CN107479490A - 新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，包括控制柜、启闭设备、电动锁定装置、检测装置和地铁供电系统，控制柜内设置有PLC、UPS电源、开关电源和自动切换电路一；所述检测装置包括安装在防护区间隧道最低处的水位传感器，所述水位传感器与所述PLC通讯连接，所述PLC分别与所述启闭设备和电动锁定装置相连接，所述水位传感器采用3套冗余的同型号传感器，信号有效性为3选2表决方式，PLC的程序只有检测到两只水位传感器的水位信号有效时才认为水位达到预定值。本发明根据地铁隧道水位的变化自动启闭防淹防护密闭门，以便发生事故时紧急关闭，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
Description
技术领域
本发明属于城市地铁控制系统技术领域，特别是涉及一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统。
背景技术
根据城市地铁线路人防战时功能的定位，并防止因平时的突发事故造成隧道破裂后河水涌进地铁站而造成事故扩大，结合地铁全线防护单元的划分，在过河段两端设置防淹防护密闭门，以便发生事故时能紧急关闭，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
当事故发生地铁隧道防淹防护密闭门关闭时，将引起地铁供电网系统断开，造成地铁停运，根据地铁线路设计和运行需要，正常情况下绝对不允许防淹防护密闭门关闭，否则将造成地铁断电停运等重大事故，因此，防淹防护密闭门系统主要用于战备人防及事故防淹的紧急处置。如专利号201210002381.8公开的一种过江地铁隧道紧急防淹门装置，由设置在拱顶方形隧道中和四周钢板焊接的钢框架，钢框架中间开有门洞，门洞来水端处有多个横移防淹门扇，防淹门扇上下有滑动导槽，防淹门扇上下有防淹门启闭机构，防淹门上有视孔，在下面的厚门内有插板阀，拱顶方形隧道四周的钢板上有支肋和钢筋外周的钢筋混凝土连成一体，钢框架门框上下左右都扭簧式门拉紧器。为此如何设计一种智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，以根据地铁隧道水位的变化自动启闭防淹防护密闭门，以便发生事故时紧急关闭闸门，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其根据地铁隧道水位的变化自动启闭防淹防护密闭门，以便发生事故时紧急关闭闸门，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，包括控制柜、启闭设备、电动锁定装置、检测装置和地铁供电系统，所述控制柜内设置有PLC、UPS电源、开关电源和自动切换电路一，所述PLC上设置有冗余热备双CPU；所述地铁供电系统和UPS电源均与所述自动切换电路一相连接，所述自动切换电路一与所述开关电源相连接，所述开关电源又分别与所述PLC、启闭设备、电动锁定装置和检测装置电连接；所述检测装置包括安装在防护区间隧道最低处的水位传感器，所述水位传感器与所述PLC通讯连接，所述PLC分别与所述启闭设备和电动锁定装置相连接，所述启闭设备与防淹防护密闭门相连接，所述电动锁定装置用于锁定所述防淹防护密闭门；所述PLC还分别与车控室、综合监控系统和信号系统相通讯；所述水位传感器采用3套冗余的同型号传感器，信号有效性为3选2表决方式，PLC的程序只有检测到两只水位传感器的水位信号有效时才认为水位达到预定值，具体为：所述水位传感器设在各防护区间隧道最低处区间水泵房内，共设置三套水位传感器，控制系统按3取2的表决方式确认水位报警信号；区间水位按四级监视、两级报警设置：区间最低处钢轨底面以下100mm处为一级水位，此时，区间隧道开始出现集水；区间最低处钢轨顶面以上60mm处为四级水位，此水位将危及机车的正常工作；一级与四级水位之间，水位高程差为336mm，即100mm+钢轨高度176mm+60mm；一级、二级、三级间水位间水位差为100mm，三级、四级间水位差为136mm；区间水位达一级水位时，系统自动发出区间水位预报警信号；区间水位达四级水位或区间水位在一级与四级水位之间，但水位上涨速度大于等于系统设定的某一值时，系统自动向车控室及综合监控系统发出区间危险水位报警信号；其中，水位上涨速度仅监测平均水位上涨速度。
