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主要功能及原理設(shè)計(jì)

新型動(dòng)車組每節(jié)車廂共有4扇門（除特殊車型外），每扇門由獨(dú)立的門控器（DCU）控制，4個(gè)DCU中設(shè)置一個(gè)主門控器（MDCU），負(fù)責(zé)與列車控制與監(jiān)測系統(tǒng)（TCMS）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。新型動(dòng)車組塞拉門電氣控制系統(tǒng)（見圖2）由硬線控制、網(wǎng)絡(luò)控制以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測3部分組成。其中對安全性和可靠性要求較高的功能由硬線控制完成，特殊功能由網(wǎng)絡(luò)控制完成，整列車塞拉門系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與故障顯示由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測完成。塞拉門系統(tǒng)各功能與列車接口示意圖見圖3，每個(gè)DCU均根據(jù)硬線控制命令執(zhí)行相關(guān)功能，同時(shí)也接收做為診斷備份使用的網(wǎng)絡(luò)控制信號（數(shù)據(jù)流：TCMS-MDCU-DCU）。另外，MDCU將接收從TCMS發(fā)送的指令來完成特殊的功能模式。TCMS將從MDCU接收信息用于塞拉門的狀態(tài)顯示、故障維護(hù)等功能。每個(gè)DCU處理硬線控制命令和網(wǎng)絡(luò)控制命令的原則如下：①當(dāng)硬線信號和網(wǎng)絡(luò)信號一致時(shí)，DCU執(zhí)行相關(guān)功能。②當(dāng)硬線信號存在，網(wǎng)絡(luò)信號無時(shí)，DCU執(zhí)行硬線指令相關(guān)功能，DCU產(chǎn)生并在內(nèi)部儲存一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)信號與硬線信號不一致”的故障記錄。③當(dāng)硬線信號無，網(wǎng)絡(luò)信號存在時(shí)，DCU不執(zhí)行任何功能，DCU產(chǎn)生并在內(nèi)部儲存一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)信號與硬線信號不一致”的故障記錄。④當(dāng)硬線信號存在，網(wǎng)絡(luò)信號存在但二者不一致時(shí)，DCU執(zhí)行硬線指令相關(guān)功能，DCU產(chǎn)生并在內(nèi)部儲存一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)信號與硬線信號不一致”的故障記錄。

1整列車塞拉門控制

1.1集控模式1）門側(cè)選擇為了防止司機(jī)的誤操作和增加塞拉門系統(tǒng)的可靠性和安全性，新型車增加了門側(cè)選擇開關(guān)。當(dāng)列車即將進(jìn)站時(shí)，由司機(jī)根據(jù)車站調(diào)度命令選擇開門側(cè)。2）門緩解、開門、關(guān)門塞拉門系統(tǒng)共有4條貫穿全列的控制硬線：左側(cè)門緩解控制線，左側(cè)門開門控制線，右側(cè)門緩解控制線，右門開門控制線。所有的門控器均并聯(lián)在相應(yīng)的控制線上。①集控門緩解功能在列車停車時(shí)，司機(jī)啟動(dòng)門側(cè)選擇開關(guān)后，按下相應(yīng)側(cè)的門緩解按鈕，相應(yīng)側(cè)門緩解指令激活，緩解控制線得電，全列相應(yīng)側(cè)DCU得到門緩解指令。②集控開門功能在列車停車時(shí)，司機(jī)啟動(dòng)門側(cè)選擇開關(guān)，相應(yīng)側(cè)門緩解按鈕激活后，按下開門按鈕，相應(yīng)側(cè)門打開指令激活，打開控制線得電，全列相應(yīng)側(cè)DCU得到門打開指令。③集控關(guān)門功能在列車速度V<5km/h，司機(jī)啟動(dòng)門側(cè)選擇開關(guān)同時(shí)門處于緩解或者打開狀態(tài)時(shí)，激活關(guān)門按鈕，全列兩側(cè)門緩解控制信號消失，則塞拉門由緩解狀態(tài)或打開狀態(tài)變成鎖閉狀態(tài)。

1.2通過速度信號關(guān)門如果DCU通過硬線信號得知列車速度大于5km/h，所有的門立即關(guān)閉。由于列車是開門行駛，必須要逆著行駛方向進(jìn)行關(guān)門動(dòng)作，因此DCU會增加關(guān)門的力度。通過速度信號關(guān)門具有最高優(yōu)先級，即如果速度信號不符合設(shè)計(jì)要求規(guī)定的值，車門將立即關(guān)閉。

