地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物激光探測(cè)方案淺析

宋子良

摘 要： 由于地鐵建設(shè)受地質(zhì)條件的影響，曲線地鐵車站是一種非常規(guī)的車站形式，與常規(guī)的直線站不同，曲線車站主體結(jié)構(gòu)形式部分或全部為曲線，由于地鐵站臺(tái)屏蔽門和列車車體之間的間隙客觀存在，乘客登車過(guò)程中停留在該間隙中的情況時(shí)有發(fā)生，這給地鐵安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了潛在的隱患。針對(duì)地鐵曲線站屏蔽門與列車門之間的間隙夾人問(wèn)題進(jìn)行分析，提出激光用于對(duì)地鐵車輛與屏蔽門的間隙進(jìn)行滯留乘客的探測(cè)的屏蔽門安全防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞： 地鐵；曲線站；屏蔽門；防夾人；激光探測(cè)

隨著城市軌道交通的建設(shè)發(fā)展，屏蔽門系統(tǒng)在車站的應(yīng)用逐步趨于廣泛。其對(duì)于加強(qiáng)候車安全、規(guī)范化候車秩序、降低環(huán)控負(fù)擔(dān)等方面起到了積極作用。但屏蔽門的應(yīng)用引入了新的事故易發(fā)區(qū)，即屏蔽門與列車車體之間的區(qū)域，可稱之為“危險(xiǎn)區(qū)”，特別是曲線站屏蔽門更是危險(xiǎn)區(qū)中的“盲區(qū)”。當(dāng)乘客一旦進(jìn)入其中，而司機(jī)和站務(wù)人員又未及時(shí)發(fā)現(xiàn)而動(dòng)車時(shí)，會(huì)造成極大危險(xiǎn)。尤其在大中城市的上下班高峰期，自地鐵從開(kāi)通以來(lái)已發(fā)生多起屏蔽門與列車間隙夾人的事故，造成人民生命財(cái)產(chǎn)損失，并形成惡劣社會(huì)影響。

直線站屏蔽門的相關(guān)安全防護(hù)及檢測(cè)方式已經(jīng)健全，本文主要針對(duì)曲線站屏蔽門與列車車體之間的間隙夾人（下文中簡(jiǎn)稱為間隙夾人）情況進(jìn)行分析，通過(guò)研究現(xiàn)有的防夾人技術(shù)，分析地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物采用激光探測(cè)的方案，以提高乘客乘車安全，同時(shí)保證正常的地鐵運(yùn)營(yíng)效率。

一、間隙夾人情況

1、客流擁擠，強(qiáng)行進(jìn)入車廂后被彈回導(dǎo)致間隙夾人

2、客流擁擠，被屏蔽門或列車門夾到后逃脫而后進(jìn)入間隙導(dǎo)致夾人

3、客流一般，由于屏蔽門與列車門關(guān)門時(shí)間不合理導(dǎo)致夾人

二、現(xiàn)有的間隙防夾人對(duì)策分析

1、通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防止乘客進(jìn)入該間隙

在屏蔽門的滑動(dòng)門邊緣安裝安全擋板或者在屏蔽門靠近列車側(cè)安裝三角斜面防站立板。前者適合限界要求較寬松的線路安裝擋板后可以減小列車門與屏蔽門之間間隙降低了乘客進(jìn)入該間隙的可能性。后者對(duì)限界要求不高由于不利于乘客站立所以可防止乘客進(jìn)入該間隙。但通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式往往只能防止乘客主動(dòng)進(jìn)入間隙卻不能防止乘客被動(dòng)被擠入該間隙。甚至由于該機(jī)械結(jié)構(gòu)存在當(dāng)人站立在間隙內(nèi)時(shí)會(huì)導(dǎo)致站立不穩(wěn)如果此時(shí)列車啟動(dòng)則危險(xiǎn)性更大。

2、通過(guò)信號(hào)獲取，判斷是否有乘客進(jìn)入該間隙

在屏蔽門與列車門關(guān)閉后關(guān)于如何獲取間隙是否有人的方法目前常采用人工方式依靠司機(jī)在關(guān)門前進(jìn)行瞭望判斷可采用在站臺(tái)尾部立柱裝設(shè)軟燈管方式。這一類成本低、人工參與度高、掌握靈活但司機(jī)負(fù)擔(dān)較大，并且當(dāng)客流量大或者在曲線站臺(tái)上時(shí)該方式往往受到限制。

三、激光探測(cè)方式的方案分析

1、系統(tǒng)概況

（1）檢測(cè)原理描述

激光探測(cè)系統(tǒng)主要用于對(duì)地鐵車輛與屏蔽門的間隙進(jìn)行滯留乘客的探測(cè)。由激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)、控制主機(jī)組成。當(dāng)屏蔽門與列車門關(guān)閉時(shí)，激光發(fā)射機(jī)發(fā)射探測(cè)激光束，激光接收機(jī)接收探測(cè)激光束，如果屏蔽門與列車間空隙處，有乘客或大件物體滯留，探測(cè)激光光束被遮擋，激光探測(cè)器即會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，司機(jī)端PSL發(fā)出聲光報(bào)警，提示司機(jī)有乘客被困，通過(guò)站務(wù)人員打開(kāi)相應(yīng)屏蔽門，將被困乘客帶離，以保證旅客和車輛運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

