CN111677399B - 风压下站台门电机最大电流识别方法及站台门控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风压下站台门电机最大电流识别方法及站台门控制方法，所述风压下站台门电机最大电流识别方法，包括如下步骤：步骤S1:开启电流环，判断电机是否正常启动，若正常启动，则进入下一步骤；步骤S2：逐次增大电流环电流，判断电机是否正常启动，若是则进入下一步骤，否则继续增大电流环电流；步骤S3：根据电机正常启动时的当前设置的电流环电流，按相应的公式计算出电机允许运行最大电流。本发明能够很好地计算出风压等因素造成站台门遇阻情况下的电机允许运行最大电流，并实现站台门控制方法，以克服风压完成得站台门能够安全且完整地开闭，同时又不会因为将电流调高至过大而使得站台门关闭时产生的夹力过大，避免误伤乘客。

Description

风压下站台门电机最大电流识别方法及站台门控制方法

技术领域

本发明涉及地铁站台门控制技术领域，具体涉及一种风压下站台门电机最大电流识别方法及站台门控制方法。

背景技术

地铁已经成为市民重要出行的交通工具，其中，站台门起到隔离乘客与地铁/地铁轨道的作用，极大保障了乘客的安全。站台门日常正常使用过程中，会受到外部干扰而造成安全隐患，外部干扰主要有异物干扰、地理因素如地震等干扰，以及风压干扰，风压通常为隧道活塞风所造成，风压干扰是一种常见的干扰。当地铁为提升乘客运载量而加大开行密度和间隙，前后相邻的列车间距随之缩短，这将导致隧道活塞风形成的风压增大，风压进而作用于站台门，传统的站台门受风压影响难以完成关门操作，最终造成列车延误以及带来安全隐患。

目前，地铁等轨道交通的站台门/DCU(门控制单元)很少具有针对风压影响而造成遇阻的门控制方法，大多数是，在遇到站台门关门缓慢或障碍物遇阻后，现场人员(维保人员)通过控制室临时调整站台门关门遇阻力参数，通常调高关门遇阻力以克服风压对站台门关门造成的阻力影响。关门遇阻力通常有行业标准，在地铁领域，目前的行业规范是，允许电机驱动站台门/滑动门的最大关门推力为150N(牛)。所述关门遇阻力直接影响站台门关闭时形成的夹力，站台门关闭时形成的夹力小于等于关门遇阻力，当关门遇阻力调高时，意味着可以使用更大的推力进行站台门关门操作，对应的站台门关闭形成的夹力也增大。但这种调整方式，其一是需要人工根据风压进行调整，操作麻烦，一旦人员未及时调整(通常很难及时根据风压进行调整)，则站台门无法及时关闭；其二是存在安全隐患，当隧道活塞风形成的风压减弱后，由于调整不及时导致站台门关门形成的夹力过大容易夹伤乘客。因此，为了提高安全门运行安全，需要解决站台门关门推力不超标的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种风压下站台门电机最大电流识别方法，其能够解决遇阻下的站台门的电机允许运行最大电流确定的问题；

本发明的目的之二提供一种站台门控制方法，其能够解决站台门遇阻下控制的问题。

实现本发明的目的之一的技术方案为：一种风压下站台门电机最大电流识别方法，电机应用于站台门以驱动站台门进行开闭操作，所述风压下站台门电机最大电流识别方法包括如下步骤：

步骤S1：开启电机的电流环，以使得电机进入力矩模式，开启电流环后，判断电机是否正常启动，若判断电机正常启动，则进入步骤S3，否则进入步骤S2；

步骤S2：逐次增大电流环电流，每次增大电流环电流后，判断电机是否正常启动，若是，则进入步骤S3，否则，继续增大电流环电流，直至电流环的电流增大至电机电流环最大工作电流，电机电流环最大工作电流是指电机允许最大功率工作下的电流；