1.3門鎖閉①當(dāng)DCU執(zhí)行門關(guān)閉后，會將門關(guān)閉的狀態(tài)反饋給MDCU，MDCU將4個(gè)門的鎖閉狀態(tài)通過RS485總線反饋給TCMS。②每節(jié)車均有一個(gè)硬線環(huán)路監(jiān)測門的鎖閉狀態(tài)。當(dāng)4個(gè)門均鎖閉后，該硬線環(huán)路建立，TCMS收到DI輸入信號。門的鎖閉狀態(tài)由硬線環(huán)路反饋信號和網(wǎng)絡(luò)反饋信號共同決定：a.當(dāng)硬線環(huán)路反饋信號與網(wǎng)絡(luò)反饋信號一致時(shí)，門鎖閉狀態(tài)正常；b.當(dāng)硬線環(huán)路反饋信號與網(wǎng)絡(luò)反饋信號不一致時(shí)，TCMS發(fā)出診斷報(bào)警信息。

1.4狀態(tài)反饋MDCU將4個(gè)門的狀態(tài)信息、故障診斷信息匯總后通過RS485總線發(fā)送給TCMS，TCMS將信息實(shí)時(shí)顯示在司機(jī)室顯示器上（見圖4），并在維護(hù)界面顯示相關(guān)故障信息，同時(shí)生成故障記錄。在司機(jī)室顯示器上，車體兩側(cè)的外面各有一條長的黃色直線，表示門處于未緩解狀態(tài)，圖4中的車體上方?jīng)]有這條直線，表示現(xiàn)在該側(cè)的塞拉門為緩解狀態(tài)，可以打開塞拉門。

2防擠壓功能

所有的電動(dòng)或電控氣動(dòng)塞拉門均需有防擠壓功能，以防止門在動(dòng)作過程中將乘客擠傷。在塞拉門關(guān)閉過程中，在車門達(dá)到關(guān)閉鎖緊位置之前，以下情況都可以激活防擠壓功能：①通過防夾手感應(yīng)膠條的防夾保護(hù)塞拉門門扇的前緣安裝有2個(gè)互相獨(dú)立的防夾手感應(yīng)膠條。感應(yīng)膠條內(nèi)有一個(gè)密閉的空氣腔。關(guān)門時(shí),在限位開關(guān)(門關(guān)閉98%)未被激活前,如果遇到障礙,就會在空氣腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)壓力波動(dòng)信號,這個(gè)信號通過門板內(nèi)的空氣壓力感應(yīng)開關(guān)轉(zhuǎn)換成電信號輸入DCU，激活相應(yīng)的防夾保護(hù)功能。一旦塞拉門到達(dá)關(guān)閉和鎖閉位置后，即限位開關(guān)(門關(guān)閉98%)未被激活，防夾手感應(yīng)膠條可以自動(dòng)失效。②電機(jī)電流監(jiān)控DCU中存有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流限界曲線。這個(gè)限界曲線不是恒定不變的，而是依據(jù)門的位置以及電機(jī)在以前關(guān)閉過程中的工作電流（變化的限界曲線）生成的。這個(gè)工作電流由DCU測量,當(dāng)車門運(yùn)動(dòng)時(shí)所測量的電機(jī)電流超過標(biāo)準(zhǔn)的限界值，門控單元就視為探測到一個(gè)障礙物，防擠壓功能激活。③位移/時(shí)間監(jiān)控塞拉門的位移傳感器將門位移劃分成許多小段，當(dāng)在一段確定的時(shí)間段內(nèi)沒有走完確定的路程，則啟動(dòng)相應(yīng)的障礙物探測功能。DCU會測量每段關(guān)閉位移的關(guān)閉運(yùn)行時(shí)間同時(shí)計(jì)算下一個(gè)關(guān)閉位移的關(guān)閉運(yùn)行時(shí)間。

3換端模式

當(dāng)列車進(jìn)入換端模式后，在司機(jī)離開主控司機(jī)室前，塞拉門控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制信號和硬線控制信號的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使兩端司機(jī)室內(nèi)的相關(guān)控制按鈕無效，塞拉門保持換端前的狀態(tài)。

