紅外感應(yīng)裝置在軌道客車客室側(cè)門上的應(yīng)用

中車唐山機車車輛有限公司設(shè)備開發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

紅外感應(yīng)裝置在軌道客車客室側(cè)門上的應(yīng)用

中車唐山機車車輛有限公司設(shè)備開發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

當(dāng)今軌道客車已經(jīng)向著綠色、人文、一體化的方向邁進，而客室側(cè)門作為乘客感受軌道客車的第一服務(wù)界面，它的安全性、可靠性、人文性必將受到越來越多的關(guān)注。客室側(cè)門為乘客提供上下車的通道，并且能在緊急情況下為乘客提供逃生的通道，隨著客室側(cè)門的不斷發(fā)展，以前的手動折頁門和手動拉門已經(jīng)逐漸被電控電動或電控氣動的客室側(cè)門所取代，而電控客室側(cè)門一般是由司機室集成控制，為避免車門在關(guān)閉過程中對旅客造成傷害，客室側(cè)門需要增加防擠壓功能。在客室側(cè)門上安裝一種不接觸乘客就能達(dá)到防擠壓功能的紅外感應(yīng)裝置成為了一種很好的選擇。

客室側(cè)門；紅外感應(yīng)；防擠壓；門控器

1.確定方案

紅外感應(yīng)裝置在電梯門、閘機以及各種門禁系統(tǒng)中多有應(yīng)用，本方案選用了一種成熟的紅外感應(yīng)裝置作為實現(xiàn)車門防擠壓功能，該裝置包括兩個安裝支架，一個紅外光發(fā)射器，一個紅外光接收器，兩根信號傳輸線，一個感應(yīng)區(qū)，門控器PLC。如圖1 、圖2所示：

圖1

圖2

安裝支架，預(yù)埋在門口兩側(cè)的立罩板上，為紅外光發(fā)射器和紅外光接收器提供支撐；

紅外光發(fā)射器，可將電信號轉(zhuǎn)換成紅外光信號，并受控于門控器PLC；

紅外光接收器，可將紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并受控于門控器PLC；

信號傳輸線，可將電信號從門控器傳輸?shù)郊t外光發(fā)射器，將紅外光接收器轉(zhuǎn)換的電信號傳輸?shù)介T控器PLC。

感應(yīng)區(qū)，是紅外光發(fā)射與接收的傳播區(qū)域。

門控器PLC，可接收紅外光接收器轉(zhuǎn)換的電信號，并根據(jù)此信號的有無發(fā)出開門指令。

優(yōu)選的紅外光發(fā)射器和紅外光接收器為GSE6型光對射電傳感器。

2.方案實施

兩個安裝支架預(yù)埋在門口兩側(cè)的立罩板內(nèi)部，并在立罩板相應(yīng)位置開矩形孔，如圖4、圖5所示。兩個矩形孔對應(yīng)的空間即為感應(yīng)區(qū)。將紅外光發(fā)射器用螺絲安裝在左側(cè)安裝支架上，如圖6所示。將紅外光接收器用螺絲安裝在右側(cè)安裝支架上，如圖7所示。然后用一根信號傳輸線連接紅外光發(fā)射器與門控器PLC，用另一根信號傳輸線連接紅外光接收器與門控器PLC。

圖4

圖5

圖6

圖7

2.1 控制情形

情形1：當(dāng)車門開到位后，門控器PLC開始計時，若在設(shè)定時間內(nèi)感應(yīng)區(qū)沒有任何阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光通過感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號允許門控器PLC正常計時，當(dāng)門控器PLC計時結(jié)束后車門開始關(guān)閉；

情形2：當(dāng)車門開到位后，門控器PLC開始計時，若在設(shè)定時間內(nèi)感應(yīng)區(qū)有阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物出現(xiàn)，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號控制門控器PLC重新計時，直至車門處于情形1時才能正常關(guān)閉；

情形3：在車門關(guān)閉過程中，如果在感應(yīng)區(qū)出現(xiàn)乘客或其他障礙物阻礙了紅外光接收器接收紅外光，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號控制門控器PLC再發(fā)出控制信號，控制電機或氣缸向相反的方向運動，于是車門由關(guān)門動作變?yōu)殚_門動作，車門開到位后轉(zhuǎn)換至情形1或情形2。情形3即可實現(xiàn)車門的非接觸障礙物防擠壓功能。

2.2 控制邏輯

（1）紅外感應(yīng)裝置通過發(fā)射端發(fā)射出圓錐型紅外線，通過對側(cè)安裝的接收端接收紅外信號，當(dāng)傳感器無法接收到紅外線信號時將發(fā)出一個開門信號；

（2）當(dāng)車門處于開門過程中或者車門處于關(guān)“鎖到位”位置，即使紅外感應(yīng)裝置被激活，也不會影響車門的原始狀態(tài)和功能；

（3）紅外感應(yīng)裝置一直被激活，車門就不關(guān)閉，只有當(dāng)紅外傳感裝置激活信號消失10s后，車門才開始關(guān)閉；

（4）若在關(guān)門過程中，紅外傳感裝置又被激活，車門打開到“開到位”位置，延時10s后重新關(guān)閉；

（5）當(dāng)紅外感應(yīng)裝置出現(xiàn)故障時可以通過紅外隔離開關(guān)將其電源切斷，達(dá)到隔離紅外感應(yīng)裝置的功能；

（6）紅外感應(yīng)裝置被隔離期間，車門將會在打開10s后自動關(guān)閉，關(guān)閉過程中仍可保持障礙檢測功能，檢測到障礙物后車門將打開到“開到位”位置，等待設(shè)定時間（10s）后重新關(guān)閉。

3.結(jié)論

（1）通過該紅外感應(yīng)裝置在加納內(nèi)燃動車組客室側(cè)門上的成功應(yīng)用，驗證了其可以在不接觸乘客或障礙物的情況下，由關(guān)門動作轉(zhuǎn)變?yōu)殚_門動作，從而實現(xiàn)防擠壓功能，徹底消除車門擠壓乘客所造成的不適。

（2）由于該方案實現(xiàn)了車門不接觸乘客或障礙物即可重開門的功能，因此可以通過減小開門等候時間，降低車內(nèi)熱量或冷空氣流失，從而達(dá)到節(jié)約能源的效果。

（3）在今后的研究中，該方案還可以延伸至其它方向；例如，本方案中的紅外光發(fā)射器與紅外光接收器為點光源，還可以采用矩形光柵光源，從而增加感應(yīng)范圍；再如，本方案的紅外光發(fā)射器與紅外光接收器分別安裝于門口左右兩側(cè)的立罩板上，還可以安裝在門扇上，或安裝于門口的上下兩端，從而適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。

[1]張海濤．列車自動門防擠壓功能控制方法簡介[J]．鐵道車輛,2003,41(5):28-30．

[2]何少林．紅外感應(yīng)的原理及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[J]．農(nóng)家科技,2014(9):195．

[3]卜閃閃．紅外感應(yīng)自動門控制系統(tǒng)設(shè)計[J]．軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015,03(2):45．

魏圓良（1987—），男，河北唐山人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于中車唐山機車車輛有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心設(shè)備開發(fā)部，研究方向：軌道客車車門系統(tǒng)。