一种站台门系统瞭望灯带控制装置及控制方法

摘要

本发明属于地铁瞭望灯带控制技术领域，具体涉及一种站台门系统瞭望灯带控制装置及控制方法。该装置包括微控制单元、开关门检测模块、列车位置检测传感器和瞭望灯带控制电路，开关门检测模块的输出端与微控制单元的输入端连接用于将开关门信号传递给微控制单元；列车位置检测传感器与微控制单元输入端连接用于将列车位置信号传递给微控制单元；微控制单元控制输出端信号线通过一个开关元件控制瞭望灯带接通与断开用于控制瞭望灯带的亮灭；通过该装置可实现列车进站时瞭望灯带亮起，列车出站后瞭望灯带自动熄灭。能够降低灯带亮起时间，解决瞭望灯带常亮对LED使用寿命的影响，降低灯带故障率。

说明书

技术领域

本发明属于地铁瞭望灯带控制技术领域，具体涉及一种站台门系统瞭望灯带控制装置及控制方法。

背景技术

地铁站台门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品，使用于地铁站台。站台门将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其与列车门同步开关，保障了列车、乘客进出站时的安全。为保证列车的正常运行，列车与站台门之间留有130mm左右的间隙，如果有乘客或其他物体夹在此间隙中时，将危及乘客生命并对列车的安全运营产生严重影响。为此，通常在站台门端门立柱上或其附近布置有瞭望灯带，站台门和列车门关闭后，列车司机 (位于车头位置)通过瞭望位于列车尾部的灯带来观察有无障碍，如观测到的灯带有一段或者几段或者全部被遮挡，则认为列车与站台门之间有乘客被夹或是存在异物，司机会通知站台门工作人员来核查解救；如观测到的灯带清晰完整，则认为列车与站台门之间没有障碍，可以安全发车。

由于LED具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，现有站台门系统使用的瞭望灯带均采用LED作为光源，其理论寿命达5-10年。但是在实际工作中，设备运行一年左右便会开始出现瞭望灯带损坏的情况，瞭望灯带一旦故障将直接影响司机观察现场情况。根据对现场瞭望灯带实际运行情况分析，造成该情况的主要原因是瞭望灯带处于全天候工作状态，此时LED温度会逐步上升，较高的温度会影响LED的发光效率并且其寿命也会明显缩短；另一方面，半导体的电阻随着温度的升高而降低，滑落的电阻会带来较大的电流从而产生更多的热量，会加速破坏包含有LED的发光二极管照明装置。

发明内容

针对现有瞭望灯带由于全天候工作导致故障率高的缺陷和问题，本发明提供一种站台门系统瞭望灯带控制装置及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：提供一种站台门系统瞭望灯带控制装置，包括微控制单元、开关门检测模块、列车位置检测传感器和瞭望灯带控制电路，开关门检测模块并联在各个滑动门门头上，所述开关门检测模块的输出端与微控制单元的输入端连接，用于将开关门信号传递给微控制单元；所述列车位置检测传感器与微控制单元输入端连接，用于将列车位置信号传递给微控制单元；微控制单元控制输出端信号线通过一个开关元件控制瞭望灯带接通与断开用于控制瞭望灯带的亮灭；正常情况下，瞭望灯带状态受列车位置检测传感器控制，当列车位置检测传感器故障或非运营时间时，瞭望灯带状态受开关门信号控制。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，还包括电源模块和延时电路，所述电源模块与微控制单元输入端连接，用于对整个控制装置进行供电；所述延时电路与微控制单元输入端连接，用于延迟控制瞭望灯带熄灭。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，微控制单元控制输出端信号线与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极串联继电器J1线圈后与直流电源VCC连接，三极管Q1的集电极接地；瞭望灯带通过继电器J1的常闭端与瞭望灯带电源进行连接。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，瞭望灯带控制装置与门控单元组并联连接后与开门继电器连接，开门继电器型号与门控单元内部开门继电器型号一致，保证信号检测的稳定性。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，还包括安全回路，安全回路通过安全回路信号接线与瞭望灯带控制电路连接，用于对瞭望灯带控制装置进行控制。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，所述列车位置检测传感器为不会产生可见光的传感器，包括超声波传感器、红外传感器等常见位置传感器的任一种。