4拓展功能

4.1遠(yuǎn)程關(guān)門模式隨著鐵路速度等級和服務(wù)需求的不斷增長，根據(jù)用戶的需求，所有乘客登車后，乘務(wù)員可以在任何一個(gè)塞拉門通過四角鑰匙開關(guān)發(fā)出實(shí)現(xiàn)此功能的“遠(yuǎn)程關(guān)門”指令。該功能可以使乘務(wù)員不通過司機(jī)而關(guān)閉全列車的塞拉門。在執(zhí)行本功能前，乘務(wù)員所在位置的塞拉門必須是打開的。執(zhí)行本功能后塞拉門將執(zhí)行下列動(dòng)作：①如果塞拉門此時(shí)處于關(guān)閉且緩解狀態(tài),則緩解狀態(tài)取消；②如果塞拉門此時(shí)處于打開狀態(tài)，則塞拉門關(guān)閉。以上動(dòng)作不包括乘務(wù)員所在位置的門。1）模式激活與結(jié)束乘務(wù)員順時(shí)針旋轉(zhuǎn)四角鑰匙開關(guān)，此動(dòng)作至少持續(xù)1s,該模式激活，乘務(wù)員所在門的DCU將遠(yuǎn)程關(guān)閉車門指令發(fā)送給本車MDCU（若所在門為MDCU則直接發(fā)送），由MDCU通過RS485總線發(fā)送給TCMS，TCMS接到該指令后，通過RS485總線將指令“遠(yuǎn)程關(guān)門”再發(fā)送給各車MDCU，由MDCU通知每個(gè)DCU執(zhí)行遠(yuǎn)程關(guān)閉車門指令。當(dāng)其他車所有車門均關(guān)閉后，TCMS向發(fā)出“遠(yuǎn)程關(guān)門模式”指令的MDCU發(fā)出“其他所有塞拉門已關(guān)閉”信號。該MDCU接到此信號后同時(shí)評估本車4個(gè)車門的狀態(tài)。如果本車除發(fā)出“遠(yuǎn)程關(guān)門模式”指令的門外，其余3個(gè)門均處于鎖閉狀態(tài)，那么MDCU負(fù)責(zé)激活（或負(fù)責(zé)通知相應(yīng)門的DCU激活）發(fā)出“遠(yuǎn)程關(guān)門模式”指令的門的蜂鳴器。當(dāng)乘務(wù)員接收到蜂鳴器的通知后，關(guān)閉自己所在位置的車門，遠(yuǎn)程關(guān)門模式關(guān)閉，所有車門被關(guān)閉。2）模式取消在乘務(wù)員所在位置的車門沒有完全關(guān)閉之前,按下本地開門按鈕，即取消該功能，乘務(wù)員所在那一側(cè)的門重新被緩解。3）通知司機(jī)出發(fā)在所有塞拉門被安全地關(guān)閉后，乘務(wù)員向司機(jī)發(fā)出發(fā)車命令。乘務(wù)員逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)四角鑰匙開關(guān)，連續(xù)做兩次，此時(shí)DCU通過RS485總線向TCMS發(fā)出信號“激活蜂鳴器”，TCMS激活司機(jī)室內(nèi)的蜂鳴器。司機(jī)在聽到蜂鳴器鳴響后且司機(jī)室顯示器上顯示所有門已鎖閉后開車。

4.2退出司機(jī)室模式根據(jù)用戶的需求，當(dāng)列車臨時(shí)停車時(shí)，為了使司機(jī)能夠在運(yùn)行線路上離開列車，司機(jī)可以激活此模式，打開司機(jī)室后部的左門和右門，而不需要緩解全列其他塞拉門。1）退出司機(jī)室司機(jī)將退出司機(jī)室模式按鈕按下，模式被激活并發(fā)送給TCMS。司機(jī)將四角鑰匙開關(guān)順時(shí)針從“0”打到“1”位；按下本地開門按鈕打開塞拉門。離開列車后，使用司機(jī)專用鑰匙將塞拉門鎖閉。2）進(jìn)入司機(jī)室使用司機(jī)專用鑰匙將塞拉門打開，操作本地關(guān)門按鈕關(guān)閉塞拉門，司機(jī)將退出司機(jī)室模式按鈕恢復(fù)，模式結(jié)束。

4.3整備模式根據(jù)用戶的需求，列車進(jìn)入整備模式后，列車內(nèi)部人員（如清潔人員）可以下車，但是未經(jīng)允許的人員不能登車（兩側(cè)塞拉門都鎖閉）。司機(jī)在顯示器上觸發(fā)該模式，TCMS向各車MDCU發(fā)出指令。僅當(dāng)兩側(cè)的車門都鎖閉時(shí)，塞拉門系統(tǒng)才接受TCMS發(fā)送的整備模式指令，整備模式才能被激活。在進(jìn)入整備模式后，塞拉門就再不會從外面打開，但可通過按下本地開門按鈕從車內(nèi)打開，同時(shí)頭車的門可通過司機(jī)專用鑰匙打開。在整備模式下，塞拉門通過以下2種方式關(guān)閉：①在車內(nèi)：按下本地關(guān)門按鈕；②在車外：按下本地開門按鈕，在該模式下，車外的開門按鈕被定義成“關(guān)門”，與普通模式相反。

結(jié)語

新型動(dòng)車組采用硬線、網(wǎng)絡(luò)信號共同控制塞拉門電氣系統(tǒng)的模式，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了系統(tǒng)的配線，同時(shí)豐富了塞拉門系統(tǒng)的狀態(tài)反饋信息，為動(dòng)車組的日常維護(hù)提供了便利。經(jīng)過型式試驗(yàn)驗(yàn)證，新型動(dòng)車組塞拉門電控系統(tǒng)工作穩(wěn)定，運(yùn)行良好，能夠較好地適應(yīng)目前高速鐵路的需要。

作者：哈大雷單位：長春軌道客車股份有限公司技術(shù)中心