地鐵屏蔽門激光掃描異物檢測方法研究

姜翼

摘? ?要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，各省主要城市逐漸開展地鐵建設(shè)的新高潮，但屏蔽門作為站臺(tái)區(qū)域的主要安全防護(hù)設(shè)備，其穩(wěn)定性和安全性對(duì)地鐵正常運(yùn)營有非常重要的影響。激光掃描異物檢測的研究可有效獲得地鐵列車與屏蔽門的間隙是否存在遺留異物或者夾人，從而避免影響地鐵正常運(yùn)營或者人體傷害，并分析激光掃描異物檢測的設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：地鐵屏蔽門? 激光掃描? 安全防護(hù)

中圖分類號(hào)：U23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（c）-0065-02

在地鐵站臺(tái)安裝屏蔽門是地鐵建設(shè)發(fā)展的方向，屏蔽門將站臺(tái)和列車運(yùn)行區(qū)域隔開，通過控制系統(tǒng)控制其自動(dòng)開啟，不但可以為候車乘客提供可靠的安全保障，而且能將候車空間與隧道空間隔開，降低噪音，集安全、環(huán)保、節(jié)能為一體，為乘客營造舒適的候車環(huán)境。

隨著地鐵乘坐人員數(shù)量的不斷增加，地鐵在運(yùn)行過程中的安全性問題就顯得十分的突出，現(xiàn)階段屏蔽門系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要求門體的安裝位置需要滿足車輛限界，這導(dǎo)致了屏蔽門與車體之間的間隙理論寬度為100～440mm，由此在列車門和屏蔽門關(guān)閉后形成了一個(gè)不安全的封閉空間，極端情況下此封閉空間足夠容下體型瘦弱的成人或者兒童，如果乘客被夾在屏蔽門與列車車體之間，存在安全事故隱患?，F(xiàn)階段采用人工干預(yù)手段容易造成壓車影響運(yùn)營效率，鑒于此有必要開發(fā)一套激光掃描異物檢測設(shè)備滿足當(dāng)前突出問題。

1? 地鐵屏蔽門激光掃描異物檢測設(shè)計(jì)原理及方案

1.1 設(shè)計(jì)工作原理

激光掃描異物檢測裝置集探測、報(bào)警、顯示及數(shù)據(jù)交換于一體，真正實(shí)現(xiàn)屏蔽門與列車之間無死角動(dòng)態(tài)立體探測，采用的激光雷達(dá)安全等級(jí)為一級(jí)，發(fā)射紅外激光人眼看不見，可以直視不會(huì)有任何安全問題，不會(huì)對(duì)旅客及司機(jī)產(chǎn)生干擾，也不會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。

激光雷達(dá)掃描儀采用脈沖飛行時(shí)間法（TOF，time-of-flight）基于激光脈沖測距的方式獲取被測物體距離。對(duì)目標(biāo)物體發(fā)射激光脈沖進(jìn)行探測，脈沖在目標(biāo)表面發(fā)生反射，再由接收器對(duì)回波光信號(hào)進(jìn)行探測。設(shè)測量脈沖從系統(tǒng)到目標(biāo)來回往返飛行時(shí)間Δt，根據(jù)傳輸介質(zhì)中的光速c，可以得到目標(biāo)距離R為

激光雷達(dá)掃描儀發(fā)射的紅外激光束的方向性極好，光斑發(fā)散小因此光能集中，傳輸效率非常高。在發(fā)射功率相同的條件下，激光功率密度是紅外對(duì)射探測器功率密度的數(shù)百倍，而且不受背景、溫度等環(huán)境影響。脈沖激光被一組旋轉(zhuǎn)棱鏡分散為一個(gè)扇面，最終形成4條掃描光幕，每條光幕為16377道光束/s，保證無盲區(qū)監(jiān)測，因此可檢測到最小直徑尺寸30mm的物體。

1.2 系統(tǒng)組成

激光掃描異物檢測系統(tǒng)主要由激光雷達(dá)掃描儀、激光雷達(dá)控制器、控制柜和顯示控制終端組成。當(dāng)運(yùn)營車輛進(jìn)站，激光掃描檢測裝置自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)判別進(jìn)站車輛編組數(shù)，系統(tǒng)檢測到屏蔽門關(guān)閉后，進(jìn)入檢測模式如果激光雷達(dá)掃描儀在設(shè)定區(qū)域及時(shí)間內(nèi)檢測到物體（有?？苛熊嚨钠帘伍T部分工作），如滿足判定條件將觸發(fā)報(bào)警，被報(bào)警屏蔽門狀態(tài)將傳輸終端控制器顯示屏上，轉(zhuǎn)入人工干預(yù)，可有效避免誤報(bào)同時(shí)提高運(yùn)營效率。

