地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物激光探測方案淺析

宋子良

摘 要： 由于地鐵建設受地質條件的影響，曲線地鐵車站是一種非常規的車站形式，與常規的直線站不同，曲線車站主體結構形式部分或全部為曲線，由于地鐵站臺屏蔽門和列車車體之間的間隙客觀存在，乘客登車過程中停留在該間隙中的情況時有發生，這給地鐵安全運營帶來了潛在的隱患。針對地鐵曲線站屏蔽門與列車門之間的間隙夾人問題進行分析，提出激光用于對地鐵車輛與屏蔽門的間隙進行滯留乘客的探測的屏蔽門安全防護措施。

關鍵詞： 地鐵；曲線站；屏蔽門；防夾人；激光探測

隨著城市軌道交通的建設發展，屏蔽門系統在車站的應用逐步趨于廣泛。其對于加強候車安全、規范化候車秩序、降低環控負擔等方面起到了積極作用。但屏蔽門的應用引入了新的事故易發區，即屏蔽門與列車車體之間的區域，可稱之為“危險區”，特別是曲線站屏蔽門更是危險區中的“盲區”。當乘客一旦進入其中，而司機和站務人員又未及時發現而動車時，會造成極大危險。尤其在大中城市的上下班高峰期，自地鐵從開通以來已發生多起屏蔽門與列車間隙夾人的事故，造成人民生命財產損失，并形成惡劣社會影響。

直線站屏蔽門的相關安全防護及檢測方式已經健全，本文主要針對曲線站屏蔽門與列車車體之間的間隙夾人（下文中簡稱為間隙夾人）情況進行分析，通過研究現有的防夾人技術，分析地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物采用激光探測的方案，以提高乘客乘車安全，同時保證正常的地鐵運營效率。

一、間隙夾人情況

1、客流擁擠，強行進入車廂后被彈回導致間隙夾人

2、客流擁擠，被屏蔽門或列車門夾到后逃脫而后進入間隙導致夾人

3、客流一般，由于屏蔽門與列車門關門時間不合理導致夾人

二、現有的間隙防夾人對策分析

1、通過機械結構設計，防止乘客進入該間隙

在屏蔽門的滑動門邊緣安裝安全擋板或者在屏蔽門靠近列車側安裝三角斜面防站立板。前者適合限界要求較寬松的線路安裝擋板后可以減小列車門與屏蔽門之間間隙降低了乘客進入該間隙的可能性。后者對限界要求不高由于不利于乘客站立所以可防止乘客進入該間隙。但通過機械結構設計的方式往往只能防止乘客主動進入間隙卻不能防止乘客被動被擠入該間隙。甚至由于該機械結構存在當人站立在間隙內時會導致站立不穩如果此時列車啟動則危險性更大。

2、通過信號獲取，判斷是否有乘客進入該間隙

在屏蔽門與列車門關閉后關于如何獲取間隙是否有人的方法目前常采用人工方式依靠司機在關門前進行瞭望判斷可采用在站臺尾部立柱裝設軟燈管方式。這一類成本低、人工參與度高、掌握靈活但司機負擔較大，并且當客流量大或者在曲線站臺上時該方式往往受到限制。

三、激光探測方式的方案分析

1、系統概況

（1）檢測原理描述

激光探測系統主要用于對地鐵車輛與屏蔽門的間隙進行滯留乘客的探測。由激光發射機、激光接收機、控制主機組成。當屏蔽門與列車門關閉時，激光發射機發射探測激光束，激光接收機接收探測激光束，如果屏蔽門與列車間空隙處，有乘客或大件物體滯留，探測激光光束被遮擋，激光探測器即會發出報警信號，司機端PSL發出聲光報警，提示司機有乘客被困，通過站務人員打開相應屏蔽門，將被困乘客帶離，以保證旅客和車輛運輸的安全。

