屏蔽門與列車門之間障礙物檢測系統(tǒng)分析

巴秀蓮

摘 要：鑒于在軌道交通屏蔽門與列車門之間經(jīng)常發(fā)生夾入障礙物而影響列車運(yùn)營安全的事故，現(xiàn)將目前軌道交通屏蔽門項(xiàng)目應(yīng)用的集中種障礙物檢測系統(tǒng)，如瞭望燈帶、紅外電眼、紅外光柵、激光探測、視頻自動(dòng)探測系統(tǒng)等進(jìn)行詳細(xì)分析，在設(shè)計(jì)或加裝時(shí)根據(jù)現(xiàn)場站臺的狀況，因地制宜，選擇最為合適和安全的方式進(jìn)行應(yīng)用。

1 司機(jī)瞭望燈帶

1.1工作原理

為了方便列車司機(jī)在列車車頭控制室操作列車門或在車頭PSL上操作屏蔽門前對屏蔽門與列車門之間的間隙及外部環(huán)境進(jìn)行有效無障礙觀察，在限界允許的前提下，在站臺每側(cè)的列車尾端設(shè)置“司機(jī)瞭望燈帶”。列車司機(jī)通過瞭望位于列車尾部的燈帶觀察有無障礙，如觀測到燈帶被遮擋則認(rèn)為列車與屏蔽門之間有乘客或存在障礙物，列車司機(jī)會通知站臺工作人員進(jìn)行核查處理;如果觀測到燈帶清晰完整，則認(rèn)為列車和屏蔽門之間沒有障礙，可以安全發(fā)車。

1.2裝置組成

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡單，由電源、電纜、LED燈帶、定時(shí)器、支架等組成。定時(shí)器主要用于節(jié)能，可根據(jù)列車的運(yùn)營時(shí)刻表設(shè)定時(shí)間，當(dāng)夜間列車停運(yùn)時(shí)，LED燈滅，當(dāng)列車運(yùn)營時(shí)，LED燈常亮。

2 紅外光柵探測系統(tǒng)

2.1 工作原理

紅外光柵探測系統(tǒng)主要采用紅外光束作為探測光源，在探測過程中，任何一個(gè)防區(qū)任一光束被乘客或障礙物阻擋而中斷時(shí)，接收器無法收到信號，報(bào)警器隨即發(fā)出報(bào)警信號，同時(shí)屏蔽門無法正常關(guān)閉，系統(tǒng)會在操作盤上發(fā)出聲光警報(bào)，同時(shí)向上級系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號。障礙物探測報(bào)警裝置的控制器把每個(gè)防區(qū)的檢測結(jié)果匯總成一個(gè)信號，作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入屏蔽門系統(tǒng)的安全回路。探測裝置在操作盤上設(shè)置旁路開關(guān)，系統(tǒng)在旁路狀態(tài)時(shí)，不連接屏蔽門安全回路。

2.2 系統(tǒng)組成

每套探測裝置主要由 1 臺控制器、多組紅外光柵等組成，每組光柵設(shè)置為一個(gè)防區(qū)。每組光柵由發(fā)射器、接收器、報(bào)警裝置、電纜、電源等組成，安裝在同一側(cè)站臺每節(jié)車廂對應(yīng)的屏蔽門兩端（根據(jù)站臺的直曲程度靈活增減），以檢測列車門和屏蔽門之間的間隙。

控制器是整套系統(tǒng)的信息處理中心，接收來自屏蔽門系統(tǒng)的信號，向光柵發(fā)出檢測命令并接收光柵的檢測結(jié)果、將檢測結(jié)果返回屏蔽門系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)、探測、延時(shí)、報(bào)警、事件查詢等功能，為紅外對射裝置提供電源，處理傳感器部分傳輸過來的通光/遮光信號，輸出聲光報(bào)警信號，同時(shí)提供與屏蔽門安全回路連鎖的控制信號。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用微電腦控制技術(shù)：利用微電腦的強(qiáng)大控制功能，控制激光發(fā)射器和激光接收器的工作，采用智能識別技術(shù)，避免漏報(bào)、誤報(bào)。

