一種新型的車(chē)輛X射線安全檢查設(shè)備

賈寧寧，黑麗民

（公安部第一研究所，北京 100048）

0 引言

目前國(guó)際上恐怖活動(dòng)越來(lái)越多，方式多種多樣（如汽車(chē)炸彈、人體炸彈、有毒信件等），反恐形勢(shì)日益嚴(yán)峻。為此，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)相應(yīng)政策，加強(qiáng)對(duì)包括機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭等在內(nèi)公共場(chǎng)所的安檢措施，并重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)爆炸物等危險(xiǎn)物的檢查力度[1]。

“10·28” 與 “5·22” 事件的發(fā)生，為我們敲響了防范汽車(chē)炸彈的警鐘。一方面隨著汽車(chē)不斷普及，車(chē)輛變得很容易獲取，且流動(dòng)性不易控制；另一方面車(chē)輛內(nèi)隱藏危險(xiǎn)物品和爆炸裝置很容易實(shí)現(xiàn)且難以發(fā)現(xiàn)，同時(shí)車(chē)輛本身也會(huì)增加爆炸威力，使的破壞力驚人且對(duì)輿論及大眾心理影響巨大。對(duì)爆炸物等違禁物準(zhǔn)確、高效的技術(shù)檢測(cè)，是有效防范恐怖犯罪和刑事犯罪的重要手段，可起到震懾?cái)硨?duì)勢(shì)力及犯罪分子和消除各種威脅的作用，從而保證社會(huì)正常的秩序及重要區(qū)域的絕對(duì)安全。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)車(chē)輛的安全檢查基本停留在人工檢查，效率低且不易發(fā)現(xiàn)隱藏的違禁品。車(chē)底光學(xué)掃描只能發(fā)現(xiàn)車(chē)底盤(pán)貼附的危險(xiǎn)品，對(duì)隱藏于車(chē)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的則無(wú)法發(fā)現(xiàn)。警犬或是氣味提取裝置對(duì)爆炸裝置及一些爆炸物的排除可靠性也不高。國(guó)外則主要是對(duì)大型車(chē)輛、集裝箱等或采用放射性同位素或采用加速器或采用高能X 射線源進(jìn)行檢查。

因此，充分利用X 射線透射技術(shù)的高性?xún)r(jià)比，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們開(kāi)發(fā)了一款新型的適用于中小型客車(chē)的X 射線安全檢查設(shè)備。該設(shè)備采用組合式裝配，可廣泛適用于城市集會(huì)、機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站等場(chǎng)所，能夠?qū)Ψ弦蟮闹行⌒涂蛙?chē)進(jìn)行檢查。同時(shí)也減少了占地面積，降低了制作成本，并且它的單次檢查劑量以及設(shè)備的泄露劑量率也能夠達(dá)到國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，圖像分辨率達(dá)到了包裹檢查的級(jí)別。

1 技術(shù)分析

1.1 技術(shù)原理

采用X 射線透射技術(shù)的安全檢查設(shè)備工作原理是通過(guò)輸送裝置將被檢物品送入檢查通道后，X 射線源發(fā)射X 射線，X 射線穿過(guò)輸送裝置上的被檢物品，經(jīng)被檢物品吸收后，最后轟擊探測(cè)器。探測(cè)器把X 射線轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，并送到處理器做進(jìn)一步處理。

1.2 技術(shù)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)車(chē)輛進(jìn)行安全檢查的技術(shù)主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是射線源及探測(cè)器裝置運(yùn)動(dòng)型。為降低成本和占地面積，主要采用射線源側(cè)照式，被檢車(chē)輛在原地不動(dòng)，采用軌道或車(chē)載等方式使射線源和探測(cè)器裝置沿被檢車(chē)輛的車(chē)長(zhǎng)方向運(yùn)動(dòng)。期間射線源及探測(cè)器裝置采用懸臂等方式連接，以保持相對(duì)位置不變；另外一類(lèi)是射線源及探測(cè)器裝置固定不動(dòng)，由專(zhuān)門(mén)的輸送裝置將車(chē)輛經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道，使其接受由射線源發(fā)出的掃描射線，同時(shí)探測(cè)器裝置接收透過(guò)車(chē)輛的射線，以達(dá)到識(shí)別檢查車(chē)內(nèi)物品的目的。