上述的站台门系统瞭望灯带控制装置，在装置上设USB接口用于程序升级。

本发明还提供一种基于站台门系统瞭望灯带控制装置自动控制瞭望灯带亮灭的方法，当列车未进站，列车位置传感器未给微控制单元传递列车位置信号，继电器线圈吸合，瞭望灯带熄灭；当列车进站时，列车位置传感器将列车位置信号传递给微控制单元，继电器线圈未吸合，瞭望灯带亮起；当列车位置检测传感器故障或非运营时间时，开关门检测模块将开关门信号传递给微控制单元，继电器线圈吸合，瞭望灯带熄灭。

本发明的有益效果：

1、本发明装置具备通过开关门指令控制瞭望灯带的控制方式，用于车辆位置检测传感器失效或非运营时间对瞭望灯带的控制。该控制模式时，站台门系统发出开门指令时，瞭望灯带亮起；站台门系统发出关门指令后，延时电路开始计时，延时结束后，瞭望灯带熄灭。

2、本发明通过非接式传感器检测车辆位置，当列车车头部分进入传感器检测范围内时，装置点亮瞭望灯带，实现列车进站时点亮瞭望灯带的目的；为确保对列车位置检测的准确性，装置可以采用多个非接式传感器检测列车位置，而且为了避免列车位置传感器本身产生可见光影响司机观察瞭望灯带，本发明选用超声波传感器这类不产生可见光的传感器用于检测列车位置。

3、列车出站时，当列车车尾部分离开传感器检测范围时，装置熄灭瞭望灯带，通过这种方式可以满足瞭望灯带正常观察的需求。

4、瞭望灯带设置在站台两端，使用开关门指令作为后备控制方式时，指令信号直接由相邻滑动门门头接线即可，接线简单，加装难度较小。

5、通过开关门指令控制瞭望灯带的控制方式，更加适合对既有线的改造；更优的方案是采用开门指令和安全回路状态对瞭望灯带进行控制，由于使用安全回路状态需要从设备房引出一根安全回路状态线，更适用于新线使用，使用安全回路状态代替关门指令，可以有效避免滑动门关门过程中出现夹人夹物导致关门时间变长的影响，控制更为精准。

6、无论是使用关门指令还是安全回路状态作为瞭望灯带熄灭的控制信号，对装置硬件及程序无任何影响，改变外部信号来源和延时时间即可实现。

7、本发明装置具备延时调整电路，延时最小单位为10S，通过两个旋转地址编码开关实现滑动门关门后的延时调整，延时时间为0-990S，防止滑动门关门过程中出现夹人夹物导致关门时间变长，影响司机瞭望，确保滑动门关门后，瞭望灯带保持足够的亮起时间。当延时电路延时超过列车最大运行间隔时，装置即可实现传感器失效模式下瞭望灯带常亮。