步骤S3：保存电机正常启动时的当前设置的电流环电流I，并按公式①计算出滑动门的启动净阻力f：

f＝k*I------①

其中，k表示净阻力转换常数，滑动门的启动净阻力f是指滑动门不受风压影响而正常开闭门过程中所受到的阻力，

然后，根据公式②计算出电机允许达到的最大扭矩M，根据公式③计算出电机允许运行最大电流I_max：

M＝Kn*(f+f₀)------②

I_max＝M/k------③

其中，Kn表示站台门开关门产生的作用力变换为电机扭矩的转换常数，为常数值，f₀表示允许电机驱动站台门的最大关门推力。

进一步地，执行所述步骤S1之前，还包括进行门阻检测，若站台门遇阻，则进入步骤S1，否则不进入步骤S1。

进一步地，所述步骤S1中，开启电机电流环时，设置电流环电流的初始值为a mA。

进一步地，所述a＝100mA。

进一步地，所述步骤S2中，每次增大的电流环电流数值相同，均为b mA。

进一步地，所述b＝10mA。

进一步地，所述步骤S2中，每次增大电流环电流后，延时t ms后再判断电机是否正常启动。

实现本发明的目的之二的技术方案为：一种站台门控制方法，包括如下步骤：

步骤S4：根据如权利要求1所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，获得电机允许运行最大电流I_max后，控制电机进行正常运转，以使得站台门在电机驱动下根据关门行程规划进行关闭，关门行程规划至少包括爬行阶段，站台门进入爬行阶段时，对应的电机也进入爬行阶段；

步骤S5：电机正常运转后，判断电机的编码器是否堵转，若判断编码器堵转，则不进行处理，若编码器未堵转，则进一步判断电机是否运行到爬行阶段，若判断电机运行到爬行阶段后，进一步判断站台门关门速度是否低于预设值，

当判断站台门关门速度低于预设值时，关闭电机的速度环，只开启电机的电流环，以使得电机能够驱动站台门克服风压而完整关闭站台门，并将电流环电流设置为电机允许运行最大电流I_max，电机在此电流环电流工作下进行运转，以完成站台门关闭，

若判断站台门关门速度大于等于预设值，则判断站台门是否完整关闭，若是则结束处理，若否，则重复本步骤，直至判断出站台门完整关闭或将电机切换至电流环电流设置为I_max下的电流环控制。

进一步地，所述判断电机的编码器是否堵转的具体实现过程如下：

通过编码器的脉冲信号有无变化来判断，当脉冲信号无变化，则编码器堵转，反之，则编码器无堵转。

进一步地，所述步骤S5中，还包括，判断编码器未堵转后，若进一步判断电机未运行到爬行阶段，则直接判断站台门是否完整关闭，若站台门完整关闭结束处理，若站台门未完整关闭，则重复步骤S5。

本发明的有益效果为：本发明能够很好地计算出风压等因素造成站台门遇阻情况下的电机允许运行最大电流，根据计算出的电机允许运行最大电流，实现站台门控制方法，从而增大电机输出的力矩值，以克服风压等因素引起的门阻，使得站台门能够安全且完整地开闭，同时又不会因为将电流调高至过大而使得站台门关闭时产生的夹力过大，避免误伤乘客。

附图说明

图1为实施例一的最佳流程示意图；

图2为实施例二的最佳流程示意图；

图3为站台门关门行程规划的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

如图1所示，本实施例涉及一种遇阻影响下的风压下站台门电机最大电流识别方法，该电机应用于站台门并驱动站台门进行开闭操作，以使得风压造成站台门关门受阻后，不因调整电机工作功率而使得站台门关门推力超标，避免站台门关门形成过大夹力而对乘客造成夹伤。所述风压下站台门电机最大电流识别方法包括如下步骤：

步骤S1：开启电机的电流环，电流环电流的初始值为a mA(毫安)，通常设置a＝100mA，通过开启电机的电流环，以使得电机进入力矩模式。开启电流环后，判断电机是否正常启动，电机正常启动是指电机的输出轴(转子)能够转动，否则判断电机未正常启动，例如，虽然电机开启了电流环，内部部件有运行电流而工作，但转子并未转动，则仍判断电机未正常启动。而出现电机内部部件工作而转子不转动的情况，是因为站台门受到风压等因素遇阻而导致电机无法驱动站台门/滑动门进行机械位移，此时的电机判断为无法正常启动。

若判断电机正常启动，则进入步骤S3，否则进入步骤S2。

在执行步骤S1之前，还包括步骤S0：

步骤S0：进行门阻检测，若站台门遇阻，则进入步骤S1，否则不进入步骤S1。

步骤S2：逐次增大电流环电流，每次增加电流环电流b mA，通常b＝10mA，每次增大电流环电流后，判断电机是否正常启动，若是，则进入步骤S3，否则继续增大电流环电流bmA，直至设置电流环的电流达到电机电流环最大工作电流。电机电流环最大工作电流是指电机允许最大功率工作下的电流，其通常受到电机硬件限制。若电流环电流设置到最大工作电流，电机仍然无法正常启动，通常是由于阻力过大(例如风压太大、异物阻断)而导致无法正常开闭站台门，这与站台门实际使用是相符的。实际使用中，若电机电流环运行到最大工作电流，电机输出的力矩值仍不足以克服阻力而开闭站台门，则意味着需要人工介入，例如更换更大功率的电机或减小阻力等其他方式，此时无法计算出电机允许运行最大电流，并且也没有必要计算电机允许运行最大电流。