1.3 總體技術(shù)方案

當(dāng)檢查目標(biāo)為箱式車(chē)輛所載的箱體內(nèi)物體時(shí)，側(cè)照檢測(cè)可以很好地達(dá)到目的，車(chē)身和箱體圖像自然分隔，辨識(shí)度高。而當(dāng)檢查目標(biāo)為中小型車(chē)輛時(shí)，側(cè)照檢測(cè)后各部件圖像疊加難于辨識(shí)。針對(duì)上述問(wèn)題，我們充分借鑒了現(xiàn)有貨物安檢設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，采用了射線源頂照技術(shù)，在該方式下X 射線透射方向與車(chē)身結(jié)構(gòu)相匹配，可形成高清晰度的車(chē)輛透視圖，供安保人員清晰地分辨車(chē)內(nèi)隱藏的危險(xiǎn)物品和爆炸裝置。

同時(shí)，結(jié)合實(shí)際安全檢查的需要，我們還對(duì)設(shè)備增加了高清攝像頭，對(duì)檢查的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的一一對(duì)應(yīng)。該設(shè)備的總體技術(shù)方案框圖如圖1 所示。

圖1 總體技術(shù)方案Fig.1 Technical solution

2 設(shè)備組成

由于車(chē)輛安全檢查設(shè)備檢查對(duì)象的為中小型車(chē)輛，根據(jù)我國(guó)關(guān)于車(chē)輛分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用情況，我們初步制定了該設(shè)備可檢的最大車(chē)長(zhǎng)為6米，可檢最大車(chē)重為5 噸，這些參數(shù)的設(shè)定，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

車(chē)輛安全檢查設(shè)備由前引橋、輸送系統(tǒng)、檢車(chē)通道、后引橋以及操作間和防護(hù)系統(tǒng)組成。每一部分都是采用可拆卸方式設(shè)計(jì)，便于運(yùn)輸和組裝。同時(shí)各部分都安裝有腳輪和地腳，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和移動(dòng)，且能夠很好的適應(yīng)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，做到不破壞現(xiàn)場(chǎng)，如圖2 所示[2]。

2.1 前后引橋

圖2 檢車(chē)設(shè)備示意圖Fig.2 The security inspection equipment for vehicle

前后引橋主要功能是引導(dǎo)車(chē)輛進(jìn)入或駛離輸送系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)力求簡(jiǎn)單實(shí)用。同時(shí)為了運(yùn)輸和拆裝方便，該部分設(shè)計(jì)成為左右兩部分，中間由鋼板連接的結(jié)構(gòu)。前引橋具體結(jié)構(gòu)如圖3 所示。后引橋結(jié)構(gòu)基本與前引橋一致。

圖3 前引橋結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 The structure of front ridge

2.2 輸送系統(tǒng)

車(chē)輛輸送系統(tǒng)的主要作用是將被檢車(chē)輛按照設(shè)定的速度送入檢查通道內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，我們初步擬定了以下三種方案[3～6]：

方案1：平板輸送型?；痉桨溉鐖D4 所示，主要是采用采用滾珠絲杠推動(dòng)平板前行，從而帶動(dòng)車(chē)輛勻速通過(guò)檢查通道。該方案優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)。缺點(diǎn)是所需滾珠絲杠的造價(jià)較高，所需動(dòng)力源功率也較大，且輸送系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需待被檢車(chē)輛駛離后才能后退至起始點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)高效的檢車(chē)。雖然設(shè)計(jì)時(shí)，承重鋼板采用了四邊式，但由于鋼板對(duì)X 射線的衰減作用，在成像上仍會(huì)有部分陰影，影響了圖像質(zhì)量和檢查的效果。

方案2：鏈?zhǔn)酵弦沸??；痉桨溉鐖D5 所示，采用了鏈?zhǔn)酵弦返姆椒ǎ瑢q鏈固定于車(chē)頭，牽引車(chē)身勻速通過(guò)檢查通道。同時(shí)系統(tǒng)采用導(dǎo)向軌道，引導(dǎo)車(chē)輛直線行駛。該方法的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，并且拖動(dòng)車(chē)輛時(shí)，車(chē)輛的滾動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于車(chē)輛自身的重力，所需動(dòng)力源功率也大大降低。在成像方面，導(dǎo)向軌道內(nèi)采用了槽鋼結(jié)構(gòu)，減少了對(duì)X 射線的衰減作用，使成像在方案1 的基礎(chǔ)上有了進(jìn)一步提高，圖像分辨率達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。和方案1 一樣，它的主要缺點(diǎn)是不能往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需等被檢車(chē)輛駛離后，才能退回起點(diǎn)，影響了檢查效率。

