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一种安全闭合站台屏蔽的方法、系统以及计算机可读存储介质

申请号 CN202311621146.3 申请日 2023-11-30 公开(公告)号 CN117780208A 公开(公告)日 2024-03-29
申请人 上海地铁第一运营有限公司; 发明人 龚伟; 史和平; 陶城; 管国良; 曾骁晹; 马广华; 严如珏; 樊威; 储仲佺;
摘要 本 申请 涉及控制技术领域,涉及一种屏蔽 门 的控制方法、系统以及计算机可读存储介质;方法包括如下步骤:在站台屏蔽门关闭过程中,基于实时气压差和所述站台屏蔽门当前的闭合度,实时调节对应站台屏蔽门驱动 电机 的输出 力 矩 风 险 阈值 ;监测 驱动电机 当前输出力矩;在屏蔽门未完全闭合的情况下,判断驱动电机当前输出力矩是否大于自身的当前输出力矩风险阈值;若是,控制所述站台屏蔽门分别向左、右两边回退预设距离、并保持静止预设的时长后,重新执行闭合。通过上述方法,能够有效提高屏蔽门的闭合效率、平顺性和安全性,避免出现站台屏蔽门由于内外侧之间气压差,导致关闭不成功或者关闭异常的情况。
权利要求

1.一种安全闭合站台屏蔽的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、控制站台屏蔽门以目标速度关闭,实时检测站台屏蔽门当前的闭合度、以及其内外侧的实时气压差,并根据闭合度、气压差参数实时计算站台屏蔽门驱动电机的输出阈值
步骤S2、判断所述站台屏蔽门是否完全闭合,已闭合,则安全闭合站台屏蔽门的方法结束,未闭合则实时监测站台屏蔽门的驱动电机当前输出力矩,如果驱动电机当前输出力矩未超过步骤S1设定的输出力矩风险阈值,则执行步骤S1,否则再判断驱动电机当前输出力矩是否大于异常阈值,是,则控制站台屏蔽门回退并报警,否则执行步骤S3;
步骤S3、检测站台屏蔽门之间是否存在障碍物,有障碍物则执行步骤S4,没有障碍物则执行步骤S1;
步骤S4、控制站台屏蔽门分别向左、右两边回退预设距离、并保持静止预设的时长,返回步骤S3。
2.根据权利要求1所述的安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,所述输出力矩风险阈值,等于预设的基础力矩加上平衡站台屏蔽门内外两侧的实时气压差所需要的平衡力矩;平衡力矩通过将站台屏蔽门内外侧的实时气压差、以及站台屏蔽门的当前闭合度,输入到平衡力矩推算模型得到;平衡力矩推算模型通过实验获取的站台屏蔽门处于力矩平衡状态时的闭合度、内外侧气压差和驱动电机对应的输出力矩构成的训练样本,对神经网络模型训练获得。
3.根据权利要求2所述的安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,所述站台屏蔽门内外侧的实时气压差,由站台屏蔽门的门控单元通过气压差传感器获取,并与站台屏蔽门当前的闭合度一起,作为本地运行的平衡力矩推算模型的输入参数在门控单元中运行,以得到当期平衡力矩,门控单元将当前平衡力矩加上基础力矩得到站台屏蔽门的当前输出力矩风险阈值,将当前输出力矩风险阈值实时上传到站台门智慧运维平台进行显示。
4.根据权利要求3所述的安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,所述平衡力矩推算模型的输入参数通过总线电缆由门控单元送往远程服务器端进行运行计算,得到当期平衡力矩再通过总线电缆送回门控单元,门控单元将当期平衡力矩加上基础力矩得到站台屏蔽门的当前输出力矩风险阈值。
5.根据权利要求1‑4中任一项所述的安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,步骤S3中控制站台屏蔽门按照目标速度关闭,实现为:设置站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中的基准转速为与目标速度对应的转速值,并将站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中反馈控制量设为自身的当前转速;调节站台屏蔽门驱动电机的输出力矩。
6.根据权利要求1所述的安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,障碍物传感器用于检测站台屏蔽门之间是否存在障碍物,障碍物传感器设置为红外激光收、发阵列。
7.一种计算机可读存储介质,存储有程序代码,其特征在于,门控单元执行所述程序代码实现权利要求1至6中任一项安全闭合站台屏蔽门的方法。
8.根据权利要求7所述的计算机可读存储介质,其特征在于,远程服务器端执行所述程序代码,根据输入的实时气压差和当前站台屏蔽门的闭合度,运行平衡力矩推算模型,得出当期平衡力矩。
9.一种安全闭合站台屏蔽门的系统,执行权利要求1‑6任一项安全闭合站台屏蔽门的方法,其特征在于,包括:障碍物传感器,气压差传感器,驱动电机,限位传感器,门控单元以及远程通信总线;门控单元通过障碍物传感器采集障碍物信息,确定站台屏蔽门可否执行闭合操作;门控单元通过限位传感器判断站台屏蔽门是否完全闭合;门控单元控制驱动电机执行闭合操作。
10.根据权利要求9所述的安全闭合站台屏蔽门的系统,其特征在于,门控单元通过气压差传感器获取实时气压差;门控单元通过转动传感器提供的转角数据计算站台屏蔽门当前闭合度;门控单元输入实时气压差和当前闭合度,按平衡力矩推算模型计算当前输出力矩风险阈值。

