流，正常情況下，發(fā)射器發(fā)射的紅外光線會被接收器完全接收，此時輸出正常信號，若紅外光線被障礙物遮擋，則該電流就會發(fā)生相應(yīng)的變化，輸出報警信號31。我們通常選用特定的紅外光源，且在接收端紅外傳感器前錢加裝濾波片以防止雜光干擾，使其電流值變化更加明顯。紅外光幕是由多束紅外光束在同一個平面上平行或交錯構(gòu)成的一面光墻，若有障礙物遮擋住該光墻的紅外光，就可產(chǎn)生信號實現(xiàn)障礙物的探測功能32。構(gòu)成紅外光幕的紅外光束示意圖如圖 3.1 所示。其中，圖3.1(a)為直

24、線掃描模式下的光束示意圖；圖3.1(b)為交叉掃描模式下的光束示意圖。(a) 直線掃描模式下的光束示意圖 (b) 交叉掃描模式下的光束示意圖圖3.1 構(gòu)成紅外光束示意圖在直線掃描模式下，系統(tǒng)只接收與紅外發(fā)射管相對應(yīng)的紅外接收管的信號，當控制系統(tǒng)對每一對紅外發(fā)射管和接收管按照一定周期進行循環(huán)掃描時，會形成了一面由平行的紅外光束組成的紅外光幕。在這種模式下，平行光束之間的距離則不會被掃描到，因此成為掃描盲區(qū)。在交叉掃描模式下，由于紅外發(fā)射管發(fā)出的光束具有較大的發(fā)射角，因此紅外發(fā)射管發(fā)出的光纖不光會被相對應(yīng)的紅外接收管所接收到，還會被相鄰的多組紅外接收管接收到，因此當一個紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光束時，控

25、制多個紅外接收管依次接收該發(fā)射管發(fā)射的光束，并對每條光束按照一定周期進行循環(huán)掃描，也會形成一面由交叉光束組成的紅外光幕。在這種模式下，由于有了交叉光束，安裝的紅外發(fā)射管和紅外接收管會明顯少于直線掃描模式。 圖給出了相鄰兩對發(fā)射管互不干擾的條件，發(fā)射管的發(fā)射角為，發(fā)射管與接收管之間的距離為L，則可以計算出相鄰兩對發(fā)射管互補干擾的最小距離d25。d=L×tan2圖3.2 相鄰兩對發(fā)射管互不干擾條件3.1.3 地鐵屏蔽門障礙物探測的實現(xiàn)在地鐵屏蔽門系統(tǒng)紅外光幕系統(tǒng)中，由于紅外發(fā)射器和接收器安裝在地鐵屏蔽門兩側(cè)，因此發(fā)射器和接收器的距離會隨著屏蔽門之間的距離變化而變化，如果發(fā)射器發(fā)射的光源是

26、恒定的，當屏蔽門之間的距離變化時，距離較近時接收器有可能出現(xiàn)接收強光而飽和，距離較遠時，接收器接收到的光較弱則會使接收器產(chǎn)生誤判。因此，在地鐵屏蔽門安裝紅外光幕時，需要對光源的光強進行控制，使接收器接收到的光強基本保持一個恒定值。我們可以采用可調(diào)電壓對發(fā)光二極管進行供電33。通過單片機編程進行供電電壓的調(diào)節(jié)，其原理框圖如圖3.3所示。圖3.3 實現(xiàn)紅外光幕原理框圖紅外光幕的紅外發(fā)射和接收通路數(shù)目理論上最大可有215 個，考慮到地鐵屏蔽門的高度和紅外光幕上下通路之間的間距，一般不會超過64 個；而地鐵屏蔽門的有效探測區(qū)域為1 900 mm(寬)×2 000 mm(高)，故紅外光幕能探測

27、到的最小障礙物直徑約為30 mm28。3.1.4 屏蔽門障礙物探測流程在滑動門關(guān)閉期間，如果滑動門門扇探測到障礙物，該滑動門停止關(guān)閉（其他滑動門繼續(xù)關(guān)閉）。該滑動門卸掉加緊力，處于自由狀態(tài)，便于解脫被夾的人或物。經(jīng)過一定時間的延遲等待（在 010s 內(nèi)可調(diào)）后，門將嘗試再次關(guān)閉。在嘗試關(guān)閉三次（次數(shù)可調(diào)）后，如果障礙物還沒有被排除，滑動門處于自由狀態(tài)，門狀態(tài)指示燈閃爍。此時，可通過站臺工作人員排除障礙物，手動關(guān)閉且鎖定滑動門；也可通過 SIG、PSL 或 IBP 重新發(fā)送開門命令，然后發(fā)送關(guān)門命令，門將以低速自動關(guān)閉1。屏蔽門障礙物探測流程圖如圖所示。圖3.4 屏蔽門障礙物探測流程圖3.2 無