进一步地，所述控制柜表面设置有触摸屏和多个指示灯，所述PLC分别与所述触摸屏和多个指示灯相连接。
进一步地，所述防淹防护密闭门上设置有位置行程传感器，所述位置行程传感器与所述PLC相连接。
进一步地，所述控制柜上设置有选择开关，所述选择开关设置有就地手动、就地检测和远方控制三个档位。
进一步地，所述开关电源为24V开关电源。
进一步地，所述控制柜内还设置有自动切换电路二和蓄电池，所述自动切换电路二分别与所述开关电源和蓄电池相连接。
进一步地，所述控制柜内设置有两套控制和驱动回路，可以同时控制两套防淹防护密闭门。
本发明的防淹防护密闭门安装在地铁隧道顶端，通过启闭设备以启闭防淹防护密闭门的启闭，在防淹防护密闭门底端设置有安全锁定机构。为防止防淹防护密闭门非正常关闭，正常情况下，人防防淹闸门由电动锁定装置锁定于检修平台上，闸门底部处于门槽中，确保防淹防护密闭门不会下滑关门。
当在发生紧急事故需要关闭防淹防护密闭门时，先通过安装在防护区间隧道最低处内的水位传感器检测水位，同时水位传感器将检测的隧道内实时水位值发送给控制柜内的PLC。结合具体数据说明：水位传感器设在各防护区间隧道最低处区间水泵房内，共设置三套液位传感器，控制系统按3取2的表决方式确认水位报警信号。区间水位按四级监视、两级报警设置：区间最低处钢轨底面以下100mm处为一级水位(此时，区间隧道开始出现集水)，区间最低处钢轨顶面以上60mm处为四级水位(此水位将危及机车的正常工作)。一级与四级水位之间，水位高程差为336mm(100mm+钢轨高度176mm+60mm)。一级、二级、三级间水位间水位差为100mm，三级、四级间水位差为136mm。区间水位达一级水位时，系统自动发出区间水位预报警信号；区间水位达四级水位或区间水位在一级与四级水位之间，但水位上涨速度大于等于系统设定的某一值(暂定100mm/0.1h)时，系统自动向车控室及综合监控系统或OCC发出区间危险水位报警信号。水位上涨速度仅监测平均水位上涨速度。各级水位高程和水位上涨速度属可调参数，可根据实际情况在施工设计阶段作适当调整理。从预报警水位起，PLC根据水位传感器发送的隧道内实时水位值，自动计算在设定时间内水位上涨值，计算出水位上涨速度，当水位上涨速度超过设定值，则区间隧道列车运行安全已受到威胁，PLC自动将危险报警水位发送至车控室以及综合监控系统。当需要关闭闸门时，PLC向信号系统发出请求关门信号，当PLC接收到信号系统发送的允许关门信号时，PLC控制启闭设备关闭防淹防护密闭门，以实现防淹防护密闭门的自动关闭。
当事故处理完毕时，PLC向信号系统发出请求开门信号，当PLC接收到信号系统发送的允许开门信号时，PLC控制启闭设备开启防淹防护密闭门，当防淹防护密闭门开启到设定位置后，PLC控制电动锁定装置将防淹防护密闭门锁定于检修平台上，闸门底部处于门槽中，自动锁闭，确保防淹防护密闭门非正常下落。
本发明的有益效果：
1、本发明通过3套冗余水位传感器检测隧道内的实时水位值，并将隧道内的水位值发送给PLC，PLC根据水位传感器发送的隧道内的实时水位值，以计算水位上涨速度，当水位上涨速度超过设定值且需要关闭闸门时，PLC向信号系统发出请求关门信号，当PLC接收到信号系统发送的允许关门信号时，PLC控制启闭设备关闭防淹防护密闭门，当事故处理完毕时同时，PLC控制以开启防淹防护密闭门，以上即实现了本发明防淹防护密闭门的自动启闭功能，以便发生事故时紧急关闭闸门，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
2、本发明的PLC采用冗余热备双CPU设计，其中双CPU的一个为工作模式，另一个为备用模式，当处于工作模式的CPU出现故障时，处于备用模式的CPU自动切换为工作模式，且切换为无扰动切换，不影响系统运行。并自动切除故障模块同时发出报警，以确保本发明控制系统的运行可靠性。
