地鐵列車通道門防護裝置設計

劉繼成 肖杰 鄧永果 周慧紅 康婕 鄧捷

摘要 地鐵列車運行中駕駛室的空間安全是城市軌道交通運營十分重視的問題，如何進一步提高列車在運行過程中駕駛室的安全保障是一項值得研究的實踐問題。通過對成都地鐵現有12條地鐵線路列車通道門鎖閉與開啟方式進行研究，發現通道門易被通用四角鑰匙開啟，同時存在司機離開后未及時關閉通道門導致無關人員進入到駕駛室內的安全隱患。該研究提出通過加裝門禁系統、自動回彈關門裝置、遠端開門裝置，修改HMI、CCTV、PIDS等系統軟件，實現權限開門、自動關門、遠端開門、門狀態檢測及HMI顯示、報警聯動等功能，解決無關人員輕易進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，對國內其他地鐵列車通道門改造提供一定的借鑒意義。

關鍵詞 地鐵列車;通道門;門禁系統;安全運行

中圖分類號 U298.51 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）01-0075-04

0 引言

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

城軌交通已成為解決城市擁堵的主要途徑，截至2020年底，地鐵運營線路在所有已開通城軌交通制式中占比高達78.8%，如何更好更完善的保障列車的安全運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查研究發現除9號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械鎖或電子鎖，其共同特點是都能夠從客室側通過四角鑰匙開啟。在國內外軌道交通行業發展初期，采用四角鑰匙開啟的四角鎖因結構簡單、生產成本低、安全性相對較高等優點被廣泛運用于列車車門、柜體等部件的鎖閉，并一直沿用至今。當時四角鎖安全性相對較高，是因為四角鑰匙還不能被輕易獲取。但隨著生產制造技術和物流交易模式的逐步發展，目前的四角鑰匙通用性顯著增強，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、水利水電行業、信息通信行業仍在大量使用四角鎖，并且未加裝安全防護裝置。因此為了提高設備和相關人員的安全性，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裝置。

1 成都地鐵列車通道門現狀

地鐵列車通道門位于帶司機室的車廂，通道門為手動折頁門，向客室內打開。通道門在駕駛室內側有門把手，通過旋轉門把手開啟通道門，當然也有二級鎖閉裝置進行反鎖，防止誤操作開啟通道門[2]。

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

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

2 地鐵列車通道門防護裝置模塊設計與功能實現

地鐵列車通道門防護裝置主要是在原有四角鎖的基礎上增加一套門禁系統作為該通道門的防護裝置，司機從駕駛室進入客室時需要按壓開門按鈕后方可開門，從客室進入駕駛室時必須先通過門禁系統驗證，再使用四角鑰匙開門進入。以成都地鐵2號線列車改裝為例，通道門防護裝置的功能除具備權限開門外，還具備遠程開門、自動回彈關門、門狀態檢測及HMI顯示、報警聯動等功能。

2.1 權限開門功能

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

2.2 自動回彈關門功能

通過在通道門內側上方安裝回彈器，可實現通道門在開門狀態且無外力阻擋的情況下，依靠回彈器的彈力讓通道門自動關閉到位，防止司機在忘記關門的情況下實現自動關門。

2.3 遠端開門功能

遠端開門功能是在本端通道門開關旁邊安裝開遠端通道門開關，為防止誤按，在遠端開通道門開關上加裝保護蓋，按壓后開門指令經本端車輛接口單元傳輸至本端遠程接口單元RIO1，再經MGW總線傳輸至對端遠程接口單元RIO1，之后經對端車輛接口單元傳遞開門指令給門禁系統，門禁系統發出斷電信號，電插鎖斷電，對端人員需在6 s內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。遠端開門功能邏輯如圖2。

2.4 門狀態檢測及HMI顯示功能

門狀態檢測及HMI顯示功能通過不間斷檢測兩端門禁系統的電插鎖斷電與得電信號，并將該信號反饋至HMI屏上表示通道門開啟與關閉狀態。司機能通過觀察HMI屏通道門顯示獲知通道門的狀態。門狀態檢測分為開門檢測和關門檢測兩部分，開門檢測在通道門打開后，電插鎖將斷電信號反饋回門禁系統，門禁系統將信號傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號轉換后，信號經遠程接口單元RIO1完成信息采集，經中央控制單元CCU和以太網HUB運算后，將通道門開門狀態在車輛HMI屏上進行顯示;關門檢測在通道門關閉后，電插鎖將得電信號反饋回門禁系統，門禁系統將信號傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號轉換后，信號經遠程接口單元RIO1完成信息采集，經中央控制單元CCU和以太網HUB運算后，將通道門關門狀態在車輛HMI屏上進行顯示，司機可通過查看HMI屏幕顯示獲取通道門開門狀態。門狀態檢測及HMI顯示功能邏輯如圖3。