（2）設(shè)備分布

曲線站布設(shè)方式為以直代曲，以探測(cè)全覆蓋，設(shè)備用量最小為原則（具體布設(shè)點(diǎn)位以站臺(tái)平面圖為準(zhǔn)）。上下行兩側(cè)站臺(tái)各定義為一個(gè)防區(qū)，每側(cè)站臺(tái)依據(jù)曲線度設(shè)置多組激光探測(cè)設(shè)備，每組激光探測(cè)裝置由2對(duì)（至下而上設(shè)置）JT50激光探測(cè)器組成，激光束距地面預(yù)設(shè)高度分別為250mm、500mm（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定最終高度）。曲線站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)安裝支架成對(duì)連續(xù)安裝在屏蔽門活動(dòng)門之間的門檻上，激光探測(cè)器探頭（發(fā)射頭和接收頭）最外側(cè)面不超出車輛限界。

2、具體安裝位置、安裝方式

曲線站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)安裝支架成對(duì)連續(xù)安裝在車尾屏蔽門端門外側(cè)地面、屏蔽門活動(dòng)門之間的門檻上、車頭屏蔽門端門外側(cè)地面。

3、曲線站臺(tái)設(shè)備連接示意圖

TX為激光發(fā)射機(jī)， RX為激光接收機(jī)。

4、控制流程

（1）屏蔽門閉合；

（2）激光探測(cè)控制主機(jī)讀取安全門PSL關(guān)閉鎖緊信號(hào)；

（3）激光探測(cè)控制主機(jī)為激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)供電；

（4）屏蔽門障礙物激光探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入探測(cè)工作狀態(tài)：

1）有旅客或障礙物滯留，探測(cè)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，待滯留旅客或障礙物清除，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉停止探測(cè)；

2）無(wú)旅客或障礙物滯留，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉停止探測(cè)。

（5）系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一列車的到來(lái)。

5、探測(cè)激光束高度合理性、穩(wěn)定性

（1）探測(cè)激光束間距、高度合理說(shuō)明

激光光束探測(cè)高度合理范圍根據(jù)《中國(guó)成年人人體尺寸》（GB10000-88），成年人身高為1449～1830mm，成年男子，小腿加足高為372～468mm，大腿為413～532mm。成年女子，小腿加足高為331～420mm，大腿為387～496mm。未成年人身高在1000～1400mm。目前國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域屏蔽門以及安防領(lǐng)域的人體入侵類線束防護(hù)，均依照國(guó)家人體身高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，均由地面（人體落地點(diǎn)）為基礎(chǔ)開(kāi)始依次向上設(shè)置（地面人體存在幾率為100%，高度上升后逐步下降）。結(jié)合國(guó)內(nèi)的調(diào)查以及和國(guó)內(nèi)地鐵運(yùn)營(yíng)公司的交流情況來(lái)看，激光高度設(shè)置在距站臺(tái)面300mm、600mm的高度為合理探測(cè)高度范圍，考慮鞋高約10～20mm ，同時(shí)小腿是中間段粗兩端較細(xì)，所以第一束激光束設(shè)置在250～300mm 高度探測(cè)小腿范圍；第二束激光束考慮大腿部位遮擋，則設(shè)置在500～600mm高度。由此，設(shè)置探測(cè)激光束高度為250mm，主探測(cè)成年人小腿范圍，設(shè)置探測(cè)激光束高度為500mm，主探測(cè)成年人大腿范圍，此探測(cè)范圍可覆蓋成年人臀部和大、小腿以及未成年人的腿至軀干范圍，即覆蓋人體寬范圍探測(cè)區(qū)，因此可達(dá)到安全探測(cè)效果。（根據(jù)限界做適當(dāng)調(diào)整）

（2）可靠性措施

1）激光束發(fā)射散角?。?lt;0.03°），距發(fā)射源130m處光斑直徑小于5cm，可有效避免寬光束時(shí)在地鐵車輛與屏蔽門間的多次反射而可能導(dǎo)致的漏報(bào)警。

2）激光束的光束能量集中，故可利用光功率高，能更有效的克服灰塵等帶來(lái)的衰減，有效減少誤報(bào)警；

3）激光束波長(zhǎng)單一，可有效避免其它光源（如地鐵車燈、站臺(tái)燈光等）的干擾，有效減少誤報(bào)警；

4）輔助調(diào)試工具可使調(diào)試更加精準(zhǔn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好；

5）響應(yīng)時(shí)間依地鐵使用環(huán)境在5ms-500ms之間可調(diào)整設(shè)定，系統(tǒng)功能及可靠性更好；

6）在-40°C～70°C環(huán)境溫度下正常工作；

7）抗光電磁干擾性強(qiáng)，對(duì)其它設(shè)備無(wú)干擾；

8）輸出可以為無(wú)電位觸點(diǎn)，可接入其它各種系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

四、綜述

地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物采用激光探測(cè)的方式能夠有效的降低由于駕駛員視覺(jué)盲區(qū)等人為原因造成的夾人事件，以激光探測(cè)技術(shù)手段為主的方式即降低了運(yùn)營(yíng)成本，又增加了運(yùn)營(yíng)的安全可靠性和人性化。