SKT型鐵路道口電動(dòng)欄門技術(shù)改造方案和可行性分析

邵志兵 程 飛 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司安全監(jiān)察室

SKT型鐵路道口電動(dòng)欄門具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠性強(qiáng)、操控簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于城區(qū)機(jī)動(dòng)車流量較大的主干道鐵路道口，當(dāng)前SKT型電動(dòng)欄門在管內(nèi)工務(wù)看守繁忙道口陸續(xù)安裝并投入運(yùn)用，總體效果良好，但從近年來(lái)道口現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)際情況看，還存在一些不足。2019年4月15日管內(nèi)發(fā)生一起道路交通傷害事故（以下簡(jiǎn)稱4.15事故），某工務(wù)段看守道口一輛小型貨車違法闖紅燈，搶越正在關(guān)閉的SKT型電動(dòng)欄門，越過(guò)鐵道后汽車尾部側(cè)面碰撞正在移動(dòng)的電動(dòng)欄門，造成欄門傾翻砸向道口員，致使欄門損壞、道口員受傷。本起道口交通事故雖經(jīng)交警部門認(rèn)定肇事機(jī)動(dòng)車負(fù)全部責(zé)任，但通過(guò)內(nèi)部分析認(rèn)為，電動(dòng)欄門的啟動(dòng)程序設(shè)置和操控方法還可做適當(dāng)改進(jìn)，以降低機(jī)動(dòng)車輛搶越鐵路道口的事故風(fēng)險(xiǎn)。

1 SKT型道口裝備基本情況和作業(yè)組織方式

1.1 SKT型電動(dòng)欄門基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)

SKT型鐵路道口電動(dòng)欄門采用4扇對(duì)開布局（見圖1），欄門主體為鋼管和角鋼構(gòu)件焊接而成，欄門走行部道路路面部分為無(wú)軌橡膠輪，路面以外采用輪軌導(dǎo)向定位運(yùn)行方式。欄門運(yùn)行使用三相電機(jī)蝸輪蝸桿減速器曳引驅(qū)動(dòng)，欄門運(yùn)行速度設(shè)定為1m/S?？刂品绞讲捎眠b控器遠(yuǎn)程操控和控制箱手動(dòng)操控兩種模式，可互為切換。

1.2 道口安全設(shè)備設(shè)施情況

當(dāng)前，管內(nèi)SKT型電動(dòng)欄門均設(shè)置在城區(qū)主干道鐵路道口，道路安全設(shè)施基本相同，道路中間設(shè)有上下行隔離護(hù)欄，路面標(biāo)線清晰齊全。道口安全防護(hù)設(shè)施按鐵路道口設(shè)計(jì)規(guī)范要求配置，同時(shí)還設(shè)置道路交通信號(hào)燈（符合GB14887-2016相關(guān)規(guī)定），安裝機(jī)動(dòng)車輛違法抓拍視頻監(jiān)控系統(tǒng)并與當(dāng)?shù)毓步痪块T聯(lián)網(wǎng)。道口設(shè)備和道路安全設(shè)施滿足SKT型電動(dòng)欄門使用技術(shù)條件。

圖1 當(dāng)前SKT型道口欄門列車通行時(shí)工作狀態(tài)

1.3 SKT型電動(dòng)欄門道口作業(yè)過(guò)程

管內(nèi)淮田線國(guó)慶路道口SKT型欄門（圖2）具有普遍代表性，現(xiàn)以國(guó)慶路道口為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明當(dāng)前SKT型欄門工作過(guò)程：主道口員1接到列車接近信息后，使用無(wú)線電對(duì)講機(jī)通知2、3、4位道口員出務(wù)接車，人員到崗后1位道口員操縱遙控器啟動(dòng)1-3位欄門同步關(guān)閘、2位道口員操縱遙控器啟動(dòng)2-4位欄門同步關(guān)閘，各道口員分別在欄門端部跟隨欄門移動(dòng)防護(hù)引導(dǎo)。列車通過(guò)后，1、2位道口員分別操縱遙控器開閘，鐵道兩側(cè)電動(dòng)欄門分別同步移動(dòng)退回定位，完成一次道口作業(yè)過(guò)程。