在本步骤中，还包括，每次增大电流环电流b mA后，延时t ms(毫秒)后再判断电机是否正常启动。

步骤S3：保存电机正常启动时的当前设置的电流环电流I，并按公式①计算出滑动门的启动净阻力f：

f＝k*I------①

其中，k表示净阻力转换常数，其为常数，滑动门的启动净阻力f是指滑动门不受风压影响而正常开闭门过程中所受到的阻力。

然后，根据公式②计算出电机允许达到的最大扭矩M，根据公式③计算出电机允许运行最大电流I_max，电机允许运行最大电流I_max即是本发明需要测算出的风压下站台门电机最大电流：

M＝Kn*(f+f₀)------②

I_max＝M/k------③

其中，Kn表示站台门/滑动门开关门产生的作用力变换为电机扭矩的转换常数，为常数值，f₀表示允许电机驱动站台门/滑动门的最大关门推力，通常采用行业规范的阈值，即f₀＝150N(牛顿)。

通过以上步骤能够很好地计算出风压等因素造成站台门遇阻情况下的电机允许运行最大电流，从而增大电机输出的力矩值，以克服风压等因素引起的门阻，使得站台门能够安全且完整地开闭，同时又不会因为将电流调高至过大而使得站台门关闭时产生的夹力过大，避免误伤乘客。

实施例二

如图2所示，本实施例基于实施例一而提出的一种站台门控制方法，以应对站台门在风压等因素引起遇阻情况下的解决方案，包括如下步骤：

步骤S4：根据实施例一获得电机允许运行最大电流I_max后，控制电机进行正常运转，以使得站台门在电机驱动下能够根据关门行程规划进行关闭，站台门的关门行程规划如图3所示，该图也是站台门正常关闭时的电机的工作原理的一个具体示例，图3中的屏蔽门也即是站台门的一种。图中，横坐标表示时间(秒)，对应的也可表示出站台门的位移，电机依次进行的加速、匀速、减速和爬行阶段，爬行阶段是站台门完成完整关闭的最后一个阶段，此时由于站台门的两个滑动门之间的缝隙减小，站台门受到的风压增大，因此，爬行阶段的站台门受到风压影响最大。当然，也可以根据实际情况，对电机的运行状态进行改变，例如包括多个交替进行的加速、匀速和减速，但大体遵循图3的工作原理，这里就不赘述了。

步骤S5：电机正常运转后，判断电机的编码器是否堵转，若编码器未堵转，否则不处理或按其他方案处理，例如进入障碍物处理方案，则进一步判断电机是否运行到爬行阶段，也即运行到对应的站台门处于爬行阶段。判断编码器是否堵转，可以通过编码器的脉冲信号有无变化来判断，当脉冲信号无变化，则编码器堵转，反之，则编码器无堵转。

若判断电机运行到对应的站台门爬行阶段后，进一步判断站台门关门速度是否低于预设值，预设值优选为站台门正常关门速度设定值的50％，站台门正常关门速度通常是指站台门不受风压等因素影响下的正常关门速度。当判断为站台门关门速度低于预设值时，关闭电机的速度环，只开启电机的电流环，以使得电机能够驱动站台门克服风压等因素而完整关闭站台门。速度环是指以电机转速为参数的PID(比例-积分-微分控制器)控制闭环，电流环是指以电机电流为参数的PID(比例-积分-微分控制器)控制闭环。电流环电流为实施例计算得到的电机允许运行最大电流I_max，电机在此电流环电流工作下进行运转，以完成站台门关闭。

若判断站台门关门速度大于等于预设值，则判断站台门是否完整关闭，若是则结束处理，若否，则重复本步骤，直至判断出站台门完整关闭或将电机切换至电流环电流设置为I_max下电流环控制。

在判断电机的编码器堵转后，若进一步判断电机未运行到对应的站台门爬行阶段，则直接判断站台门是否完整关闭，若是则结束处理，若否，则重复本步骤。

通过在站台门爬行阶段，判断站台门关门速度低于预设值则将电机切换为电流环控制，这是基于这样的事实和发现：站台门进入爬行阶段后，由于站台门的两个滑动门之间的缝隙处于最小，此时受到风压的作用而造成的阻力最大，理应将电机电流调整为电机允许运行最大电流，以将电机输出的力矩值慢慢调整到最大值，完成站台门的完整关闭。此外，此时由于两个滑动门之间的缝隙处于最小，人员无法进出，加大电机电流不会意外造成夹伤人员，若在站台门的关门行程规划的其他阶段，例如加速段或匀速段增大电机电流，由于两个滑动门之间的缝隙仍然较大，人员还能够从缝隙之间进出，若此时增大电机电流可能会意外夹伤乘客，因此，在爬行阶段将电机切换为电流环控制并以电机允许运行最大电流运行，这是最合理和符合实际情况的。

