地鐵列車通道門防護(hù)裝置設(shè)計(jì)

劉繼成 肖杰 鄧永果 周慧紅 康婕 鄧捷

摘要 地鐵列車運(yùn)行中駕駛室的空間安全是城市軌道交通運(yùn)營十分重視的問題，如何進(jìn)一步提高列車在運(yùn)行過程中駕駛室的安全保障是一項(xiàng)值得研究的實(shí)踐問題。通過對成都地鐵現(xiàn)有12條地鐵線路列車通道門鎖閉與開啟方式進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)通道門易被通用四角鑰匙開啟，同時(shí)存在司機(jī)離開后未及時(shí)關(guān)閉通道門導(dǎo)致無關(guān)人員進(jìn)入到駕駛室內(nèi)的安全隱患。該研究提出通過加裝門禁系統(tǒng)、自動(dòng)回彈關(guān)門裝置、遠(yuǎn)端開門裝置，修改HMI、CCTV、PIDS等系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)權(quán)限開門、自動(dòng)關(guān)門、遠(yuǎn)端開門、門狀態(tài)檢測及HMI顯示、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能，解決無關(guān)人員輕易進(jìn)入駕駛室的安全隱患，提高了地鐵列車駕駛室的安全保障等級，對國內(nèi)其他地鐵列車通道門改造提供一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 地鐵列車;通道門;門禁系統(tǒng);安全運(yùn)行

中圖分類號(hào) U298.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）01-0075-04

0 引言

城市軌道交通（以下簡稱城軌交通）作為現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，是城市公共交通的骨干和樞紐，是改變城市格局、重塑經(jīng)濟(jì)地理、集聚人流物流的重要?jiǎng)恿?，是解決大城市病、建設(shè)綠色城市的有效途徑。截至2020年底，中國大陸（不含港澳臺(tái)）共有45個(gè)城市開通城軌交通運(yùn)營線路244條，運(yùn)營線路總長度7 969.7 km。其中，地鐵運(yùn)營線路6 280.8 km，占比78.8%;其他制式城軌交通運(yùn)營線路1 688.9 km，占比21.2%。2020年城軌交通新增運(yùn)營線路長度1 233.5 km。截至2020年底，共有65個(gè)城市的城軌交通線網(wǎng)規(guī)劃獲批（含地方政府批復(fù)的21個(gè)城市），其中，城軌交通線網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃在實(shí)施的城市共計(jì)61個(gè)，在實(shí)施的建設(shè)規(guī)劃線路總長7 085.5 km（不含已開通運(yùn)營線路）[1]。

城軌交通已成為解決城市擁堵的主要途徑，截至2020年底，地鐵運(yùn)營線路在所有已開通城軌交通制式中占比高達(dá)78.8%，如何更好更完善的保障列車的安全運(yùn)行和乘客的人身安全成為重要的研究方向。通過對成都地鐵列車的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)除9號(hào)線外的所有列車兩端駕駛室均有一扇連通客室的門，稱為通道門（間壁門或端門）。目前的通道門采用機(jī)械鎖或電子鎖，其共同特點(diǎn)是都能夠從客室側(cè)通過四角鑰匙開啟。在國內(nèi)外軌道交通行業(yè)發(fā)展初期，采用四角鑰匙開啟的四角鎖因結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、安全性相對較高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于列車車門、柜體等部件的鎖閉，并一直沿用至今。當(dāng)時(shí)四角鎖安全性相對較高，是因?yàn)樗慕氰€匙還不能被輕易獲取。但隨著生產(chǎn)制造技術(shù)和物流交易模式的逐步發(fā)展，目前的四角鑰匙通用性顯著增強(qiáng)，在線上或線下門店就能輕易買到，因此四角鎖的安全性正不斷降低。目前軌道交通行業(yè)、水利水電行業(yè)、信息通信行業(yè)仍在大量使用四角鎖，并且未加裝安全防護(hù)裝置。因此為了提高設(shè)備和相關(guān)人員的安全性，有必要深入探討和研究地鐵列車通道門的鎖閉與開啟方式，加裝安全性能更高的通道門防護(hù)裝置。

1 成都地鐵列車通道門現(xiàn)狀

地鐵列車通道門位于帶司機(jī)室的車廂，通道門為手動(dòng)折頁門，向客室內(nèi)打開。通道門在駕駛室內(nèi)側(cè)有門把手，通過旋轉(zhuǎn)門把手開啟通道門，當(dāng)然也有二級鎖閉裝置進(jìn)行反鎖，防止誤操作開啟通道門[2]。

通道門的作用主要有三點(diǎn)：一是方便司機(jī)在某些特定情況下從駕駛室進(jìn)入客室或從客室進(jìn)入駕駛室;二是用于分隔駕駛室和客室，防止無關(guān)人員在列車運(yùn)行過程中進(jìn)入駕駛室，為列車司機(jī)創(chuàng)造一個(gè)沒有干擾的獨(dú)立工作空間;三是在緊急情況下，司機(jī)可以打開通道門，讓乘客進(jìn)入駕駛室，通過緊急疏散門或駕駛室車門離開列車。