圖2 SKT型欄門同步關(guān)閘過(guò)程中車輛搶越情形

2 當(dāng)前SKT型電動(dòng)欄門運(yùn)行控制存在的不足

以淮田線國(guó)慶路道口為例說(shuō)明（圖2）：列車接近后，假設(shè)在關(guān)閘過(guò)程中，2位有機(jī)動(dòng)車輛違法搶越道口，到達(dá)4位欄門時(shí)，由于時(shí)空發(fā)生變化，4位道口通行寬度進(jìn)一步收緊變窄，移動(dòng)中的4位欄門就有可能被搶越機(jī)動(dòng)車碰撞。如果2位道口員忙于本側(cè)監(jiān)護(hù)，沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情按下停止按鈕停止欄門移動(dòng)，就可能發(fā)生道口安全事故，同理1-3位欄門存在同樣問(wèn)題。實(shí)際道口作業(yè)過(guò)程中此類險(xiǎn)情經(jīng)常出現(xiàn)，前述“4.15”道口機(jī)動(dòng)車肇事即屬這種情形。

3 改造方案

3.1 改造目標(biāo)

經(jīng)過(guò)對(duì)當(dāng)前SKT型鐵路道口電動(dòng)欄門設(shè)備運(yùn)用情況實(shí)地勘察，結(jié)合“4.15”事故教訓(xùn)，并模擬道口場(chǎng)景反復(fù)推演論證，認(rèn)為對(duì)SKT型電動(dòng)欄門運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以有效防范道口交通事故發(fā)生。具體方法是設(shè)置欄門啟動(dòng)分組延遲功能（以淮田線國(guó)慶路道口為例）：通過(guò)對(duì)欄門驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路的技術(shù)改造，使3位和4位欄門關(guān)閘運(yùn)行啟動(dòng)分別滯后于1位和2位欄門一定時(shí)間，讓1位和2位欄門先行移動(dòng)一段距離，3位和4位欄門再啟動(dòng)，使欄門關(guān)閘過(guò)程中3位和4位路面動(dòng)態(tài)寬幅分別大于1位和2位一定寬度（S），形成窄進(jìn)寬出通行條件，以便違章?lián)屧杰囕v和行人順暢通過(guò)道口（如圖3）。

圖3 設(shè)置延遲啟動(dòng)功能后機(jī)動(dòng)車搶越情形

3.2 電路設(shè)計(jì)

以淮田線國(guó)慶路道口為例，因1-3組欄門驅(qū)動(dòng)控制電路與2-4組欄門驅(qū)動(dòng)控制電路完全一致，為簡(jiǎn)化敘述，僅以2-4組欄門驅(qū)動(dòng)電路圖為例說(shuō)明。

（1）改造原理。在4位驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)（關(guān)閘）交流接觸器控制回路加裝一只通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，使4位驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閘啟動(dòng)滯后于2位驅(qū)動(dòng)電機(jī)一段時(shí)間（見圖4）。

圖4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路改造示意圖

（2）改造方法。參照《SKT型電動(dòng)欄門控制電路圖》（設(shè)備技術(shù)檔案圖紙）說(shuō)明：新增時(shí)間繼電器輸入端分別連接132線、213線，輸出端（常開觸頭）分別連接215線和KM4吸合線圈端（圖5）。

