摘  要：介绍了屏蔽门的结构和工作原理，对屏蔽门的电气控制系统进行了分析与研究，包括屏蔽门的组成、控制方式以及系统的总体要求。在此基础上，从电源、电机、控制开关、通信及接地等方面提出了屏蔽门电气控制系统的设计方案。

关键词：屏蔽门；电气控制；系统；安全

一、屏蔽门结构和工作原理

屏蔽门一般由门体、导轨、门系统和门机系统等部分组成，如图1所示。屏蔽门系统的功能是将地铁站台与列车之间的空气隔开，使乘客与站台之间的空气与外界隔离，避免了列车运行时产生的大量噪音和尘埃对乘客造成的影响。

1.列车在站台停车时，门系统控制开关先接触到地面的控制开关，触发控制开关打开屏蔽门

当列车通过站台时，列车在靠近屏蔽门的位置开始减速，直到车辆完全停稳。此时，屏蔽门的控制开关接触到地面的控制开关，再经一次转换，触发控制开关打开屏蔽门。

如果列车在行驶过程中，车辆与站台之间形成密闭空间，当车辆通过屏蔽门时，列车不能完全停稳；如果列车在运行过程中与屏蔽门之间形成密闭空间，车辆会在运行过程中产生振动，振动会引起屏蔽门的振动；当列车停稳后，司机可通过控制站内手柄来控制屏蔽门的开关状态。

如果车辆停止后两分钟内没有再次启动车辆的话，司机可以手动打开屏蔽门。在这种情况下，司机应在站内手柄上设置“手动打开”状态来强制执行自动开门功能。

2.当列车启动时，电磁铁切断与门体之间的接触，屏蔽门自动关闭

屏蔽门的工作过程是：列车运行时，司机通过操作站内手柄将屏蔽门的开关状态调到“开”，站台上的门机将接收到屏蔽门开关状态信息并根据该信息向控制系统发出开门指令，控制系统将站台上的开关状态信息通过中央控制器传输至屏蔽门控制单元，由屏蔽门控制单元计算出开门指令并发送给屏蔽门电机驱动单元，由电机驱动单元将信号转换为电信号，从而实现对屏蔽门的开关状态控制。在使用站内手柄时，需要注意以下几点：

（1）如果屏蔽门处于关闭状态，司机不能通过站内手柄改变屏蔽门的开关状态；

（2）如果司机想要打开或关闭屏蔽门时，应先将手柄回到“开”状态；

（3）站内手柄只能控制屏蔽门的开关状态而不能控制其开关位置。

（4）司机在操作站内手柄时必须确保屏蔽门处于关闭状态。

二、屏蔽门组成及控制方式

其中，屏蔽门门扇采用的是钢珠滑轨，其结构为：门体上布置有3个钢珠滑轨，每个钢珠滑轨上布置有2个电机。电机通过3个滑轨上的凸轮带动扇形导轨，的凸轮带动门扇上下运动。每个扇形导轨上有4个固定的凸轮，每两个凸轮之间有一根连杆相连，连杆通过连杆机构将每个凸轮与4个固定的凸轮连接起来。当4个固定的凸轮全部被触发时，就会打开屏蔽门。

由于列车运行速度和站台区域环境存在不确定性，为了保证乘客与站台区域环境之间的安全距离，在地铁站台区域设置了两套独立的安全保护系统，即列车运行安全保护系统和列车与站台区域环境之间的安全保护系统。当列车运行过程中出现意外情况时，车门会自动关闭；而在正常情况下，车门会保持常开状态。此时屏蔽门将会自动打开。当列车运行到站厅区域时，由于受到外部环境的干扰（如光线、噪声、电磁干扰等），无法保证乘客与站台区域环境之间的安全距离时，列车将会自动减速或停车。待车站工作人员确认情况后方可重新启动屏蔽门。当乘客遇到紧急情况需要疏散时，车站工作人员将按下紧急疏散按钮，屏蔽门将自动打开并在确认安全后关闭。

三、系统总体要求

屏蔽门控制系统是一个相对独立的单元，具有较高的可靠性、安全性和灵活性，要求能够对屏蔽门运行过程中的所有状态进行实时监控，并能够对各种故障进行自动报警。

1.系统的可靠性。系统应具有故障自诊断功能，可实时监测和判断设备运行状态及故障原因。系统应具有防止人为误操作的措施，避免因误操作造成的设备损坏和人身伤害。

2.系统应具有良好的抗干扰能力，并应能适应恶劣环境和极端天气下工作，保证信号设备不受干扰，正常运行。屏蔽门系统应具有较高的安全性，应能够防止未经授权人员进入控制区域、屏蔽门控制设备发生故障以及其他意外情况等。

