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轨道交通站台门系统安全探测装置应用及改进

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：沈杰

[导读] 摘要：轨道交通站台门系统是重要车站机电设备。在运行期间，因高峰时期列车非常拥挤，容易产生夹人、夹物等情况，对车站安全运营造成影响。

        上海地铁第三运营有限公司上海市 200000
        摘要：轨道交通站台门系统是重要车站机电设备。在运行期间，因高峰时期列车非常拥挤，容易产生夹人、夹物等情况，对车站安全运营造成影响。本研究开发的单门系统解决方案，通过替换单门内系统部件，加装新型安全探测装置，开发出一种采用DCU本地控制方式控制开关门的站台门系统安全探测装置，可对站台间隙进行有效防护。
        关键字：地铁、站台门、安全探测装置
        Development of safety detection device for platform door system of rail transit
        Abstract:During the operation of Urban Rail Transitplatform doors, because the train is very crowded in the peak period, it is common for passengers to rush and hang the doors when they get on and off the train. It is easy to get people and objects caught, which will affect the safe operation of the station. The negligence of the driver may lead to accidents such as people and objects caught. In this paper, a mature and reliable single door system is proposed. By replacing the system components in the single door and adding a new type of safety detection device, a platform door system safety detection device with DCU local control mode is developed, which can effectively protect the platform gap.
        Key words:metro;Platform door;Safety detection device
        一、引言
        在站台门与列车门中间加装间隙障碍物探测装置是保障安全运营的重要措施。当前大多数地铁站台门都加装障碍物探测系统，是障碍物探测设备单独成一套系统。从站台门系统与障碍物探测系统上来分析，站台门仅传递启动信号至障碍物探测系统，而障碍物探测系统反馈安全回路信号（包括旁路、检测到异物信号）至站台门系统。在间隙障碍物探测装置检测到被夹乘客或物体时，仅在车头进行报警，需人工确认被夹乘客所在门号，且需要人工手动打开滑动门，运营效率较低。
        本文设计的站台门系统安全探测装置，适用于大部分线路的间隙障碍物探测，结合单门DCU（门机控制器），实现联动控制单门的开、关门功能。
        二、障碍物探测装置方案比较
        站台门系统安全探测装置，将障碍物探测装置与单门DCU进行联动，在每道滑动门上配置一套障碍物探测装置，障碍物探测装置与DCU进行联动控制，不再设置障碍物控制箱，同时每道滑动门上的障碍物探测装置的工作状态将通过DCU将数据传输至PSC机柜，由PSC机柜进行记录和故障报警。每道滑动门上设置旁路开关，可以单独旁路每一组障碍物探测装置，而不是整车厢或者整侧隔离；在PSL上设置整侧隔离开关，可满足整侧隔离障碍物探测装置的需求。该解决方案与传统方案的比较见表1：
                                                                表1障碍物探测装置方案比较

        三、障碍物探测装置设计及应用
        站台门系统安全探测装置障碍物探测，采用DCU本地控制的方式，能自动识别障碍物，并实现自动控制的功能，障碍物探测装置选用SICK光电传感装置的全新安全光幕。
        障碍物探测装置采用支架安装在滑动门两侧，通过右门控制器为光栅组件进行供电及信号处理传输，且右门控制器将 DCU发出的启动信号传递至障碍物探测装置，同时右门控制器又将障碍物探测装置的检测反馈信号传递至DCU，DCU根据障碍物探测装置的信号进行控制处理。当探测到障碍物时，将障碍物检测信号通过右门控制器传入DCU，DCU对该障碍物信号进行处理后，驱动该单元的门体执行障碍物探测功能。在维修侧盒内设置旁路开关，可对每个滑动门的障碍物探测装置进行旁路操作。其按照效果及机电原理如图1所示：
        其控制逻辑如下：
        地铁站内无列车时，站台门闭合，障碍物探测装置处于待机状态。
        当滑动门关闭后，障碍物探测装置的安全输出信号激活为有效，安全输出立即进入工作状态。
        设置障碍物探测装置的有效检查时间（0-30秒，可调整），列车必须在最小延时（如5秒）后才能启动列车。
        若在这最小延时（如5秒）内有障碍物在这个探测区域内，障碍物探测装置输出信号OFF，DCU收到信号后控制单门开启，列车无法出站，直到故障清除。
        站台门关闭后，若防护区域未检测到任何物体，超过最小延时后，安全保护装置再次处于待机状态。
        新旧作业流程对比图如图3所示。