圖5 電路改造接線圖

3.3 工作原理

改造完成后（圖5），按下遙控器按鈕“2-4關(guān)”，遙控接收控制器A11-A12和A7-A8回路同時(shí)導(dǎo)通，2位欄門驅(qū)動(dòng)電機(jī)立即啟動(dòng)帶動(dòng)2位欄門關(guān)閘（此處原控制電路未做改動(dòng)）。4位欄門驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制回路（改動(dòng)部分）電流經(jīng)A7→A8→132→KT（吸合線圈）→213→QF3→122→B構(gòu)成回路。KT繼電器延遲一段時(shí)間銜鐵吸合，KT常開觸頭閉合，4位驅(qū)動(dòng)電機(jī)交流接觸器KM4控制回路導(dǎo)通，電流經(jīng)A7→A8→132→KA4/.6→214→KM3/.2→215→KT（常開觸頭）→XXX→KM4→213→QF3→122→B構(gòu)成回路，交流接觸器KM4銜鐵動(dòng)作，主觸頭閉合，4位驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，欄門關(guān)閘。按下遙控器“2-4開”按鈕，2位和4位欄門同步啟動(dòng)開閘（開閘電路未做改動(dòng)）。

3.4 施工測(cè)試

本技術(shù)改造在電氣控制箱內(nèi)即可完成，材料備品：通電延時(shí)型時(shí)間繼電器1只（具體型號(hào)可根據(jù)電氣控制箱內(nèi)安裝空間選取）、4平方絕緣銅導(dǎo)線若干。電路改造工程可委托設(shè)備供應(yīng)商售后團(tuán)隊(duì)進(jìn)行施工，也可由本單位持有《電工作業(yè)證》的電工負(fù)責(zé)施工。電氣元件布局固定和接線完成之后，調(diào)整時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)長(zhǎng)，先期設(shè)定延遲2 s。按下遙控器“2-4關(guān)”按鈕，2位欄門啟動(dòng)，4號(hào)欄門滯后2 s啟動(dòng)，欄門關(guān)閘過(guò)程中2-4位欄門動(dòng)態(tài)通行寬度相差2 m（設(shè)定欄門運(yùn)行速度1 m/s情況下）?？筛鶕?jù)道口實(shí)際通行情況對(duì)延遲時(shí)長(zhǎng)做適當(dāng)調(diào)整，也可將時(shí)間繼電器延遲旋鈕設(shè)在0位取消延時(shí)，恢復(fù)2-4組欄門原有同步啟動(dòng)功能。

4 安全性能分析

4.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)安全性能

本技術(shù)改造方案，未對(duì)欄門結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)走行系統(tǒng)進(jìn)行硬件改造，改造后的電動(dòng)欄門結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和外部尺寸與改造前沒(méi)有變化，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的牽引受力工況沒(méi)有改變、運(yùn)行速度沒(méi)有調(diào)整。因此，技術(shù)改進(jìn)后設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度、受力狀態(tài)、輪軌關(guān)系、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等均沒(méi)有變化，各項(xiàng)硬件參數(shù)與改造前完全相同，與原廠設(shè)計(jì)安全性能一致。

4.2 電路安全性能

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)主回路。電路改造部分只涉及到部分控制回路，沒(méi)有對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)主電路進(jìn)行任何改動(dòng)，電源開關(guān)、過(guò)載保護(hù)器、主控交流接觸器、電力線路容量等所有元器件均為既有裝置，原廠設(shè)計(jì)完全滿足運(yùn)行需求。

（2）電氣控制回路。本改造方案所需時(shí)間繼電器，市售合格正品均能滿足安全可靠使用要求。增加X(jué)XX號(hào)（暫未納入統(tǒng)一編號(hào)）控制回路導(dǎo)線，串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向牽引控制回路中，承載電流強(qiáng)度與串聯(lián)線路相同，因此XXX段導(dǎo)線線徑選擇與本回路導(dǎo)線一致即能滿足電流負(fù)荷需求。無(wú)須進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，即可確保電路運(yùn)行安全穩(wěn)定。

（3）觸電傷害風(fēng)險(xiǎn)。本設(shè)備技術(shù)改造所涉及的電氣元件連接固定均與箱體絕緣，控制回路電源采取隔離變壓器220 V供電，杜絕了作業(yè)人員單相觸電的可能。同時(shí)控制箱殼體接地，避免電路故障等非正常情況下的觸電傷害發(fā)生，從而確保操作者人身安全。

