EN 14752標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)委員會（CEN）針對車門系統(tǒng)制定了嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)也同樣適用于車輛正在翻新的車門系統(tǒng)[1-3]。

1 EN 14752 標(biāo)準(zhǔn)的版本

EN 14752 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(dāng)車輛停靠在低站臺時，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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)險規(guī)避。標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(fēng)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(xì)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(dāng)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(zhǔn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的附錄中詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)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(rèn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)化委員會的成員國都必須使用該標(biāo)準(zhǔn)作為其國家標(biāo)準(zhǔn)，成員國有義務(wù)遵循并實施標(biāo)準(zhǔn)中的所有條款，截至2019 年最新版本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)尚處于研究升級階段，因此其車門系統(tǒng)的設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)仍然以2015 版本為準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)化工作也在加速推進，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。