EN 14752標準應(yīng)用簡析

袁 娜 汪承然

（南京康尼電子科技有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

近年來，高速鐵路與城市軌道交通發(fā)展迅速，鐵路車輛逐漸融入人們的日常生活和工作當中，其安全性、可靠性以及便捷性對人們更為重要。作為客運車輛的關(guān)鍵子系統(tǒng)部件，車門是乘客上下列車的安全保障。為此，歐洲標準委員會（CEN）針對車門系統(tǒng)制定了嚴格的技術(shù)標準EN 14752，規(guī)范和保證車門系統(tǒng)在列車運行、乘客出入時的安全，同時為行動不便的乘客提供使用便利。該標準適用于所有新設(shè)計的鐵路客運車輛的車門系統(tǒng)（例如有軌電車、地鐵、近郊鐵路干線和高速客運列車）。在合理可行的情況下，該標準也同樣適用于車輛正在翻新的車門系統(tǒng)[1-3]。

1 EN 14752 標準的版本

EN 14752 標準共發(fā)布了3 個版本，分別于2005 年、2015年和2019 年頒布實施，見表1。該標準在不斷完善車門系統(tǒng)安全性規(guī)定的同時，也在補充吸納新技術(shù)，為乘客提供更為可靠舒適的乘車體驗。

表1 EN 14752 標準各版本發(fā)布狀態(tài)一覽表

2 主要技術(shù)內(nèi)容變化說明

2015 版本在2005 版本的基礎(chǔ)上針對車門按鈕和關(guān)閉力等項點進行了修訂，并結(jié)合車門的實際應(yīng)用需求，新增了對車門坡道、踏板和非接觸式障礙檢測裝置的要求。2019 年發(fā)布的最新版本則主要在2015 版的基礎(chǔ)上細化了對部分車門功能在檢驗測試過程中的驗證要求。

2.1 把手

2005 版本要求每個車門通道應(yīng)配備1 個把手，當車輛?？吭诘驼九_時，起到輔助乘客上車的作用。把手位置應(yīng)位于車輛內(nèi)部，要求靠近門扇或車門入口，方便乘客抓握[1]。隨著站臺建設(shè)的不斷完善，低站臺逐漸減少，2015 版本取消了每個車門都需要配備把手的強制規(guī)定[2]。

2.2 車門按鈕

為了方便乘坐輪椅的乘客操作車門按鈕，2015 版本更新了對車門按鈕安裝位置的要求，車門外側(cè)按鈕的安裝高度由距車輛地板表面1.0 m～1.4 m 降低至0.8 m～1.2 m，而內(nèi)側(cè)按鈕則由1.0 m～1.4 m 降低至0.8 m～1.1 m。

同時，2015 版本新增了對車門按鈕燈光警示的建議，用作設(shè)計參考但并不強制要求。該標準建議車門按鈕應(yīng)設(shè)置合理的紅色和綠色指示燈，為乘客提供燈光警示，提示當前車門的運行狀態(tài)。車門按鈕的紅色和綠色指示燈被點亮后，其照明區(qū)域須有明顯變化，避免混淆[2]。圖1 為標準中提供的指示燈照明區(qū)域設(shè)計參考，可以將綠色指示燈設(shè)置在按鈕外圈，紅色指示燈設(shè)置在按鈕內(nèi)圈，或者將綠色指示燈設(shè)置在按鈕上半部分，紅色指示燈設(shè)置在按鈕下半部分，區(qū)分照明區(qū)域。

圖1 照明區(qū)域

紅色指示燈和綠色指示燈須由車門控制系統(tǒng)獨立控制。對于未被釋放的車門，所有指示燈均不得點亮；對于已經(jīng)釋放的車門，綠色指示燈應(yīng)持續(xù)點亮，提示乘客此時車門允許被打開。如果車門控制系統(tǒng)接收到車門按鈕的操作信號后，車門開始打開，車門開啟過程中，綠色指示燈應(yīng)以1 Hz～2 Hz頻率不斷閃爍。如果車門按鈕的操作信號未被車門控制系統(tǒng)接受（例如，在車門未被釋放時操作了車門按鈕），紅色指示燈應(yīng)保持點亮至少1 s 或持續(xù)至按鈕操作結(jié)束，以此提示乘客該次操作是無效的。當車門退出服務(wù)時，紅色指示燈應(yīng)持續(xù)點亮[2]。