（2）設備分布

曲線站布設方式為以直代曲，以探測全覆蓋，設備用量最小為原則（具體布設點位以站臺平面圖為準）。上下行兩側站臺各定義為一個防區，每側站臺依據曲線度設置多組激光探測設備，每組激光探測裝置由2對（至下而上設置）JT50激光探測器組成，激光束距地面預設高度分別為250mm、500mm（可根據現場實際情況確定最終高度）。曲線站發射機和接收機安裝支架成對連續安裝在屏蔽門活動門之間的門檻上，激光探測器探頭（發射頭和接收頭）最外側面不超出車輛限界。

2、具體安裝位置、安裝方式

曲線站發射機和接收機安裝支架成對連續安裝在車尾屏蔽門端門外側地面、屏蔽門活動門之間的門檻上、車頭屏蔽門端門外側地面。

3、曲線站臺設備連接示意圖

TX為激光發射機， RX為激光接收機。

4、控制流程

（1）屏蔽門閉合；

（2）激光探測控制主機讀取安全門PSL關閉鎖緊信號；

（3）激光探測控制主機為激光發射機、激光接收機供電；

（4）屏蔽門障礙物激光探測系統進入探測工作狀態：

1）有旅客或障礙物滯留，探測系統發出聲光報警，待滯留旅客或障礙物清除，系統自動關閉停止探測；

2）無旅客或障礙物滯留，系統自動關閉停止探測。

（5）系統進入待機狀態，等待下一列車的到來。

5、探測激光束高度合理性、穩定性

（1）探測激光束間距、高度合理說明

激光光束探測高度合理范圍根據《中國成年人人體尺寸》（GB10000-88），成年人身高為1449～1830mm，成年男子，小腿加足高為372～468mm，大腿為413～532mm。成年女子，小腿加足高為331～420mm，大腿為387～496mm。未成年人身高在1000～1400mm。目前國內軌道交通領域屏蔽門以及安防領域的人體入侵類線束防護，均依照國家人體身高標準設定，均由地面（人體落地點）為基礎開始依次向上設置（地面人體存在幾率為100%，高度上升后逐步下降）。結合國內的調查以及和國內地鐵運營公司的交流情況來看，激光高度設置在距站臺面300mm、600mm的高度為合理探測高度范圍，考慮鞋高約10～20mm ，同時小腿是中間段粗兩端較細，所以第一束激光束設置在250～300mm 高度探測小腿范圍；第二束激光束考慮大腿部位遮擋，則設置在500～600mm高度。由此，設置探測激光束高度為250mm，主探測成年人小腿范圍，設置探測激光束高度為500mm，主探測成年人大腿范圍，此探測范圍可覆蓋成年人臀部和大、小腿以及未成年人的腿至軀干范圍，即覆蓋人體寬范圍探測區，因此可達到安全探測效果。（根據限界做適當調整）

（2）可靠性措施

1）激光束發射散角小（<0.03°），距發射源130m處光斑直徑小于5cm，可有效避免寬光束時在地鐵車輛與屏蔽門間的多次反射而可能導致的漏報警。

2）激光束的光束能量集中，故可利用光功率高，能更有效的克服灰塵等帶來的衰減，有效減少誤報警；

3）激光束波長單一，可有效避免其它光源（如地鐵車燈、站臺燈光等）的干擾，有效減少誤報警；

4）輔助調試工具可使調試更加精準，系統穩定性更好；

5）響應時間依地鐵使用環境在5ms-500ms之間可調整設定，系統功能及可靠性更好；

6）在-40°C～70°C環境溫度下正常工作；

7）抗光電磁干擾性強，對其它設備無干擾；

8）輸出可以為無電位觸點，可接入其它各種系統聯動。

四、綜述

地鐵曲線站車輛與屏蔽門間障礙物采用激光探測的方式能夠有效的降低由于駕駛員視覺盲區等人為原因造成的夾人事件，以激光探測技術手段為主的方式即降低了運營成本，又增加了運營的安全可靠性和人性化。