4.3 行車和設(shè)備安全

技術(shù)改造完成投入使用后，列車接近進(jìn)行道口作業(yè)時(shí)，電動(dòng)欄門在關(guān)閘過(guò)程中，鐵道兩側(cè)欄門保持窄進(jìn)寬出關(guān)閘動(dòng)態(tài)，有利于快速疏解搶越道口的機(jī)動(dòng)車輛，縮短機(jī)動(dòng)車輛停留道口的時(shí)間，降低了列車相撞事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)有效避免了機(jī)動(dòng)車輛碰撞電動(dòng)欄門導(dǎo)致的欄門損壞并侵入鐵路安全限界的情形，繼而保證通過(guò)列車安全。

4.4 崗位人員安全

電動(dòng)欄門實(shí)施技術(shù)改造后，仍然采取原有的作業(yè)方式，道口員在引導(dǎo)欄門關(guān)閘時(shí)與通行機(jī)動(dòng)車輛安全距離增大，從而降低了機(jī)動(dòng)車輛傷害風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)電動(dòng)欄門被撞概率降低，道口作業(yè)人員被損毀欄門砸傷的可能性減小。因此，道口員人身安全保障能力較改造之前有了顯著提高。

5 經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 改造費(fèi)用

按照本方案進(jìn)行SKT型電動(dòng)欄門技術(shù)改造，按照當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格，改造所需材料全部費(fèi)用不足100元。正常情況下，1名持證電工在當(dāng)班道口員的配合下，0.5個(gè)工作日即可完成改造和調(diào)試，因而施工費(fèi)用很低。

5.2 安全經(jīng)濟(jì)效益

避免事故發(fā)生即是最大的安全和經(jīng)濟(jì)效益，淮田線國(guó)慶路道口實(shí)施改造投入使用一年來(lái)，沒(méi)有發(fā)生機(jī)動(dòng)車輛違法搶越鐵路道口后碰撞電動(dòng)欄門事故和鐵路行車安全事故，也沒(méi)有發(fā)生道口作業(yè)員機(jī)動(dòng)車輛傷害事故。道口設(shè)備維修費(fèi)用較上年同期大幅度降低。如其他相同類型道口裝備比照本方案改造，同樣會(huì)取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

6 推廣價(jià)值

采用上述方案對(duì)SKT型鐵路道口電動(dòng)欄門進(jìn)行技術(shù)改造，不變動(dòng)主體設(shè)備結(jié)構(gòu)，安全性能可靠。具有投入資金少、施工簡(jiǎn)單、不需申請(qǐng)作業(yè)天窗等特點(diǎn)。欄門運(yùn)行參數(shù)可根據(jù)道路車流情況隨時(shí)調(diào)整，并能方便切換到原有運(yùn)行模式。道口員作業(yè)方式不變，不需經(jīng)過(guò)專項(xiàng)培訓(xùn)即可適應(yīng)崗位要求。改造后能對(duì)當(dāng)前城市鐵路道口快速疏解通行車輛、減少道口事故、保障道口作業(yè)人員安全起到重要作用，對(duì)將來(lái)道口作業(yè)組織調(diào)整、崗位縮編后降低行車安全風(fēng)險(xiǎn)同樣具有積極意義。

7 結(jié)束語(yǔ)

鐵路道口電動(dòng)欄門具有作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低、人身傷害風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)，在正線繁忙道口不具備“平改立”的條件下，實(shí)施“人改電”是一種趨勢(shì)。目前，全國(guó)鐵路正線有人看守道口一千余處，在優(yōu)化道口設(shè)備性能、減輕道口勞動(dòng)強(qiáng)度、提升道口安全等級(jí)方面大有可為。如果能針對(duì)不同道口的作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)既有道口裝備實(shí)施技術(shù)改進(jìn)，以降低行車和人身安全風(fēng)險(xiǎn)，必將產(chǎn)生很好的安全經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。