说明书全文

一种安全闭合站台屏蔽的方法、系统以及计算机可读存储

介质

技术领域

[0001] 本申请涉及控制技术领域,尤其涉及站台屏蔽门的控制方法、系统以及计算机可读存储介质。

背景技术

[0002] 随着轨道交通的快速发展,出现了地、高铁、城轨等丰富的轨道交通网络。站台屏蔽门系统相应地在这些轨道交通网络中得到了广泛应用,成为了轨道交通系统不可或缺的组成部分。
[0003] 站台屏蔽门不仅能够防止列车行驶时对站台侧乘客产生的空气吸,避免出现乘客探入轨道侧的危险情况;还能对候车乘客屏蔽列车运行时车道内带出来的污染物、降低列车运行时产生的气动噪声等,优化乘客的候车环境。总之,站台屏蔽门能够为乘客营造安全、舒适的乘车环境,保证列车快速进出站,提高轨道交通的运输效率。
[0004] 然而,在轨道交通的实际运营过程中,部分采用屏蔽门地铁站的车站内,由于隧道机、轨排风机和列车进站等原因,导致站台屏蔽门列车侧和站台屏蔽门候车侧,两侧的空气流速有较大的差异。如图1所示,即使列车处于停止状态,在屏蔽门1、固定门2和列车之间形成的间隙小,空气流经该侧时流速加快;反之,在屏蔽门1、固定门2站台一侧,空间开阔,空气流速慢。
[0005] 当站台屏蔽门承受风压过大时,闭合屏蔽门时关门力不足,进而引发站台屏蔽门闭合过程不平顺、甚至无法正常闭合,屏蔽门误检夹持乘客等情况。可见,站台屏蔽门的控制方法对轨道交通的运营、维护都至关重要。综上,如何保证站台屏蔽门在不同风压下能够高效率、平顺地闭合,同时保证不会夹伤乘客,保证屏蔽门运行过程中安全性是亟待解决的技术问题。发明内容
[0006] 为了解决目前站台屏蔽门存在的上述技术问题,本发明提供一种安全闭合站台屏蔽门的方法,可以实现调节屏蔽门驱动电机以保证站台屏蔽门闭合的高效率、平顺性和安全性。
[0007] 本发明提供的安全闭合站台屏蔽门的方法,包括以下步骤:
[0008] 步骤S1、控制站台屏蔽门以目标速度关闭,实时检测站台屏蔽门当前的闭合度、以及其内外侧的实时气压差,并根据闭合度、气压差参数实时计算站台屏蔽门驱动电机的输出力矩风险阈值
[0009] 步骤S2、判断所述站台屏蔽门是否完全闭合,已闭合,则安全闭合站台屏蔽门的方法结束,未闭合则实时监测站台屏蔽门的驱动电机当前输出力矩,如果驱动电机当前输出力矩未超过步骤S1设定的输出力矩风险阈值,则执行步骤S1,否则再判断驱动电机当前输出力矩是否大于异常阈值,是,则控制站台屏蔽门回退并报警,否则执行步骤S3;
[0010] 步骤S3、检测站台屏蔽门之间是否存在障碍物,有障碍物则执行步骤S4,没有障碍物则执行步骤S1;
[0011] 步骤S4、控制站台屏蔽门分别向左、右两边回退预设距离、并保持静止预设的时长,返回步骤S3。
[0012] 进一步地,所述输出力矩风险阈值,等于预设的基础力矩加上平衡站台屏蔽门内外两侧的实时气压差所需要的平衡力矩;平衡力矩通过将站台屏蔽门内外侧的实时气压差、以及站台屏蔽门的当前闭合度,输入到平衡力矩推算模型得到;平衡力矩推算模型通过实验获取的站台屏蔽门处于力矩平衡状态时的闭合度、内外侧气压差和驱动电机对应的输出力矩构成的训练样本,对神经网络模型训练获得。