28、刷直流電機調(diào)速控制技術(shù)的研究3.2.1 無刷直流電機調(diào)速控制策略系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)、外環(huán)是速度環(huán)。其中，速度環(huán)控制器采用模糊PID 控制算法; 電流環(huán)控制器采用PID 控制算法; 這樣就可以使電流緊緊跟隨速度控制器的輸出，防止系統(tǒng)擾動。28系統(tǒng)中PWM 占空比的控制量是先通過給定轉(zhuǎn)速與速度反饋量比較后形成偏差，經(jīng)速度環(huán)控制器調(diào)節(jié)后產(chǎn)生電流參考量，然后與電流反饋量比較并形成偏差，最后經(jīng)電流環(huán)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后形成。系統(tǒng)通過速度環(huán)的模糊PID 控制算法和電流環(huán)的PID 控制算法的有效結(jié)合，使系統(tǒng)具有較強的魯棒性和適應(yīng)性，確保速度主被控量的控制質(zhì)量30。圖3.4 無刷直流電機的控制策略

29、框圖3.2.2 模糊PID控制器的設(shè)計3.2.3 模糊PID控制器的編輯模糊PID控制器參數(shù)整定的仿真4 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)計及仿真參考文獻1 勞運敬 地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的研究D.廣州:華南理工大學,2011.2 向駿. 城市軌道交通站臺屏蔽門系統(tǒng)電氣設(shè)計J.建筑電氣,2006, 25(2): 21-25.3 岑永明. 地鐵屏蔽門系統(tǒng)的工程技術(shù)及其應(yīng)用D.華南理工大學,2010.4 朱偉峰,丁劍紅,葉倩,等.屏蔽門安裝前后地鐵車站室內(nèi)環(huán)境的比較J.全國暖通空調(diào)制冷 2008年學術(shù)年會論文集, 2008.5 梁永波. 地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)介紹J. 科技資訊, 2009 (19): 69-69.6

30、張杰. 地鐵屏蔽門系統(tǒng)操作控制模式的探討J. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2009 (13): 18-19.7 向駿. 城市軌道站臺屏蔽門系統(tǒng)J. 四川建筑, 2006, 26(4): 114-116.8 劉錦波,張承慧.電機與拖動M.北京:清華大學出版社,2004.9 劉剛,王志強,房建成.永磁無刷直流電機控制技術(shù)與應(yīng)用M.北京:機械工業(yè)出版社,2008.10 Xia C, Guo P, Shi T, et al. Speed control of brushless DC motor using genetic algorithm based fuzzy controllerC/Proceedin

31、g of the 2004 International Conference on Intelligent Mechatronics and Automation, Chengdu, China, 3rd edn. A Treatise on Electricity and Magnetism. 2004, 2: 68-73.11 楊麗杰. 地鐵屏蔽門系統(tǒng)技術(shù)淺談J. 鐵道機車車輛, 2002 (2): 29-31.12 張玉超,張翼,徐科軍等.地鐵站臺屏蔽門控制系統(tǒng)研制J.電氣傳動,2012,42(7):52-56.13 許薇,楊衛(wèi). 一種紅外傳感器陣列探測方法的研究J. 傳感器與微系統(tǒng),2

32、009,28( 9): 1618.14 J.陜西教育,2009,(2):116.15 鄧遠華,宋瑞剛. 地鐵站臺“二門系統(tǒng)”防夾人事故措施探討J. 沿海企業(yè)與科技,2010( 10) : 4344.16 J.計算機信息與技術(shù),2012,(7):83-84. 17 J.企業(yè)技術(shù)開發(fā),2010,29(6):118-121.18 張爽,羅育立,隋鵬.信號與屏蔽門聯(lián)動系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用研究J.鐵道通信信號,2011,47(8):51-53.19 LEE H J，AHN B S，PARK Y MA fault diagnosis expert system for distribution substationsJIEEE Trans on Power Delivery，2000，15(1)：929720 YUAN Hai bin，XIANG Hui-feng Development of configuration software i