2.5 報警聯動功能

報警聯動功能是列車通道門在規定的時間范圍內未檢測到關門信號時，將報警信息通過廣播系統控制器中的報警燈和報警鈴傳遞給司機，同時攝像頭聯動且CCTV調用報警通道門處攝像頭信息并單畫面顯示。即通道門打開后，電插鎖將斷電信號反饋回門禁系統，門禁系統將信號傳輸至車輛接口單元VIU，車輛接口單元將信號轉換后，信號經廣播系統控制器PCU，再經視頻監視系統服務器CSS，最終將開門信息在CCTV系統的CMON屏和PIDS系統上進行顯示。報警聯動功能邏輯如圖4。

3 地鐵列車通道門防護裝置優勢

加裝了通道門防護裝置的地鐵列車，其優勢主要體現在防止無關人員或恐怖組織進入駕駛室，同時能極大地提高列車自動化程度與提升列車通道門安全防護保障等級。

3.1 提高列車自動化程度

自動回彈關門功能可實現通道門的自動關閉，無須司機再進行手動關門;遠端開門功能可實現通道門的遠程開啟，防止接車司機員工卡遺失或消磁不能按時接車導致列車延誤;門狀態檢測及HMI顯示功能可實時顯示通道門狀態;報警聯動功能可實時檢測通道門狀態并報警，以上功能的實現進一步提高了列車自動化程度，方便司機更好的駕駛列車[4]。

3.2 提升列車安全防護保障等級

權限開門功能可防止無關人員輕易通過四角鑰匙打開通道門進入駕駛室內影響列車安全運行，除此之外，還可以根據地鐵線路的不同設置不同權限，只為對應線路的司機、車輛檢修工及必要人員的員工卡開通通道門門禁權限，防止其他無關工作人員進入駕駛室或因員工卡丟失導致其他人員進入駕駛室，防止列車在運行過程中無關人員進入到駕駛室內對司機和列車安全運行造成危害。

自動回彈關門功能可實現通道門在開門狀態且無外力阻擋的情況下，依靠回彈器的彈力讓通道門自動關閉到位。此功能可防止司機在下車時忘記手動關閉通道門，自動回彈完成關閉通道門，防止無關人員進入到駕駛室內對列車安全運行造成危害。同時，配合門狀態檢測及HMI顯示功能主控司機可隨時通過HMI查看兩端通道門狀態，報警聯動功能在司機未及時查看到通道門處于開啟狀態時通過CCTV系統的CMON屏和PIDS系統上進行顯示提醒司機通道門處于開啟狀態，并發出需及時關閉通道門的報警信號，進一步提升列車安全防護保障等級[5]。

4 結論

通過對成都地鐵現有12條地鐵線路列車通道門鎖閉與開啟方式進行研究分析，發現在保留現有四角門鎖的基礎上加裝門禁系統、回彈裝置、遠端開門裝置實現權限開門、自動回彈關門及遠端開門功能，修改HMI、CCTV、PIDS等系統軟件實現門狀態檢測及HMI顯示、報警聯動功能，能有效避免通道門輕易被四角鑰匙打開或司機遺忘關閉通道門導致無關人員進入到駕駛室內的安全隱患，進一步提高列車自動化程度與提升列車安全防護保障等級。

參考文獻

[1]城市軌道交通2020年度統計和分析報告[R].中國城市軌道交通協會信息，2021（3）.

[2]趙明，雷周敏，張盛云.淺析成都地鐵3號線司機室間壁門鎖的動作原理及故障分析[J].神州，2019（9）：240.

[3]莫嘉寧.淺析地鐵中行車安全事故防范[J].科技風，2018（7）：186-187.

[4]孟德有.淺談地鐵安全防范措施[J].中國新技術新產品，2019（5）：144-145.

[5]傅鵬博.影響旅客列車運行安全基本因素分析[J].甘肅科技，2010（3）：79-80.