3.系统应具有良好的可扩展性，以满足不同时期、不同环境下设备更新和系统升级的需求；同时，系统应具有良好的可维护性，能适应维修人员在较短时间内进行故障排查和维修工作。

4.系统应具有较高的可靠性，能经受各种干扰而不影响其正常运行；同时，系统应具有较高的响应速度和正确处理故障能力。在发生异常情况时，应能及时向控制中心发出警报信息，并在最短时间内处理异常情况；同时还应具有完善的容错功能和冗余措施，当发生异常情况时可自动切换至备用状态或经其他设备切换到正常状态。

5.由于屏蔽门控制系统需要适应地铁列车不断变化的运行需求和使用条件，因此，屏蔽门控制系统必须具备良好的可扩展性。通过软件升级和硬件更新来实现对新设备或新功能的支持；通过扩展硬件来实现对新功能或新功能模块进行支持；通过软件升级来实现对新设备或新功能模块进行支持；通过硬件更新来实现对硬件平台或硬件部件进行升级等。

6.数据传输和通信方式。屏蔽门控制系统应具有与地铁列车通信和控制、乘客信息发布等功能。当列车正常运行时，屏蔽门控制系统应能接收并处理列车状态信息和相关信息；当列车发生故障时，屏蔽门控制系统应能接收并处理故障信息和相关信息；当乘客需要到站台进行其他活动时，屏蔽门控制系统应能接收并处理相关信息。同时，屏蔽门控制系统还应具有与地铁运营单位及乘客之间进行通信和通信管理等功能。

四、系统设计方案

屏蔽门的控制方式可分为自动控制和手动控制两种方式。自动控制系统采用 PLC或 FCS （现场总线技术），在车站的地面控制室通过网络对屏蔽门的各项参数进行统一监视和调整。手动控制系统采用集中控制器，通过网络对各个设备进行集中监控和管理。本项目采用基于 PLC的手动控制系统，分为主控系统、驱动系统和通信系统三部分。屏蔽门的电气设计主要包括以下内容：

1.屏蔽门的供电方式。根据现场条件，选用DC1500V、DC110V和DC200V电源。

2.电机及驱动设计。

3.屏蔽门的控制开关设计。本项目选用 DFC型电磁阀作为门的开闭阀，门体上设置有紧急按钮（ESD）和自动门紧急关闭按钮（SOS），当列车在站台上遇到紧急情况时，通过按钮 SOS可关闭屏蔽门。在屏蔽门关闭状态下，当列车在站台上遇到紧急情况时，通过按钮 SOS可打开屏蔽门，为乘客提供紧急逃生通道。

4.接地设计。本项目采用三相五线制接地方式，通过接地网将屏蔽门与车站区域环境中的公共接地线以及站内屏蔽门外电缆桥架等接地端点相连接，从而保证了屏蔽门与车站区域环境之间具有良好的绝缘。

五、系统实现

屏蔽门系统总体设计由三部分组成，即硬件设计、软件设计和人机界面设计。屏蔽门控制系统的硬件设备由电源、驱动、控制开关、传感器及其他控制设备等组成，并配以相应的传输通信接口。屏蔽门的电气控制系统在整个屏蔽门系统中是一个重要组成部分，其功能实现与否，直接影响到整个系统的正常工作。下面结合实际工作经验对屏蔽门电气控制系统的硬件设计和软件设计进行详细介绍。

为了提高屏蔽门的安全性和可靠性，在屏蔽门系统中使用了电源隔离技术和电气隔离技术。所谓电源隔离技术就是将一个电源分为两路，一路由负载提供给电源模块，这样两个模块互不干扰，实现了对整个屏蔽门系统供电的可靠隔离。

六、结语

随着城市轨道交通行业的不断发展，地铁屏蔽门作为一种有效的安全防护措施，在现代城市轨道交通中得到了广泛应用。本文通过对地铁屏蔽门的结构及工作原理进行介绍，对其电气控制系统进行了分析与研究，提出了一套地铁屏蔽门电气控制系统设计方案。通过本设计方案，可以保证地铁屏蔽门的电气控制系统能够可靠、安全运行，从而为乘客提供更加舒适、安全、便捷的乘车环境。

参考文献：

[1]王裕孝.浅谈地铁屏蔽门电气控制系统及常见故障处理[J].技术与市场，2015，22（05）：101-102.

[2]廖海象.地铁屏蔽门控制系统控制模式及常见故障处理方法[J].电世界，2013，54（01）：33-35.