[0013] 进一步地,所述站台屏蔽门内外侧的实时气压差,由站台屏蔽门的门控单元通过气压差传感器获取,并与站台屏蔽门当前的闭合度一起,作为本地运行的平衡力矩推算模型的输入参数在门控单元中运行,以得到当期平衡力矩,门控单元将当前平衡力矩加上基础力矩得到站台屏蔽门的当前输出力矩风险阈值,将当前输出力矩风险阈值实时上传到站台门智慧运维平台进行显示。
[0014] 进一步地,所述平衡力矩推算模型的输入参数通过总线电缆由门控单元送往远程服务器端进行运行计算,得到当期平衡力矩再通过总线电缆送回门控单元,门控单元将当期平衡力矩加上基础力矩得到站台屏蔽门的当前输出力矩风险阈值。
[0015] 进一步地,步骤S1中控制站台屏蔽门按照目标速度关闭,实现为:设置站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中的基准转速为与目标速度对应的转速值,并将站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中反馈控制量设为自身的当前转速;调节站台屏蔽门驱动电机的输出力矩。
[0016] 进一步地,所述检测站台屏蔽门之间是否存在障碍物,通过障碍物传感器进行,障碍物传感器设置为红外激光收、发阵列。
[0017] 与上述安全闭合站台屏蔽门的方法相对应,本发明还提供一种计算机可读存储介质,存储有程序代码,门控单元执行所述程序代码实现上述的安全闭合站台屏蔽门的方法。
[0018] 进一步地,远程服务器端执行所述程序代码,根据输入的实时气压差和当前站台屏蔽门的闭合度,运行平衡力矩推算模型,得出当期平衡力矩。
[0019] 与上述安全闭合站台屏蔽门的方法相对应,本发明还提供一种安全闭合站台屏蔽门的系统,系统包括:障碍物传感器,气压差传感器,驱动电机,限位传感器,门控单元以及远程通信总线;门控单元通过障碍物传感器采集障碍物信息,确定站台屏蔽门可否执行闭合操作;门控单元通过限位传感器判断站台屏蔽门是否完全闭合;门控单元控制驱动电机执行闭合操作。
[0020] 进一步地,门控单元通过气压差传感器获取实时气压差;门控单元通过转动传感器提供的转角数据计算站台屏蔽门当前闭合度;门控单元输入实时气压差和当前闭合度,按平衡力矩推算模型计算当前输出力矩风险阈值。
[0021] 本领域技术人员,通常认为在闭合屏蔽门之前,要先判断屏蔽门之间是否存在障碍物,才能再决定是否要启动闭合动作。但是本发明人却克服了现有技术偏见,采用了不同的技术方案,优先进行闭合动作,即使屏蔽门之间存在障碍物,但并不意味着此时闭合屏蔽门就会发生“夹人”事件,只有当驱动电机力矩增大时,才进行障碍物检测,判断是否“夹人”。这样做的好处是显而易见的,在兼顾安全性的同时也保证了屏蔽门的闭合效率。
[0022] 本发明提供的技术方案,还合理地利用站台屏蔽门内外两侧的实时气压差数据、和站台屏蔽门内的障碍物检测结果,设计出一套控制站台屏蔽门关闭的方法。通过该方法不仅能够保证站台屏蔽门高效、平顺地闭合,而且在屏蔽门关闭过程中不会夹伤乘客,保证了屏蔽门在运行过程中的可靠性和安全性,达到了逾期的效果,具有极高的社会效益和显著的进步。附图说明
[0023] 图1列车站台气动布局示意图;
[0024] 图2是安全闭合屏蔽门方法流程图
[0025] 图3屏蔽门传感器、门控单元布局示意图。