3、本发明的采用地铁供电系统和UPS电源的双电源设计，当地铁供电系统停电时，控制柜内自配的UPS电源通过自动切换电路一自动切换供电，确保本发明控制系统的正常运行。
4、本发明的开关电源采用24V开关电源，以提高了本发明控制系统工作供电方式的可靠性，当开关电源无法供电时，自动切换到蓄电池供电，以保证本发明控制系统的正常运行。
5、本发明的控制柜上设置有多个指示灯和触摸屏，其多个指示灯包括故障、水位报警指示、防淹门及安全小车状态等指示灯，以显示当前工作状态，触摸屏用于查询防淹防护密闭门的启闭时间和次数，故障报警统计等。
6、本发明的PLC与车控室相通讯，以通过车控室实现远程防淹防护密闭门的自动启闭。
7、本发明的位置行程传感器以实时检测防淹防护密闭门启闭过程中的实时位置，同时位置行程传感器以将防淹防护密闭门的实时位置发送给PLC，PLC根据防淹防护密闭门的实时位置以启停启闭设备和控制电动锁定装置锁定防淹防护密闭门。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的框架示意图。
图2为本发明实施例的供电原理图。
上述附图标记：
1-PLC，2-检测装置，3-启闭设备，4-防淹防护密闭门，5-电动锁定装置，6-车控室，7-综合监控系统，8-信号系统，9-UPS电源，10-地铁供电系统，11-自动切换电路一，12-开关电源，13-自动切换电路二，14-蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
如图1、2所示，本发明提供的一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，包括控制柜、启闭设备3、电动锁定装置5、检测装置2和地铁供电系统10，所述控制柜内设置有PLC 1、UPS电源9、开关电源12和自动切换电路一11，所述地铁供电系统10和UPS电源9均与所述自动切换电路一11相连接，所述自动切换电路一11与所述开关电源12相连接，所述开关电源12分别与所述PLC 1、启闭设备3、电动锁定装置5和检测装置2电连接；所述PLC 1上设置有包括双CPU，所述检测装置2包括安装在防护区间隧道最低处的水位传感器，所述水位传感器与所述PLC 1通讯连接，所述PLC 1分别与所述启闭设备3和电动锁定装置5相连接，所述启闭设备3与防淹防护密闭门4相连接，所述电动锁定装置5锁定所述防淹防护密闭门4，所述PLC 1分别与车控室6、综合监控系统7和信号系统8相通讯。
本发明的所述防淹防护密闭门4上设置有位置行程传感器，所述位置行程传感器与所述PLC 1相连接。通过位置行程传感器以实时检测防淹防护密闭门4启闭过程中的实时位置，同时位置行程传感器以将防淹防护密闭门4的实时位置发送给PLC 1，PLC 1根据防淹防护密闭门4的实时位置以启停启闭设备3和控制电动锁定装置5锁定防淹防护密闭门4。
水位传感器采用3套冗余的同型号传感器，信号有效性为3选2表决方式，PLC1的程序只有检测到两只水位传感器的水位信号有效时才认为水位达到预定值，具体为：所述水位传感器设在各防护区间隧道最低处区间水泵房内，共设置三套水位传感器，控制系统按3取2的表决方式确认水位报警信号；区间水位按四级监视、两级报警设置：区间最低处钢轨底面以下100mm处为一级水位，此时，区间隧道开始出现集水；区间最低处钢轨顶面以上60mm处为四级水位，此水位将危及机车的正常工作；一级与四级水位之间，水位高程差为336mm，即100mm+钢轨高度176mm+60mm；一级、二级、三级间水位间水位差为100mm，三级、四级间水位差为136mm；区间水位达一级水位时，系统自动发出区间水位预报警信号；区间水位达四级水位或区间水位在一级与四级水位之间，但水位上涨速度大于等于系统设定的某一值时，系统自动向车控室6及综合监控系统7发出区间危险水位报警信号；其中，水位上涨速度仅监测平均水位上涨速度。