通过运行本实施例的技术方案的站台门能够感知到当前站台门在受到阻力的情况下，以最大允许的电流进行关门操作，可以在隧道活塞风压作用或其它外力影响条件造成的干扰环境下，实现安全稳定关门。通过控制最大允许允许的电流，能够避免电机驱动站台门的滑动门关门推力超标，并能够解决滑动门在关门时的爬行阶段受风压影响堵转或遇阻问题，增强了站台门适应风压环境的驱动能力，保证站台门在隧道活塞风压的影响下依然能够安全可靠的运行。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种风压下站台门电机最大电流识别方法，电机应用于站台门以驱动站台门进行开闭操作，其特征在于，所述风压下站台门电机最大电流识别方法包括如下步骤：

步骤S1：开启电机的电流环，以使得电机进入力矩模式，开启电流环后，判断电机是否正常启动，电机正常启动是指电机的输出轴在转动，若判断电机正常启动，则进入步骤S3，否则进入步骤S2；

步骤S2：逐次增大电流环电流，每次增大电流环电流后，延时t ms后再判断电机是否正常启动，若是，则进入步骤S3，否则，继续增大电流环电流，直至电流环的电流增大至电机电流环最大工作电流，电机电流环最大工作电流是指电机允许最大功率工作下的电流；

步骤S3：保存电机正常启动时的当前设置的电流环电流I，并按公式①计算出滑动门的启动净阻力f：

f＝k*I------①

其中，k表示净阻力转换常数，滑动门的启动净阻力f是指滑动门不受风压影响而正常开闭门过程中所受到的阻力，

然后，根据公式②计算出电机允许达到的最大扭矩M，根据公式③计算出电机允许运行最大电流I_max：

M＝Kn*(f+f₀)------②

I_max＝M/k------③

其中，Kn表示站台门开关门产生的作用力变换为电机扭矩的转换常数，为常数值，f₀表示允许电机驱动站台门的最大关门推力。

2.根据权利要求1所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，其特征在于，执行所述步骤S1之前，还包括进行门阻检测，若站台门遇阻，则进入步骤S1，否则不进入步骤S1。

3.根据权利要求1所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，开启电机电流环时，设置电流环电流的初始值为a mA。

4.根据权利要求3所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，其特征在于，所述a＝100mA。

5.根据权利要求1所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，每次增大的电流环电流数值相同，均为b mA。

6.根据权利要求5所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，其特征在于，所述b＝10mA。

7.一种站台门控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S4：根据如权利要求1所述的风压下站台门电机最大电流识别方法，获得电机允许运行最大电流I_max后，控制电机进行正常运转，以使得站台门在电机驱动下根据关门行程规划进行关闭，关门行程规划至少包括爬行阶段，站台门进入爬行阶段时，对应的电机也进入爬行阶段；

步骤S5：电机正常运转后，判断电机的编码器是否堵转，若判断编码器堵转，则不进行处理，若编码器未堵转，则进一步判断电机是否运行到爬行阶段，若判断电机运行到爬行阶段后，进一步判断站台门关门速度是否低于预设值，

当判断站台门关门速度低于预设值时，关闭电机的速度环，只开启电机的电流环，以使得电机能够驱动站台门克服风压而完整关闭站台门，并将电流环电流设置为电机允许运行最大电流I_max，电机在此电流环电流工作下进行运转，以完成站台门关闭，

若判断站台门关门速度大于等于预设值，则判断站台门是否完整关闭，若是则结束处理，若否，则重复本步骤，直至判断出站台门完整关闭或将电机切换至电流环电流设置为I_max下的电流环控制。

8.根据权利要求7所述的站台门控制方法，其特征在于，所述判断电机的编码器是否堵转的具体实现过程如下：

通过编码器的脉冲信号有无变化来判断，当脉冲信号无变化，则编码器堵转，反之，则编码器无堵转。

9.根据权利要求7所述的站台门控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，还包括，判断编码器未堵转后，若进一步判断电机未运行到爬行阶段，则直接判断站台门是否完整关闭，若站台门完整关闭结束处理，若站台门未完整关闭，则重复步骤S5。

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