成都地鐵1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線、4號(hào)線、17號(hào)線、18號(hào)線列車通道門采用機(jī)械鎖鎖閉，5號(hào)線、6號(hào)線、7號(hào)線、8號(hào)線、10號(hào)線通道門采用電子鎖鎖閉。機(jī)械鎖是駕駛室側(cè)通過門把手開門，客室側(cè)通過四角鑰匙開門。電子鎖是駕駛室側(cè)通過電動(dòng)按鈕開啟，客室側(cè)通過四角鑰匙開啟，部分線路可通過后端門按鈕遠(yuǎn)程開啟后端通道門。

2 地鐵列車通道門防護(hù)裝置模塊設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

地鐵列車通道門防護(hù)裝置主要是在原有四角鎖的基礎(chǔ)上增加一套門禁系統(tǒng)作為該通道門的防護(hù)裝置，司機(jī)從駕駛室進(jìn)入客室時(shí)需要按壓開門按鈕后方可開門，從客室進(jìn)入駕駛室時(shí)必須先通過門禁系統(tǒng)驗(yàn)證，再使用四角鑰匙開門進(jìn)入。以成都地鐵2號(hào)線列車改裝為例，通道門防護(hù)裝置的功能除具備權(quán)限開門外，還具備遠(yuǎn)程開門、自動(dòng)回彈關(guān)門、門狀態(tài)檢測及HMI顯示、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

2.1 權(quán)限開門功能

權(quán)限開門功能通過在通道門上加裝門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括電插鎖、開本端通道門開關(guān)、門禁刷卡機(jī)及電源。為保障乘客的安全和地鐵客室內(nèi)美觀將電插鎖安裝在通道門內(nèi)側(cè)（駕駛室側(cè)）上方，開本端通道門開關(guān)安裝在通道門內(nèi)側(cè)電氣柜門上，門禁刷卡機(jī)安裝在通道門外側(cè)（客室側(cè)），高度據(jù)客室地板1.8 m以上，減少乘客觸碰的概率，電源從電氣柜內(nèi)接出220 V電壓為門禁系統(tǒng)供電，安裝示意圖見1。人員需從駕駛室進(jìn)入客室時(shí)，可通過按壓本端開通道門開關(guān)將電插鎖斷電同時(shí)旋轉(zhuǎn)門鎖把手打開通道門（無須權(quán)限）;人員需從客室進(jìn)入駕駛室時(shí)，可以通過刷員工卡獲得開門權(quán)限將電插鎖斷電，同時(shí)需在6 s內(nèi)使用四角鑰匙打開通道門，否則電插鎖將重新得電;通道門關(guān)閉后電插鎖自動(dòng)得電，權(quán)限開門功能再次啟動(dòng)[3]。

2.2 自動(dòng)回彈關(guān)門功能

通過在通道門內(nèi)側(cè)上方安裝回彈器，可實(shí)現(xiàn)通道門在開門狀態(tài)且無外力阻擋的情況下，依靠回彈器的彈力讓通道門自動(dòng)關(guān)閉到位，防止司機(jī)在忘記關(guān)門的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)門。

2.3 遠(yuǎn)端開門功能

遠(yuǎn)端開門功能是在本端通道門開關(guān)旁邊安裝開遠(yuǎn)端通道門開關(guān)，為防止誤按，在遠(yuǎn)端開通道門開關(guān)上加裝保護(hù)蓋，按壓后開門指令經(jīng)本端車輛接口單元傳輸至本端遠(yuǎn)程接口單元RIO1，再經(jīng)MGW總線傳輸至對端遠(yuǎn)程接口單元RIO1，之后經(jīng)對端車輛接口單元傳遞開門指令給門禁系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)發(fā)出斷電信號(hào)，電插鎖斷電，對端人員需在6 s內(nèi)使用四角鑰匙開啟對端通道門，否則電插鎖重新得電鎖閉通道門。遠(yuǎn)端開門功能邏輯如圖2。

2.4 門狀態(tài)檢測及HMI顯示功能

門狀態(tài)檢測及HMI顯示功能通過不間斷檢測兩端門禁系統(tǒng)的電插鎖斷電與得電信號(hào)，并將該信號(hào)反饋至HMI屏上表示通道門開啟與關(guān)閉狀態(tài)。司機(jī)能通過觀察HMI屏通道門顯示獲知通道門的狀態(tài)。門狀態(tài)檢測分為開門檢測和關(guān)門檢測兩部分，開門檢測在通道門打開后，電插鎖將斷電信號(hào)反饋回門禁系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)將信號(hào)傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號(hào)轉(zhuǎn)換后，信號(hào)經(jīng)遠(yuǎn)程接口單元RIO1完成信息采集，經(jīng)中央控制單元CCU和以太網(wǎng)HUB運(yùn)算后，將通道門開門狀態(tài)在車輛HMI屏上進(jìn)行顯示;關(guān)門檢測在通道門關(guān)閉后，電插鎖將得電信號(hào)反饋回門禁系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)將信號(hào)傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號(hào)轉(zhuǎn)換后，信號(hào)經(jīng)遠(yuǎn)程接口單元RIO1完成信息采集，經(jīng)中央控制單元CCU和以太網(wǎng)HUB運(yùn)算后，將通道門關(guān)門狀態(tài)在車輛HMI屏上進(jìn)行顯示，司機(jī)可通過查看HMI屏幕顯示獲取通道門開門狀態(tài)。門狀態(tài)檢測及HMI顯示功能邏輯如圖3。