本发明的所述控制柜上设置有选择开关，所述选择开关设置有就地手动、就地检测和远方控制三个档位。一、手动操作功能：当转换开关切换至“检修”位置时，本发明控制系统可以实现手动操作功能，即通过手动按钮控制防淹防护密闭门的启闭操作，主要是在设备调试和检修阶段采用此控制方式。二、现地自动控制功能：当转换开关切换至“现地”位置时，现地控制柜在接受到信号系统“允许”关/开门指令后，本发明控制系统将根据关/开门流程实现自动操作功能。三、远方操作功能：当转换开关切换至“车控”位置时；在收到“允许”关/开门指令后，通过车控室6可实现远程关门/开门操作。
本发明的所述控制柜内还设置有自动切换电路二13和蓄电池14，所述自动切换电路二13分别与所述开关电源12和蓄电池14相连接，电路接通后，所述蓄电池14能够分别与所述PLC 1、启闭设备3、电动锁定装置5和检测装置2电连接。
防淹防护密闭门4安装在地铁隧道顶端，通过启闭设备3以启闭防淹防护密闭门4的启闭，在防淹防护密闭门4底端设置有安全锁定机构。为防止防淹防护密闭门4非正常关闭，正常情况下，人防防淹闸门由电动锁定装置5锁定于检修平台上，闸门底部处于门槽中，确保防淹防护密闭门4不会下滑关门。
当在发生紧急事故需要关闭防淹防护密闭门4时，先通过安装在防护区间隧道最低处内的水位传感器检测水位，同时水位传感器将检测的隧道内实时水位值发送给控制柜内的PLC1。结合具体数据说明：设定预报警水位线为钢轨底面下40mm，此时水位将危及信号系统、轨道电路安全；危险报警水位线为钢轨顶面上400mm，此时将危及车辆供电系统安全。从预报警水位起，PLC 1根据水位传感器发送的隧道内实时水位值，自动计算在设定时间内水位上涨值，计算出水位上涨速度，当水位上涨速度超过设定值，则区间隧道列车运行安全已受到威胁，PLC 1自动将危险报警水位发送至车控室6以及综合监控系统7。当需要关闭闸门时，PLC 1向信号系统8发出请求关门信号，当PLC 1接收到信号系统8发送的允许关门信号时，PLC 1控制启闭设备3关闭防淹防护密闭门4，以实现防淹防护密闭门4的自动关闭，以便发生事故时紧急关闭闸门，封闭过河隧道，保护地铁线内列车等设备以及人身的安全。
当事故处理完毕时，PLC 1向信号系统8发出请求开门信号，当PLC 1接收到信号系统8发送的允许开门信号时，PLC 1控制启闭设备3开启防淹防护密闭门4，当防淹防护密闭门4开启到设定位置后，PLC 1控制电动锁定装置5将防淹防护密闭门4锁定于检修平台上，闸门底部处于门槽中，自动锁闭，确保防淹防护密闭门4非正常下落。
本发明的PLC 1采用双CPU设计，其中双CPU的一个为工作模式，另一个为备用模式，当处于工作模式的CPU出现故障时，处于备用模式的CPU自动切换为工作模式，并自动切除故障模块同时发出报警，以确保本发明控制系统的运行可靠性。其中CPU具有高抗干扰，低功耗性能，并具有完善的自检和故障诊断功能。
本发明的采用地铁供电系统10和UPS电源9的双电源设计，当地铁供电系统10停电时，控制柜内自配的UPS电源9通过自动切换电路一11自动切换供电，确保本发明控制系统的正常运行。其自动切换电路一11设计为无扰动切换，以实现故障后地铁供电系统10和UPS电源9的无扰动自动切换，大大提高本发明控制系统的可靠性。
本发明的PLC 1上的部分关键控制流程，采用不可清除固化在PLC 1中，避免程序感染或干扰，直接调用处理方式，保证系统可靠性，其部分关键控制流程包括控制防淹防护密闭门4启闭的控制流程，以保证防淹防护密闭门4按规定控制流程启闭防淹防护密闭门，而不受干扰。
本发明的PLC 1通过MODBUS TCP/IP与综合监控系统7相通讯，以实现数据交换。且PLC1采用点对点的通讯方式与综合监控系统7和信号系统8通讯，确保通行可靠。
本发明的开关电源12采用24V开关电源，以提高了本发明控制系统工作供电方式的可靠性，当开关电源12无法供电时，自动切换到蓄电池供电，以保证本发明控制系统的正常运行。其自动切换电路二设计为无扰动切换，以实现开关电源12和蓄电池的无扰动自动切换，大大提高本发明控制系统的可靠性。
本发明的所述控制柜表面设置有触摸屏和多个指示灯，所述PLC 1分别与所述触摸屏和多个指示灯相连接。其多个指示灯包括故障、水位报警指示、防淹门及安全小车状态等指示灯，以显示当前工作状态，触摸屏用于查询防淹防护密闭门的启闭时间和次数，故障报警统计等。