        图1障碍物探测系统原理框图及效果图
        Figure 1 block diagram of obstacle detection system
        控制逻辑如图2所示：

图2控制逻辑图
Figure 2 control logic diagram

        图3新旧作业流程对比图
        Figure 3 Comparison of new and old operation processes
        随着障碍物探测装置与站台门系统的融合，使原有的故障处理流程也有所改变，新的故障处理流程不再需要人工手动操作滑动门打开，能在第一时间内使滑动门自动打开，进而被夹乘客可以主动安全退出危险区域。

图4红外探测系统与屏蔽门及列车关系示意图
Figure 4 diagram of relationship between detection system and door and train

        图5探测设备可覆盖范围图
        Figure 5 coverage of detection equipment
        图4的实例中，轨道侧踏步板宽度b为18.5mm，防踏空胶条宽度a约
        四、曲线站台的障碍物探测装置设计
        由于限界加宽量等原因导致站台屏蔽门与列车间的距离较大，曲线车站的红外探测系统存在一定的盲区，给运营和乘客安全带来一定隐患。如七号线镇坪路站为曲线车站，对该曲线车站红外探测系统存在的盲区分析，既有红外探测系统与站台屏蔽门及列车的关系如图4所示。为130mm，屏蔽门门体至列车门门体之间的距离约为300mm左右。阴影部分即为既有红外探测系统的探测盲区。根据《中国成年人人体尺寸》（GB10000），该盲区完全可以站立一个成年人，且不会遮挡红外探测系统的发射端与接收端，故红外探测系统因正常工作而不会报警。
        为解决该安全隐患，本研究以上海轨道交通7号线镇坪路车站作为试点改造单元，加装探测设备主动红外扫描器，探测设备可覆盖范围如图5所示。
        其工作机理为：1）当收到屏蔽门系统发出的“全部门关闭且锁定”信号后，红外探测系统开始上电工作；2）每节车5套TOF/PSD开始上电自检，若自检不通过，则向红外线端头报警箱输出报警信息，若自检通过，则进行探测，探测到障碍物，则向红外线端头报警箱输出报警信息，5个报警信息会自动并联成一个，任意一个或多个报警都会向红外线端头报警箱输出报警信息；3）红外线端头报警箱接收到第N节车报警，检测第N节车隔离开关是否处于隔离位，若否，则第N节车声光报警；4）若有任一节车报警，则断开安全回路（目前不接入屏蔽门系统，作为预留接口）。
        该设备作为曲线站台屏蔽门的辅助红外探测装置，为独立运行设备，不接入屏蔽门系统的安全回路，不影响列车的正常运行，但与屏蔽门安全回路预留接口功能。
        四、结论
        新的站台门系统安全探测装置优化方案，可以实现在突发状况下（列车和站台门缝隙中夹到乘客）滑动门能够自动打开，使乘客安全退出危险区域，而无需站务人员先识别门号后再手动打开滑动门。经过改造后的门机控制器系统，可以实现由控制整侧屏蔽门的开闭转换为控制单扇屏蔽门的开闭，使得对门机系统的控制更加灵活，能够应对更为复杂的站台门安全事件。新方案还能有效解决曲线车站红外探测系统存在的盲区问题。有利于提高城市轨道交通的智能化管理水平，为自动运行地铁创造了更加安全的环境。
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