2.5 報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能

報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能是列車通道門在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)未檢測到關(guān)門信號(hào)時(shí)，將報(bào)警信息通過廣播系統(tǒng)控制器中的報(bào)警燈和報(bào)警鈴傳遞給司機(jī)，同時(shí)攝像頭聯(lián)動(dòng)且CCTV調(diào)用報(bào)警通道門處攝像頭信息并單畫面顯示。即通道門打開后，電插鎖將斷電信號(hào)反饋回門禁系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)將信號(hào)傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號(hào)轉(zhuǎn)換后，信號(hào)經(jīng)廣播系統(tǒng)控制器PCU，再經(jīng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器CSS，最終將開門信息在CCTV系統(tǒng)的CMON屏和PIDS系統(tǒng)上進(jìn)行顯示。報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能邏輯如圖4。

3 地鐵列車通道門防護(hù)裝置優(yōu)勢

加裝了通道門防護(hù)裝置的地鐵列車，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在防止無關(guān)人員或恐怖組織進(jìn)入駕駛室，同時(shí)能極大地提高列車自動(dòng)化程度與提升列車通道門安全防護(hù)保障等級。

3.1 提高列車自動(dòng)化程度

自動(dòng)回彈關(guān)門功能可實(shí)現(xiàn)通道門的自動(dòng)關(guān)閉，無須司機(jī)再進(jìn)行手動(dòng)關(guān)門;遠(yuǎn)端開門功能可實(shí)現(xiàn)通道門的遠(yuǎn)程開啟，防止接車司機(jī)員工卡遺失或消磁不能按時(shí)接車導(dǎo)致列車延誤;門狀態(tài)檢測及HMI顯示功能可實(shí)時(shí)顯示通道門狀態(tài);報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能可實(shí)時(shí)檢測通道門狀態(tài)并報(bào)警，以上功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高了列車自動(dòng)化程度，方便司機(jī)更好的駕駛列車[4]。

3.2 提升列車安全防護(hù)保障等級

權(quán)限開門功能可防止無關(guān)人員輕易通過四角鑰匙打開通道門進(jìn)入駕駛室內(nèi)影響列車安全運(yùn)行，除此之外，還可以根據(jù)地鐵線路的不同設(shè)置不同權(quán)限，只為對應(yīng)線路的司機(jī)、車輛檢修工及必要人員的員工卡開通通道門門禁權(quán)限，防止其他無關(guān)工作人員進(jìn)入駕駛室或因員工卡丟失導(dǎo)致其他人員進(jìn)入駕駛室，防止列車在運(yùn)行過程中無關(guān)人員進(jìn)入到駕駛室內(nèi)對司機(jī)和列車安全運(yùn)行造成危害。

自動(dòng)回彈關(guān)門功能可實(shí)現(xiàn)通道門在開門狀態(tài)且無外力阻擋的情況下，依靠回彈器的彈力讓通道門自動(dòng)關(guān)閉到位。此功能可防止司機(jī)在下車時(shí)忘記手動(dòng)關(guān)閉通道門，自動(dòng)回彈完成關(guān)閉通道門，防止無關(guān)人員進(jìn)入到駕駛室內(nèi)對列車安全運(yùn)行造成危害。同時(shí)，配合門狀態(tài)檢測及HMI顯示功能主控司機(jī)可隨時(shí)通過HMI查看兩端通道門狀態(tài)，報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能在司機(jī)未及時(shí)查看到通道門處于開啟狀態(tài)時(shí)通過CCTV系統(tǒng)的CMON屏和PIDS系統(tǒng)上進(jìn)行顯示提醒司機(jī)通道門處于開啟狀態(tài)，并發(fā)出需及時(shí)關(guān)閉通道門的報(bào)警信號(hào)，進(jìn)一步提升列車安全防護(hù)保障等級[5]。

4 結(jié)論

通過對成都地鐵現(xiàn)有12條地鐵線路列車通道門鎖閉與開啟方式進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)在保留現(xiàn)有四角門鎖的基礎(chǔ)上加裝門禁系統(tǒng)、回彈裝置、遠(yuǎn)端開門裝置實(shí)現(xiàn)權(quán)限開門、自動(dòng)回彈關(guān)門及遠(yuǎn)端開門功能，修改HMI、CCTV、PIDS等系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)門狀態(tài)檢測及HMI顯示、報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，能有效避免通道門輕易被四角鑰匙打開或司機(jī)遺忘關(guān)閉通道門導(dǎo)致無關(guān)人員進(jìn)入到駕駛室內(nèi)的安全隱患，進(jìn)一步提高列車自動(dòng)化程度與提升列車安全防護(hù)保障等級。

參考文獻(xiàn)

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