圖4 平板輸送型Fig.4 Flat conveying type

圖5 鏈?zhǔn)酵弦沸虵ig.5 Chain drag type

圖6 拖輥往復(fù)型Fig.6 Drag roller reciprocating type

方案3：拖輥往復(fù)型。在方案2 的基礎(chǔ)上，充分考慮了輸送機(jī)構(gòu)需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求，通過(guò)放置于車(chē)輪后的拖輥推動(dòng)，使車(chē)輛勻速通過(guò)檢查通過(guò)。該方案與方案2 相比，唯一的缺點(diǎn)在于由于鏈條的存在，使的圖像質(zhì)量有所下降，但并不影響檢測(cè)效果。三種方案比對(duì)如表1 所示。

表1 三種方案對(duì)比表Tab.1 Comparison of three schemes

綜合考慮，最終我們選擇了方案3 作為輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)為減小拖動(dòng)阻力，拖輥設(shè)計(jì)成輥軸和輥筒兩部分，輥軸兩端連接到兩條環(huán)形鏈條，輥筒隨車(chē)輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并推動(dòng)被檢車(chē)輛前進(jìn)。輸送系統(tǒng)導(dǎo)向槽基本結(jié)構(gòu)如圖7 所示。

圖7 導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)Fig.7 The structure of guide groove

2.3 檢車(chē)通道

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，檢車(chē)通道選用了常見(jiàn)的門(mén)字型結(jié)構(gòu)，如圖8 所示。

檢車(chē)通道包括大功率射線源、探測(cè)器陣列、門(mén)架以及其他電氣控制設(shè)備。其中射線源放置于門(mén)架的頂端，發(fā)射X 射線的方向與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方向相垂直；探測(cè)器陣列采用U 型布置，從車(chē)輛底部和兩側(cè)面接受透射的X 射線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛的扁平化掃描，提高了檢查精度。同時(shí)陣列中的探測(cè)器板均采用了高靈敏度探測(cè)器板，圖像分辨率達(dá)到了包裹級(jí)別。此外為更好的探測(cè)車(chē)內(nèi)物品的材料特性，有助于安檢員識(shí)別易燃易爆的危險(xiǎn)物品，我們還采用了雙能探測(cè)技術(shù)，即采用的每一塊探測(cè)器板都包含有低能探測(cè)通道和高能探測(cè)通道，充分保證了檢查的精準(zhǔn)度。

圖8 檢查通道Fig.8 Check passage

2.4 操作間及防護(hù)系統(tǒng)

考慮到車(chē)輛安全檢查設(shè)備的使用場(chǎng)所一般為室外環(huán)境，我們?yōu)椴僮魅藛T采用了可移動(dòng)式集裝箱房作為操作間，方便操作人員進(jìn)行操控。同時(shí)為避免設(shè)備X 射線的泄露對(duì)外部人員造成不必要的傷害，我們采用了可移動(dòng)的鉛屏風(fēng)作為防護(hù)系統(tǒng)，并將其放置于設(shè)備四周，大大降低了射線泄露的可能性，有效提高了設(shè)備的安全性和可靠性。

3 結(jié)論

該型車(chē)輛安全檢查設(shè)備作為一款新研發(fā)的采用頂照技術(shù)的X 射線安全檢查裝置，充分滿足了城市重點(diǎn)場(chǎng)所應(yīng)急安全的要求，達(dá)到了快速拆裝和運(yùn)輸、高分辨率以及低輻射量的目的，為今后城市的反恐安保又增加了一種新的利器，有效打擊了恐怖分子的囂張氣焰。

[1] 顏巧燕，刑羽.新型X 射線安全檢查設(shè)備——小型移動(dòng)背散射X射線安全檢查設(shè)備簡(jiǎn)介[J].北京：機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新2014，6.

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