8、本发明装置瞭望灯带控制电路利用继电器常闭触点进行控制，当装置出现问题时，瞭望灯带处于常亮状态，不会影响司机正常瞭望。

9、装置设计有快速熔断保险丝，不会对站台门现有系统的运行产生影响。

10、装置外部接线全部采用接插件进行连接，更换简单。具备USB接口，装置具备USB接口用于程序升级，升级方便，可以根据现场实际情况进行对程序进行优化调整。

11、通过控制瞭望灯带在没有瞭望需求时自动熄灭的方式，大幅度降低瞭望灯带亮起时间，解决瞭望灯带常亮对内部LED使用寿命的影响，降低瞭望灯带故障率。

12、本发明通过设置变阻开关控制瞭望灯带逐渐亮起或熄灭，可以有效避免电流过大或过小对瞭望灯带造成影响，可以有效延长瞭望灯带的使用寿命。

附图说明

图1为本发明瞭望灯带控制装置示意图。

图2为本发明原理框图。

图3为本发明开关门信号检测原理图。

图4为本发明安全回路检测原理图。

图5为本发明工作流程图。

图6为本发明开关元件结构示意图。

图7为本发明变阻盘结构示意图。

图中标号：1为载盘、2为变阻滑道、3为变阻器滑片、4为主动齿轮、5为从动齿轮、6为复合主动齿轮、7为绝缘端、8为步进电机。

具体实施方式

针对目前地铁瞭望灯带常亮使LED温度上升导致LED发光效率低下且寿命缩短的问题和缺陷，本发明提供一种站台门系统瞭望灯带控制装置及方法，MCU根据列车位置信号控制瞭望灯带，实现列车进站时瞭望灯带亮起，出站后瞭望灯带熄灭；保养及车站运营前检查时，通过开关门指令控制瞭望灯带的亮灭，满足这些工作过程中对瞭望灯带工作的需求。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：地铁站台门将站台与列车运行区域隔开，在站台门端门立柱上或附近位置设置瞭望灯带用于司机观察列车与站台门之间是否存在异物。本实施例提供一种站台门系统瞭望灯带控制装置，如图1和图2所示，该装置包括电源模块、微控制单元（MCU）、开关门检测模块、列车位置检测传感器、延时电路和瞭望灯带控制电路，其中列车位置传感器是为了获取列车位置，由于司机观察列车与站台门之间是否存在异物的参考是瞭望灯带全部亮起，因此本实施例为了避免其他光线对瞭望灯带产生影响，列车位置传感器选用不产生可见的且非接触式的传感器来检测车辆位置，例如超声波传感器等常见不产生可见光的传感器；同时为了确保列车位置检测的准确性，可以采用多个非接触式传感器检测列车位置。

电源模块与微控制单元输入端连接，用于对整个控制装置进行供电；关门检测模块并联在地铁站台门系统的各个与之距离最近的滑动门门头上，开关门检测模块的输出端与微控制单元的输入端连接用于将开门信号和关门信号传递给微控制单元，如图3所示，瞭望灯带控制装置与站台门系统各个门头上的门控单元组并联连接后与开门继电器连接，门控单元组包括各个门头上的门控单元，如DCU1、DCU2、……DCU N，N为站台门数量，开门继电器触头连接24V电源，开门继电器型号与DCU内部开门继电器型号一致，保证信号检测的稳定性。列车位置检测传感器的输出端与微控制单元的输入端连接，用于将列车位置信号传递给微控制单元；微控制单元与瞭望灯带控制电路连接，用于控制瞭望灯带的亮灭；如图1所示，瞭望灯带控制电路包括三极管Q1、电磁继电器J1和瞭望灯带，微控制单元控制输出端信号线与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极串联继电器J1线圈后与直流电源VCC连接，三极管Q1的集电极接地；瞭望灯带通过继电器J1的常闭端与交流电源连接；装置瞭望灯带控制电路利用继电器常闭触点进行控制，当装置出现问题时，瞭望灯带处于常亮状态，不会影响司机正常瞭望。

延时电路与微控制单元的输入端连接，用于延迟控制瞭望灯带熄灭，延时最小单位为10S，通过两个旋转地址编码开关实现滑动门关门后的延时调整，延时时间为0-990S，防止滑动门关门过程中出现夹人夹物导致关门时间变长，影响司机瞭望，确保滑动门关门后，瞭望灯带保持足够的亮起时间。当延时电路延时超过列车最大运行间隔时，装置即可实现传感器失效模式下瞭望灯带常亮。

装置具备通过开关门指令控制瞭望灯带的控制方式，用于车辆位置检测传感器失效或非运营时间对瞭望灯带的控制,该控制模式时，站台门系统发出开门指令时，瞭望灯带亮起；站台门系统发出关门指令后，延时电路开始计时，延时结束后，瞭望灯带熄灭；当出现位置检测失效或非运营时间需要对瞭望灯带控制时，由于装置始终没有收到列车进站信号，自动进入开关门控制模式。该模式下，滑动门开门时，瞭望灯带亮起，滑动门关门时进入延时程序，延时时间根据旋转地址编码开关进行确定，滑动门关闭后，由于开门时瞭望灯带已经亮起，司机可以正常进行观察，观察没有问题后，列车正常出站，延时时间到时，瞭望灯带熄灭，等待下次列车进站。使用开门信号和安全回路信号作为控制信号时，流程和使用开关门指令时完全相同。

在对既有地铁线路进行改造时，通过开关门指令控制瞭望灯带的亮熄。若对新建设线路进行改进，可以采用开门指令和安全回路状态对瞭望灯带进行控制，如图4所示，安全回路需要从设备房引出一根安全回路信号接线作为组织控制信号，24V电源通过控制安全回路继电器进行输出，无论是开关门指令还是安全回路信号均为24V电源通过控制继电器进行输出，因此两种控制方式电路完全相同，无论是使用关门指令还是安全回路状态作为瞭望灯带熄灭的控制信号，对装置硬件及程序无任何影响，改变外部信号来源和延时时间即可实现。