（2）具有自診斷功能：通過程序啟動(dòng)自診斷，自動(dòng)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確保運(yùn)行可靠性，方便維護(hù)。

（3）與安全回路的聯(lián)鎖：與屏蔽門安全回路進(jìn)行聯(lián)鎖，當(dāng)探測到有人或者物體造成遮光時(shí)，報(bào)警裝置在輸出聲光報(bào)警信號的同時(shí)，向列車發(fā)出探測結(jié)果，通過通訊，可以向 PSC 傳送障礙物的防區(qū)位置，便于司乘人員處理。

（4）具有旁路功能：在系統(tǒng)故障或檢修時(shí)，開啟旁路功能，屏蔽障礙物探測功能，不影響發(fā)車。

（5）限界要求高：每一個(gè)屏蔽門單元要有一對紅外對射裝置，且需要專門的安裝架進(jìn)行安裝，數(shù)量較多，為避免侵限，必要嚴(yán)格控制限界范圍。

（6）障礙物判斷位置不精準(zhǔn)：由于是幾道滑動(dòng)門共用一組光柵，當(dāng)此組光柵檢測到障礙物時(shí)，不能立刻精確到是具體哪個(gè)門有障礙物，需要人為判斷。

3 激光障礙物探測系統(tǒng)

3.1 工作原理

列車進(jìn)站乘客上下車結(jié)束后，把屏蔽門系統(tǒng)的“關(guān)閉且鎖緊”信號傳送給激光障礙物探測系統(tǒng)的控制器，控制器在接收屏蔽門系統(tǒng)的指令后（節(jié)點(diǎn)信號或通訊信號），控制激光發(fā)射器發(fā)出激光脈沖，如果接收器收到激光脈沖信號，就表明在此區(qū)間內(nèi)沒有障礙物，如果激光傳感器沒有收到激光脈沖信號，就表明在此區(qū)間內(nèi)有障礙軌道交通屏蔽門與列車門間縫隙障礙物探測報(bào)警裝置物。激光傳感器可以檢測到障礙物的精確位置，由控制器把障礙物的位置信息反饋到屏蔽門系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)組成

激光障礙物探測系統(tǒng)一般由 1 臺控制器以及現(xiàn)場激光檢測裝置組成。根據(jù)軌道曲率設(shè)置不同的防區(qū)，直線站設(shè)置 1 個(gè)防區(qū)，曲線站設(shè)置 2～3 個(gè)防區(qū)。每個(gè)防區(qū)包括 1～4 束激光發(fā)射、接收傳感器、對應(yīng)的各1臺發(fā)射、接收控制器。激光發(fā)射、接收傳感器分別安裝在不同高度，用來檢測不同高度的障礙物。

3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）同時(shí)具有紅外光柵探測系統(tǒng)的微電腦技術(shù)、自診斷功能、與安全回路連鎖、旁路功能等;

（2）對安裝校準(zhǔn)要求極高：列車運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)很可能導(dǎo)致發(fā)射器和接收器發(fā)生瞬間甚至穩(wěn)態(tài)配準(zhǔn)故障，運(yùn)行穩(wěn)定性不高。

4 激光雷達(dá)視頻探測系統(tǒng)

4.1工作原理

激光雷達(dá)發(fā)射與接收一體，實(shí)現(xiàn)立體掃描，采用激光飛行時(shí)間測量法，由激光雷達(dá)發(fā)射脈沖束，照射到檢測物后反射回到激光雷達(dá)，通過測量時(shí)間差計(jì)算出與物體之間的距離。通過不同傾斜角度的棱鏡高速旋轉(zhuǎn)，將光束分成幾個(gè)掃描面，每處激光雷達(dá)探測器裝置內(nèi)置攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每道滑動(dòng)門與車門之間間隙的實(shí)際情況，當(dāng)激光探測器檢測出障礙物報(bào)警時(shí)，可通過站臺兩側(cè)端門顯示屏、設(shè)備室顯示端查看視頻，以便人工輔助判斷是否屬于誤報(bào)。