本发明的PLC 1具有数据采集和处理功能：包括采集闸门开度、隧道水位的采集等，以便后序查询和管理，同时本实新型的控制系统自动实现电动机短路保护、过流保护、失压保护、缺相保护、过载保护等；软件保护功能等。且PLC还具有自诊断功能，以实现故障自诊断，包括模件故障、接口故障、通信控制故障等，当诊断出故障点时能自动闭锁控制出口，并将故障信息发送至综合监控系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：包括控制柜、启闭设备(3)、电动锁定装置(5)、检测装置(2)和地铁供电系统(10)，所述控制柜内设置有PLC(1)、UPS电源(9)、开关电源(12)和自动切换电路一(11)，所述PLC(1)上设置有冗余热备双CPU；所述地铁供电系统(10)和UPS电源(9)均与所述自动切换电路一(11)相连接，所述自动切换电路一(11)与所述开关电源(12)相连接，所述开关电源(12)又分别与所述PLC(1)、启闭设备(3)、电动锁定装置(5)和检测装置(2)电连接；所述检测装置包括安装在防护区间隧道最低处的水位传感器，所述水位传感器与所述PLC(1)通讯连接，所述PLC(1)分别与所述启闭设备(3)和电动锁定装置(5)相连接，所述启闭设备(3)与防淹防护密闭门(4)相连接，所述电动锁定装置(5)用于锁定所述防淹防护密闭门(4)；所述PLC(1)还分别与车控室(6)、综合监控系统(7)和信号系统(8)相通讯；所述水位传感器采用3套冗余的同型号传感器，信号有效性为3选2表决方式，PLC(1)的程序只有检测到两只水位传感器的水位信号有效时才认为水位达到预定值，具体为：所述水位传感器设在各防护区间隧道最低处区间水泵房内，共设置三套水位传感器，控制系统按3取2的表决方式确认水位报警信号；区间水位按四级监视、两级报警设置：区间最低处钢轨底面以下100mm处为一级水位，此时，区间隧道开始出现集水；区间最低处钢轨顶面以上60mm处为四级水位，此水位将危及机车的正常工作；一级与四级水位之间，水位高程差为336mm，即100mm+钢轨高度176mm+60mm；一级、二级、三级间水位间水位差为100mm，三级、四级间水位差为136mm；区间水位达一级水位时，系统自动发出区间水位预报警信号；区间水位达四级水位或区间水位在一级与四级水位之间，但水位上涨速度大于等于系统设定的某一值时，系统自动向车控室(6)及综合监控系统(7)发出区间危险水位报警信号；其中，水位上涨速度仅监测平均水位上涨速度。
2.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述控制柜表面设置有触摸屏和多个指示灯，所述PLC(1)分别与所述触摸屏和多个指示灯相连接。
3.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述防淹防护密闭门(4)上设置有位置行程传感器，所述位置行程传感器与所述PLC(1)相连接。
4.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述控制柜上设置有选择开关，所述选择开关设置有就地手动、就地检测和远方控制三个档位。
5.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述开关电源(12)为24V开关电源。
6.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述控制柜内还设置有自动切换电路二(13)和蓄电池(14)，所述自动切换电路二(13)分别与所述开关电源(12)和蓄电池(14)相连接。
7.根据权利要求1所述的新型智能地铁防淹防护密闭门启闭控制系统，其特征在于：所述控制柜内设置有两套控制和驱动回路，可以同时控制两套防淹防护密闭门(4)。
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