2019 版本將上述車門按鈕燈光警示的建議改為強制要求，規(guī)定所有車門按鈕必須完全滿足。2019 版本還針對開門用途的車門按鈕新增了功能激活限制條件，規(guī)定車門控制系統(tǒng)在收到集控關(guān)閉信號時，屏蔽車門按鈕開門的功能[3]。

2.3 可靠性、可用性、可維護性、安全性（RAMS）

2005 版本僅規(guī)定在車門系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)過程中，必須按照EN 50126 的指導(dǎo)方針完成RAMS 分析[1]。2015 版本結(jié)合RAMS 的相關(guān)標準，在2005 版本的基礎(chǔ)上增加了基于故障樹分析（FTA）的要求。通過故障樹的推導(dǎo)，對涉及車門安全的頂層故障事件進行定量分析，系統(tǒng)、直觀地定位導(dǎo)致車門故障的所有事件，繼而針對分析結(jié)果進行設(shè)計優(yōu)化和風險規(guī)避。標準規(guī)定了車門系統(tǒng)的故障樹分析應(yīng)至少涵蓋8 項頂層事件：1）車輛速度≥3 km/h 時車門被打開。2）車輛速度≥3 km/h 時,踏板或任何半自動坡道被打開。3）車門被緊急解鎖時,相鄰的兩扇車門無法手動或自動同時打開。4）遠離站臺的車門被打開（包括車門位置無站臺、車門位于短距離站臺之外和車門位于非站臺側(cè)的情況）。5）車門打開時，接收到“關(guān)閉并鎖閉”信號。6）踏板打開時接收到“關(guān)閉并鎖閉”信號。7）車門安全聯(lián)鎖回路閉合，但規(guī)定尺寸的障礙物塊未被檢測到。8）在踏板或任何半自動坡道關(guān)閉的情況下，錯誤檢測到車門狀態(tài)為打開并允許執(zhí)行開門（存在乘客跌落軌道的風險）。

此外，2015 版本還定義了車門安全的分析規(guī)則，規(guī)定車門機械部分，應(yīng)結(jié)合理論計算以及靜態(tài)/動態(tài)測試方法進行定性分析；軟件部分應(yīng)采用符合EN 50128 規(guī)定的定性分析；車門控制部分則應(yīng)采用基于FTA 的定量分析[2]。

2.4 手動、半自動踏板或坡道

目前，手動、半自動踏板或坡道在車輛停站后鋪設(shè)在站臺間隙，為上下車行動不便的乘客提供便捷的助力。2015 版本針對踏板或坡道，細化了設(shè)計要求。規(guī)定乘客上下車時可直接接觸的踏板或坡道表面必須進行防滑處理，其有效通過寬度不得小于760 mm。當踏板或坡道的有效通過寬度不足900 mm 時，踏板或坡道兩側(cè)必須增加高度為50 mm 的凸臺，用于乘客上下車時限制行李箱及輪椅輔助輪的運動，避免滑出踏板或坡道，造成跌落事故。承重方面，踏板或坡道必須具備不低于3 000 N 的垂直承載能力，并在以踏板或坡道中心為基準660 mm×660 mm 的區(qū)域內(nèi)均勻施加3 000 N 壓力進行驗證。此外，出于車輛運行安全考慮，在踏板或坡道未被收回時，禁止車輛啟動，通過車輛安全聯(lián)鎖回路來監(jiān)控踏板或坡道是否已經(jīng)收回，在踏板或坡道未收回時，斷開車輛牽引[2]。

2.5 關(guān)閉力

為了防止乘客或行李被困于正在關(guān)閉的車門中間，車門應(yīng)具備防擠壓功能。從2005 版本開始就明確了對車門防擠壓功能及其關(guān)閉力的要求。當車門前緣觸碰到障礙物時，應(yīng)夾持障礙物一定時間，并施加與關(guān)閉方向相同方向的力，然后車門應(yīng)打開一定距離并再次關(guān)閉。關(guān)閉力的峰值和有效值定義如下：峰值Fp是脈沖持續(xù)時間內(nèi)關(guān)閉力的最大值，有效值Fe是脈沖持續(xù)時間內(nèi)關(guān)閉力的積分平均值。有效值可以通過公式（1）進行計算。