4.2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)雷達(dá)（內(nèi)置攝像頭）、端門顯示盤及工控機(jī)、“報(bào)警清除”和“總旁路/自動(dòng)”按鈕，“電源指示燈”、“報(bào)警指示燈”、設(shè)備房控制機(jī)等。

雷達(dá)安裝于滑動(dòng)門正中上方的梁下，通過膨脹螺絲固定雷達(dá)支架支架與雷達(dá)之間加有絕緣塊。

端門顯示盤用于發(fā)車終端顯示以及公共區(qū)域報(bào)警信息顯示，安裝在設(shè)備房外墻上，它可精確顯示到具體哪一道門報(bào)警，故障信息與報(bào)警視頻也可即時(shí)顯示，可使站臺工作人員更直觀的判斷異常所在。

配置工控機(jī)，報(bào)警時(shí)視頻通過網(wǎng)線將雷達(dá)對應(yīng)門單元報(bào)警的視頻信號傳到端門顯示器，供司機(jī)查看。

4.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）同時(shí)具有紅外光柵探測系統(tǒng)的微電腦技術(shù)、自診斷功能、與安全回路連鎖、旁路功能等;

（2）不受限界限制，尤其對于A型車、B型車均可滿足的站臺特別適用。

（3）障礙物判斷精準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)檢測到障礙物后，在端門顯示盤上能夠立即查看到具體門的位置。

5 視頻障礙物探測系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)原理

視頻障礙物探測系統(tǒng)是將攝像頭放置在屏蔽門和列車門之間的每個(gè)間隙頂部，自動(dòng)探測屏蔽門和列車門之間殘留的異物，一旦檢測到卡在屏蔽門和列車門之間的異物，相關(guān)的監(jiān)控觸摸屏和自動(dòng)門門燈就會發(fā)出報(bào)警信號，向列車司機(jī)和車站工作人員通知危險(xiǎn)情況，并且列車司機(jī)可以通過顯示在觸摸屏上的視頻圖像來確認(rèn)，及時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)，保證列車和乘客安全。

同時(shí)，該檢測系統(tǒng)的檢測信號被接入屏蔽門安全回路中，這樣使得在排除異物之前不允許列車離開。為方便維修和檢測，該系統(tǒng)還具有旁路功能，可根據(jù)實(shí)際需要與屏蔽門安全回路分開。

5.2系統(tǒng)組成

每一套系統(tǒng)都有一組網(wǎng)絡(luò)攝像頭、站臺門監(jiān)視器、設(shè)備房控制箱等。

5.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）同時(shí)具有紅外光柵探測系統(tǒng)的微電腦技術(shù)、自診斷功能、與安全回路連鎖、旁路功能等;

（2）頂置式安裝檢測面廣：該系統(tǒng)可以檢測到兩門間隙內(nèi)的所有范圍，檢測全面，安全性高。

（3）不受限界影響：視頻探測器安裝在混凝土頂梁的下部，它避免了限界影響，受環(huán)境因素也較小。

（4）方便司機(jī)查看并操作：司機(jī)會在端門的監(jiān)視器上方便的查看有兩門之間的間隙內(nèi)有無障礙物。

（5）對現(xiàn)場環(huán)境和后臺算法要求較高：在檢測過程中，要考慮到誤報(bào)的情況，因障礙物的種類、大小、體積、厚度等不同，要求后臺算法精準(zhǔn)，盡可能排除掉不必要的障礙物報(bào)警。

6 結(jié)語

隨著地鐵線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，地鐵站的類型也直曲不一，并且曲線站類型越來越多，屏蔽門與列車門之間的安全問題更為突出，在加裝或設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)一定考慮現(xiàn)場的情況，選擇一種對運(yùn)營最為安全、可靠的障礙物探測裝置，以滿足安全運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]侯欣然，王楚涵，張九零.地鐵屏蔽門事故分析及風(fēng)險(xiǎn)控制研究[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，01：103-106.

[2]趙曉明.A研究所地鐵屏蔽門項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析及控制策略[D].鄭州大學(xué)，2011.

[3]凌人.寧波地鐵1號線屏蔽門項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2013.