由于使用安全回路状态需要从设备房引出一根安全回路状态线，更适用于新建设线路，使用安全回路状态代替关门指令，可以有效避免滑动门关门过程中出现夹人夹物导致关门时间变长的影响，控制更为精准。

为了进一步提高本装置的性能，在装置内设置有快速熔断保险丝，不会对站台门现有系统的运行产生影响；将装置的外部接线全部采用插件进行连接，后期更换更为简便；同时装置外设置USB接口，程序升级，升级方便，可以根据现场实际情况进行对程序进行优化调整。

当列车未进站，列车位置传感器未给微控制单元传递列车位置信号，继电器线圈吸合，瞭望灯带熄灭；当列车进站时，列车位置传感器将列车位置信号传递给微控制单元，继电器线圈未吸合，瞭望灯带亮起；当列车位置检测传感器故障或非运营时间时，开关门检测模块将开关门信号传递给微控制单元，继电器线圈吸合，瞭望灯带熄灭。

正常情况下，MCU根据列车位置信号控制瞭望灯带，实现列车进站时瞭望灯带亮起，出站后瞭望灯带熄灭；保养及车站运营前检查时，通过开关门指令控制瞭望灯带的亮灭，具体流程如图5所示，瞭望灯带由列车位置传感器进行检测，当检测到列车进站时，瞭望灯带亮起；列车停稳后司机进行开门操作，乘客上下车完毕后关门，滑动门关闭后司机通过瞭望灯带观察列车与站台门间是否有异物，由于列车进站时瞭望灯带已经亮起，司机可以正常进行观察，观察没有问题后，列车正常出站；列车出站时，当车尾离开站台时，列车位置检测传感器检测到列车出站后，进入延时程序，延时2S后再次判断列车位置，防止瞭望灯带出现误动作，影响司机观察，通过这种方式可以满足瞭望灯带正常观察的需求,两次均检测到列车已不在站台后，控制瞭望灯带熄灭，等待下次列车进站。

实施例2：本实施例与实施例1的相同之处不再赘述，不同之处在于瞭望灯带控制电路存在区别，具体在于本实施例的开关元件为变阻开关，如图6所示，该变阻开关包括齿轮箱和变阻盘，齿轮箱包括主动齿轮4、从动齿轮5和复合主动齿轮6，主动齿轮与从动齿轮啮合，复合主动齿轮与从动齿轮同轴连接，变阻盘包括末端从动齿轮，末端从动齿轮与复合主动齿轮啮合，在末端从动齿轮上设有载盘1，载盘与末端从动齿轮一体连接，在载盘上设有滑动变阻器，滑动变阻器上设有变阻滑道2和变阻器滑片3，滑动变阻器的一端与触点N1连接，滑动变阻器的另一端设有绝缘端7，变阻器滑片3与瞭望灯带串联后接至DC110V电源，齿轮箱的齿轮转动带动载盘1转动，变阻器滑片3在变阻滑道2中滑动。

在列车不在站或未到站时，变阻器滑片位于滑动变阻器的绝缘端，此时瞭望灯带处于断开状态。瞭望灯带灭；当开关门检测装置和列车位置传感器检测到列车即将进站后，齿轮箱开始工作，驱动载盘转动，变阻器滑片在变阻滑道中滑动一定角度后齿轮箱停止转动，滑片不再发生滑动，整个过程变阻器阻值由大变小，电流逐渐变大，瞭望灯带逐渐亮起，避免强电作用下灯带迅速亮起影响寿命。当列车离站后，站台门与车道之间无异物存在，微控制单元控制站台门关闭，控制齿轮箱反向转动，变阻器滑片在变阻滑道中反向滑动至绝缘端后齿轮箱停止转动，滑片不再发生滑动，整个过程变阻器阻值由小变大，电流逐渐变小，瞭望灯带逐渐熄灭。该装置能够避免在强电作用下瞭望灯带迅速亮起以及电流消失瞭望灯带迅速熄灭影响灯带寿命。

实施例3：本实施例与实施例2的相同之处不再赘述，不同之处在于，如图7所示，本实施例的变阻开关的末端从动齿轮由步进电机驱动8，步进电机驱动载盘1正向或反向转动实现电阻的增大或减小的同时还可以精确控制转动的角度，实际运用时可以根据需求控制步进电机的转动速度来控制瞭望灯带亮起或熄灭的时间，简便实用，能够显著延长LED灯的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。