1.3 實(shí)驗(yàn)安裝

考慮地鐵車輛限界和檢測掃描范圍要求，激光雷達(dá)掃描儀一般安裝在屏蔽門上部頂箱位置，處于地鐵車輛軌行區(qū)域。地鐵屏蔽門的滑動(dòng)門寬2m，激光雷達(dá)掃描角度48°，可計(jì)算得出雷達(dá)位置至少高于滑動(dòng)門頂部900mm才能保證全部覆蓋門的區(qū)域。由于安裝誤差及冗余，實(shí)際安裝距站臺(tái)地面高度大于3000mm才可保證100%覆蓋屏蔽門。

取3000mm安裝高度計(jì)算，我們可以得到如圖1所示的掃描范圍。根據(jù)這個(gè)范圍我們可以設(shè)定深色區(qū)域?yàn)榉雷o(hù)區(qū)域。

激光雷達(dá)掃描儀不受環(huán)境光線影響，抗干擾能力強(qiáng)，可判斷闖入物的尺寸，屏蔽飛蟲干擾減少誤報(bào)。通過在國內(nèi)地鐵某站臺(tái)的進(jìn)行現(xiàn)場安裝與實(shí)驗(yàn)，已累計(jì)記錄通過車輛93218臺(tái)次且設(shè)備運(yùn)行良好，誤報(bào)率為0。

2? 地鐵屏蔽門激光掃描異物檢測注意事項(xiàng)

由于激光掃描異物檢測系統(tǒng)還沒有進(jìn)行大規(guī)模推廣，目前只是進(jìn)行了試驗(yàn)站的安裝測試，為保證地鐵安全、正點(diǎn)運(yùn)營，因此對(duì)本系統(tǒng)在可靠性和安全性方面提出了更高的要求，在安裝操作上需考慮以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。

2.1 安裝穩(wěn)定性問題

激光雷達(dá)掃描儀安裝在屏蔽門頂箱門機(jī)梁或固定架上，采用剛性連接及避震措施，防止列車通過引起的震動(dòng)、風(fēng)壓等原因?qū)е录す饫走_(dá)掃描儀位置變動(dòng)引起掃描范圍的變化而誤報(bào)警。

2.2 報(bào)警信號(hào)旁路問題

當(dāng)激光雷達(dá)掃描儀或控制器由于自身設(shè)備故障、信號(hào)傳輸?shù)葐栴}發(fā)生誤報(bào)警時(shí)，運(yùn)營人員在確認(rèn)安全后，可通過旋轉(zhuǎn)控制箱上異物報(bào)警檢測開關(guān)至“旁路”，將整側(cè)報(bào)警信號(hào)旁路，優(yōu)先保證列車通行后，再安排人員進(jìn)行檢修。

2.3 顯示終端可視化問題

顯示控制終端采用可觸摸液晶顯示器設(shè)備，通過顯示器運(yùn)營人員可清晰看到每道滑動(dòng)門的工作狀態(tài)，便于直接處理出現(xiàn)異物報(bào)警門體。

3? 結(jié)語

綜上所述，地鐵屏蔽門由于使用環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常面臨各種突發(fā)情況的發(fā)生，為避免屏蔽門與車體之間的間隙遺留異物或乘客被夾在屏蔽門與列車車體之間，從而進(jìn)行激光掃描異物檢測的研究，提高異物檢測的精度及較少的誤報(bào)警，保證地鐵更安全更可靠的運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)

[1] 黎卓虹.屏蔽門防夾人激光探測裝置安裝方案探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（19）：46-47.

[2] 朱寧.地鐵屏蔽門激光防護(hù)方案研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（19）：23-25.

[3] 王炯.城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門與列車間隙安全探測系統(tǒng)[J].城市軌道交通研究，2013（10）： 113-116.

[4] 黃華文，劉偉銘，李軍，等.地鐵屏蔽門與車門間異物自動(dòng)檢測技術(shù) [J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2015（12）：62-65.