具体实施方式

[0026] 下面将结合图2、图3,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0027] 显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本申请实施例的各类传感器组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028] 因此,以下对本申请的实施例的详细描述,是为了说明,不是为了限制要求保护的范围,对提出来的诸多特定系统结构、技术之类的具体细节,是为了帮助理解本申请实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员应当清楚,在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0029] 应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0030] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031] 在本实施例中,实现本发明提供的安全闭合站台屏蔽门1的方法的程序流程图如图2所示,可以知道本发明提供的安全闭合站台屏蔽门1的方法,包括:
[0032] 步骤S1,门控单元DCU7控制站台屏蔽门1以目标速度关闭,并在站台屏蔽门1关闭过程中,实时检测所述站台屏蔽门内外侧的实时气压差和站台屏蔽门1当前的闭合度,以实时调节对应站台屏蔽门驱动电机5的输出力矩风险阈值。
[0033] 所述站台屏蔽门1的闭合度,指站台屏蔽门两侧伸出到对应入口的总距离与该入口的宽度之比。因为,站台屏蔽门1关闭过程中所受到的阻力和作用在站台屏蔽门1伸出面积(即闭合程度)上的压力有关。
[0034] 所述实时检测所述站台屏蔽门1内外侧的实时气压差,优选采用气压差传感器4获取。
[0035] 步骤S2,判断所述站台屏蔽门1是否完全闭合,若是,闭合过程结束;若所述站台屏蔽门1未完全闭合,则获取所述站台屏蔽门1的驱动电机5当前输出力矩,进一步判断所述驱动电机5当前输出力矩是否大于当前输出力矩风险阈值;如果还在输出力矩风险阈值安全范围内,则继续执行步骤S1。否则还需要和输出力矩异常阈值比较,在没有达到异常阈值的情况下执行步骤S3,否则意味着当前站台屏蔽门1存在异常情况,继续强行闭合存在较大安全隐患,因此站台屏蔽门1回退,并发出报警,提醒站台运营人员人工介入,排除异常,闭合过程结束。
[0036] 所述站台屏蔽门1是否完全闭合,优选通过限位传感器4实现。
[0037] 所述驱动电机5当前输出力矩由驱动电机5的力矩传感器检测反馈提供。
[0038] 步骤S3,门控单元DCU7接受障碍物传感器3信号,判断站台屏蔽门1之间是否存在障碍物。如果没有障碍物,则走向步骤S1,否则走向步骤S4。
[0039] 步骤S4,当所述站台屏蔽门之间存在障碍物时,门控单元DCU7控制所述站台屏蔽门1分别向左、右两边回退预设距离、并保持静止预设时长后,重新执行步骤1。
[0040] 实时调节对应站台屏蔽门1驱动电机5的输出力矩风险阈值,主要是因为随着屏蔽门的闭合程度加深、其它站台屏蔽门的闭合程度的变化,都将导致站台屏蔽门1内外两侧的气压差实时改变,进而使站台屏蔽门1闭合过程中受到的阻力也实时变化。
[0041] 本发明通过将站台屏蔽门1控制为以恒定的目标速度进行闭合,同时结合动态调整站台屏蔽门1驱动电机5的输出风险力矩阈值,基于该输出风险力矩阈值控制屏蔽门驱动电机的输出力矩,首先可以保证即便站台屏蔽门关闭过程中碰到乘客,也不会造成伤害;其次可以在高于输出力矩时可以结合障碍物传感器进行确认是否存在“夹人”风险进而控制站台屏蔽门1向左、右两边回退预设距离。
[0042] 进一步地,所述实时调节对应站台屏蔽门驱动电机5的输出力矩风险阈值,等于在预设的基础力矩之外在加上平衡站台屏蔽门1内外两侧的实时气压差所需要的平衡力矩。
[0043] 进一步地,所述平衡力矩通过将所述站台屏蔽门1内外侧的实时气压差,以及所述站台屏蔽门1当前的闭合度输入到平衡力矩推算模型得到。所述的平衡力矩推算模型,通过实验获取的站台屏蔽门1处于力矩平衡状态时的闭合度、内外侧气压差和对应驱动电机5输出力矩构成的训练样本,对神经网络模型训练获得,所述平衡力矩推算过程优选运行在门控单元DCU7中。