式中：t1為關(guān)閉力超過50 N 的靈敏度閾值時間點，t2為關(guān)閉力降低至50 N 以下的閾值時間點，T為t1與t2時間點之間的時間長度，為脈沖持續(xù)時間，如圖2 所示。

圖2 關(guān)閉力曲線

根據(jù)標準要求，關(guān)閉力峰值應(yīng)不大于300 N，在首次關(guān)門過程中的關(guān)閉力有效值應(yīng)不大于150 N，第二次關(guān)門過程的有效值應(yīng)不大于200 N[1]。2015 版本結(jié)合鐵路客運車輛實際運營情況，修訂了對于車門關(guān)閉力的要求，刪除了對關(guān)閉力有效值的要求，僅明確了對關(guān)閉力峰值要求，在不同的車門通過寬度位置，關(guān)閉力峰值應(yīng)不超過圖3 中規(guī)定的曲線數(shù)值。同時，2015 版本調(diào)整了靈敏度閾值力的大小，由50 N 調(diào)整為100 N。

圖3 中，曲線1 為標準關(guān)閉力峰值曲線，作為對所有車門的通用要求。曲線2 為備選曲線，僅用于部分高客流量的線路，但考慮到曲線2 所允許的關(guān)閉力峰值更大，標準要求在使用該曲線之前，必須對其運營安全進行充分地評估[2]。2019 版本增加了對曲線1 和曲線2 切換的應(yīng)用要求，規(guī)定乘務(wù)人員可以根據(jù)實際客流狀態(tài)調(diào)整車門關(guān)閉力，在曲線1 和曲線2 之間進行切換選擇[3]。

圖3 關(guān)閉力峰值曲線

2.6 動能

車門在關(guān)閉中具備一定的動能，其大小與車門運動速度和車門重量成正比，動能太大可能導(dǎo)致車門在觸碰到乘客或行李時造成撞擊傷害。因此，從2015 版本開始，對車門關(guān)閉過程中的動能大小進行了明確的規(guī)定，要求車門在整個關(guān)門運動過程中的最大能量不能超過20 J。該標準的附錄中詳細列舉了不同形式車門的動能計算公式，通過代入車門關(guān)閉運動過程中的最大速度、車門質(zhì)量和傳動效率等參數(shù)即可計算出車門關(guān)閉過程中的最大動能[2]。

2.7 非接觸式障礙檢測

隨著科技的進步，車門檢測障礙物的方式也不斷增多，2015 版本開始將新興的非接觸式障礙檢測功能納入標準范疇，充分結(jié)合對乘客、行李、輪椅及嬰兒車的檢測需要，對非接觸式障礙檢測裝置的安裝位置及檢測范圍進行了定義[2]。

2.8 防拖拽

車門防拖拽功能在2015 版本中首次引入，該功能要求車輛?？吭谡九_或車輛啟動但未完全離開站臺時，應(yīng)能識別障礙檢測功能未檢測到的小型障礙物（例如乘客衣角、包帶等），進而切斷車門安全聯(lián)鎖回路，斷開車輛牽引控制。該功能可以在乘客被困車門時阻止車輛運行，避免乘客被車輛拖拽導(dǎo)致人身傷害。2015 版本標準規(guī)定，通過模擬車輛靜止時的靜態(tài)測試和模擬車輛運動時的動態(tài)測試來驗證車門防拖拽功能。按照測試流程，應(yīng)首先驗證靜態(tài)條件下的功能性，如果靜態(tài)測試符合要求，可認為車門防拖拽功能正常，如果靜態(tài)測試不符合要求，則進行動態(tài)測試，在動態(tài)測試合格后可以認為車門防拖拽功能正常。測試時，測試工具應(yīng)使用70 邵氏硬度A 的橡膠條，尺寸為300 mm×30 mm×5 mm（長×寬×高），橡膠條末端固定有直徑為10 mm 的圓柱形金屬塊[2]。2019 版本在2015 版本的基礎(chǔ)上，對測試物體末端固定的圓柱形金屬塊尺寸進行了調(diào)整，直徑由10 mm 改為20 mm[3]。通過增大末端金屬塊尺寸，使測試物體可以更準確地模擬被困在車門內(nèi)的乘客衣角和包帶等小型障礙物，使驗證過程更貼合實際情況。