[0044] 进一步地,步骤S1中,控制站台屏蔽门1按照目标速度关闭,其实现为:目标速度是0.10~0.8m/s,设置站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中的基准转速为与目标速度对应的转速值,并将站台屏蔽门驱动电机转速控制环路中反馈控制量设为自身的当前转速;调节站台屏蔽门驱动电机的输出力矩。
[0045] 进一步地,所述站台屏蔽门1的门控单元DCU7将所述当前平衡力矩加上所述基础力矩得到所述站台屏蔽门1的当前输出力矩风险阈值,将所述当前输出力矩风险阈值通过总线电缆9实时上传到站台门智慧运维平台进行显示。
[0046] 进一步地,所述平衡力矩推算模型也可以运行在服务器端,通过总线电缆9实时和门控单元DCU7通信联络,获取每个站台屏蔽门的闭合度、以及内外侧的实时气压差实时计算出每个站台屏蔽门的当前输出力矩风险阈值,再通过总线电缆9实时下发给门控单元DCU7执行。
[0047] 与上述安全闭合站台屏蔽门1的方法相对应,本发明还提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有程序代码;所述程序代码被站台屏蔽门1的门控单元DCU7执行,或远程服务器端执行时,实现上述的安全闭合站台屏蔽门1的方法。
[0048] 实现本发明提供的安全闭合站台屏蔽门的系统如图3所示,包括:障碍物传感器3,气压差传感器4,驱动电机5,限位传感器6,门控单元DCU7,以及远程通信总线9。
[0049] 障碍物传感器3、气压差传感器4、驱动电机5、限位传感器6均通过线缆连接到门控单元DCU7,门控单元DCU7安设在站台8列车通行侧,位于站台台阶下方。门控单元DCU7通过总线线缆9连接远程服务器端,发送上行指令和接受下行指令。上行指令包括但不限于为服务器端提供本站台屏蔽门的实时气压差和当前闭合度信息,接受下行指令包括但不限于远程服务器下发的输出力矩风险阈值。
[0050] 障碍物检测可以通过摄像头、测距雷达、红外激光收、发阵列等实现。优选地,所述障碍物传感器3是红外线激光收、发矩阵。
[0051] 进一步地,障碍物传感器可以安装在站台屏蔽门两侧的门柱上,优选,障碍物传感器安装在站台屏蔽门相对运动的侧面,所提供的障碍物感知更加准确。
[0052] 进一步地,驱动电机5优选为步进电机,控制可以做到相对较精确,步进电机安装有步进角传感器,可以提供转角信息给门控单元,计算站台屏蔽门1的闭合度。
[0053] 全封闭站台,驱动电机安装在门机梁上;半封闭站台,驱动电机安装在朝向轨道一侧的站台上。
[0054] 限位传感器6是一种位置传感器,可以提供站台屏蔽门1是否完全闭合的检测信号,在每侧屏蔽门的乘车位和闭合位各安装有一个限位传感器。
[0055] 气压差传感器4是一种微差压传感器,它由两个检测元件和一个信号转换器所组成,气压差传感器4优选安装在站台屏蔽门里,滑动过程中不会碰触到固定门,优选位置在运动相对一侧门框的下方,如图3所示,两个检测元件分别朝向站台一侧和轨道一侧。
[0056] 进一步地,全封闭站台,气压差传感器4还可以安装在站台屏蔽门上方的[0057] 进一步地,实时压力差还可以利用空气流速传感器依据流体力学的伯努利公式来计算。
[0058] 根据流体在两个位置之间能量守恒原理,伯努利公式表示为:
[0059]
[0060] P表示压力,ρ表示流体的密度,v表示流速,g表示重力加速度,h表示流体在两点的高度。当等式两边高度差异可以忽略不计时,该流量公式可以进一步简化为:
[0061] Δp=k(v22‑v12)
[0062] 其中k是一个和流体的密度有关的常量,Δp表示气压差,简化后的公式表明,气压差只和站台屏蔽门两侧的空气流速有关,可以由门控单元DCU实时采集两侧空气流速后自行计算而得。
[0063] 门控单元DCU7可以读取存储介质中实现安全闭合站台屏蔽门方法的程序代码,并执行上述程序代码,实时调用障碍物传感器3的信号以判断是否存在障碍物;实时调取气压差传感器4的信号,并实时计算当前站台屏蔽门的闭合度,运行平衡力矩推算模型得到驱动电机5的输出力矩风险阈值,并控制驱动电机执行闭合或开启动作。
[0064] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
[0065] 以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。