2.9 聲音報警

2005 版本中要求車門應(yīng)配有聲音報警裝置，用于警示乘客車門的打開和關(guān)閉狀態(tài)。聲音報警裝置應(yīng)在車門被授權(quán)打開或車門即將關(guān)閉時發(fā)出鳴響。標準推薦關(guān)門報警使用的頻率為 1 900 Hz，開門報警頻率僅要求與關(guān)門報警不同，未做具體規(guī)定。聲音報警的聲壓等級由具體車門技術(shù)規(guī)范定義[1]。

2015 版本開始對聲音報警裝置的聲音頻率和聲壓等級進行了更為細致的規(guī)定，同時增加了對聲音報警裝置安裝位置的具體要求。新版本中要求關(guān)門報警應(yīng)使用1 850 Hz～1 950 Hz 的快速脈沖音順次發(fā)出，從車門關(guān)閉前2 s 持續(xù)至車門完全關(guān)閉；開門報警應(yīng)使用2 150 Hz～2 250 Hz和1 710 Hz～1 810 Hz 連續(xù)脈沖雙音，在車門被授權(quán)釋放后即開始鳴響并保持5 s 或持續(xù)至車門開始運動后3 s。對聲音報警裝置的聲壓等級要求分為2 種：1）對固定聲壓等級的裝置的要求為聲壓LAeq,t應(yīng)滿足70 dB（A）～76 dB（A）。2）對自適應(yīng)聲壓等級裝置的要求為自適應(yīng)裝置的聲壓等級可隨周圍環(huán)境噪聲等級自動調(diào)節(jié)，聲壓LAeq,t應(yīng)滿足高于環(huán)境噪聲50 dB～10 dB，但最大不可超過70 dB（A）～76 dB（A），最小不得低于50 dB（A）[2]。

3 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

EN 14752 中規(guī)定了加入歐洲標準化委員會的成員國都必須使用該標準作為其國家標準，成員國有義務(wù)遵循并實施標準中的所有條款，截至2019 年最新版本標準發(fā)布，成員國包括法國、德國、意大利和西班牙等33 個歐洲國家。由于2019 版本發(fā)布時間較短，各國的車輛制造商對該標準尚處于研究升級階段，因此其車門系統(tǒng)的設(shè)計參考標準多數(shù)仍然以2015 版本為準，僅小部分新造鐵路車輛車門系統(tǒng)開始嘗試采用最新版本的標準，因此2019 版本預(yù)計需要1 a～2 a的過渡期才能被廣泛使用。

國內(nèi)鐵路車輛的大規(guī)模發(fā)展集中于近10 a～15 a，目前國內(nèi)已投入運營的大多數(shù)鐵路車輛車門使用的仍然是2005 版本標準。但隨著新一批鐵路車輛應(yīng)用需求的到來，國內(nèi)車輛制造廠商對車門系統(tǒng)的要求也開始逐漸向2015 和2019 版本轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語

目前國內(nèi)外鐵路行業(yè)發(fā)展迅猛，鐵路車輛在城市交通系統(tǒng)占比逐年遞增，應(yīng)用規(guī)模日趨增長。鐵路車輛的標準化工作也在加速推進，對應(yīng)的標準體系日臻完善。車門系統(tǒng)作為鐵路車輛的重要子系統(tǒng)部件，對其安全性、可靠性和乘客應(yīng)用便捷性的要求勢必越來越高，因此在車門系統(tǒng)的設(shè)計和制造過程中，應(yīng)充分參考最新標準規(guī)定，結(jié)合設(shè)計和使用需求，保證車門系統(tǒng)在車輛使用運營過程中表現(xiàn)良好。