城市軌道交通車輛基地出入庫聲光警示設施研究

摘" 要：為提高城市軌道交通車輛基地的安全性，自2019年發(fā)布《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規(guī)范 第1部分：地鐵和輕軌》起，交通運輸部要求線路開通前車輛基地安裝列位外聲光警示設施并通過驗收。目前國內尚沒有對聲光警示設施進行統(tǒng)一的規(guī)定，近年開通的城市軌道交通車輛基地均按要求進行安裝，但各地采用的方式不同。該文通過對各地車輛基地進行調研，介紹3種最常用的方案，并對方案進行對比分析。

關鍵詞：車輛基地；安全；聲光警示設施；城市軌道交通；聲光報警器

中圖分類號：U298" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）21-0093-04

Abstract： In order to improve the safety of urban rail transit vehicle bases， since the issuance of the \"Technical Specifications for Safety Assessment Before Initial Operation of Urban Rail Transit Part 1： Metro and Light Rail\" in 2019， the Ministry of Transport requires the vehicle base to install sound and light warning facilities outside the column before the opening of the line and pass the acceptance. At present， there is no unified regulation of sound and light warning facilities in China， and the urban rail transit vehicle bases opened in recent years have been installed according to requirements， but the methods used in various places are different. Based on the investigation of local vehicle bases， this paper introduces the three most commonly used schemes， and makes a comparative analysis of the schemes.

Keywords： vehicle base; safety; acousto-optic warning facilities; urban rail transit; acousto-optic alarm

安全是城市軌道交通運營永恒的主題，各城市軌道交通公司不斷出臺各項安全保護措施用以保障乘客、運營公司人員的安全[1]。車輛基地是城市軌道交通的重要組成部分，同時也是運營公司的大本營。運營公司一般由車輛部、物資部、客運部、綜合維修部、調度票務部和安全技術部等生產部門以及黨群部、綜合管理部、財務部等非生產部門組成，組織架構復雜，人員眾多。通常擁有運營公司總部的車輛基地定員可達800人以上，無運營公司總部的車輛基地運營定員也可達500人，還有大量的安保、餐廚、保潔等非運營公司人員。車輛基地內同時進行大量的生產性和非生產性任務，因此保障車輛基地的安全尤為重要。

車輛基地通常由車輛段、綜合維修中心、物資總庫等組成[1]，車輛基地是本線電客車停放、整備、運用、檢查、檢修的基地，大架修車輛基地還承擔多條線電客車的大架修任務。車輛段是車輛基地的主要組成部分，包含停車列檢庫、雙周三月檢庫、洗車庫、調機及工程車庫、吹掃庫、靜調庫、定臨修庫、大架修庫、鏇輪庫、輪對踏面與受電弓在線檢測棚等庫房，以及咽喉區(qū)、試車線等功能區(qū)。為保證大庫消防救援、運輸、作業(yè)的需要，通常在庫前設10 m寬的平交道。

電客車在出庫、回庫時需經過平交道，線路運營期間電客車出入運用庫和檢修庫的時段見表1。各城市軌道交通運營時段不完全一致，通常從早5點起第一列電客車出庫至晚12點前最后一列車回庫，全天近19 h有電客車從運用庫和檢修庫的平交道經過。在全天運營過程中，電客車運用維修人員、綜合維修作業(yè)人員、保潔人員及作業(yè)車輛均可能從庫前平交道經過。若電客車與人員、車輛相撞，后果將不堪設想。為保證相關作業(yè)人員、電客車、車輛的安全，通常在平交道口處設圍欄對平交道進行圍蔽或在平交道口設保安亭進行值班檢查。由于管理問題，平交道仍是安全的薄弱環(huán)節(jié)。為進一步保障相關人員的安全，交通運輸部于2019年下發(fā)《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規(guī)范 第1部分：地鐵和輕軌》[2]，本規(guī)范中要求“出入庫列位外聲光警示設施應具備使用條件”，即庫前需設置安全出入庫聲光警示設施。

出入庫聲光警示設施是在人員、電客車、工程車、公鐵兩用車等經過庫前平交道時采用聲音、閃爍燈光進行提醒和警示，工作原理如圖1所示。隨著越來越多城市軌道交通線路的開通，車輛基地庫前均設置了聲光報警設施。通過對近幾年開通的車輛基地進行調研，聲光報警設施主要有微波聲光報警器、紅外聲光報警器、攝像聲光報警器等方案，以下對這3個方案進行對比分析。

1" 方案一：微波聲光報警器

1.1" 工作原理

微波聲光報警器通過內置微波感應探頭，當有電客車或人員進入微波報警器感應范圍時，觸發(fā)聲光報警，報警器自帶警燈進行頻閃，自帶喇叭進行語音播報，微波報警器如圖2所示。

微波報警器可使用紅外遙控器遠程開關布防和撤防，遙控器控制距離在空曠條件下可達2 000 m。多個微波報警器可集合在一個遙控器上控制，遙控器的每個按鍵可以控制對應的微波報警器，不相互干擾。

1.2" 方案介紹

微波聲光報警器通常設置在對應股道庫端墻內外，報警器感應距離通常為8～20 m，感應角度不小于120°，音量可達120 dB，同時運營公司可對廣播的語音進行更改（圖3）。

微波報警器遙控通常放置于DCC（Depot Control Center，車輛段調度中心）內，由場調負責。當列車處于運營時段時，可用遙控器開啟設防開關進行布防，微波報警器可感應列車的進出狀態(tài)以及人員的行動，從而進行報警；當列車在庫內停放穩(wěn)定后，庫內檢修、保潔人員或庫外工務、信號、電力等檢修人員需要作業(yè)時，可以使用遙控器關閉設防開關進行撤防，避免作業(yè)人員在庫內外工作時，感應報警器報警。

因微波報警器感應范圍廣、感應靈敏，可兩股道設置一個報警器，同時感應報警器兩側股道的電客車與人員，節(jié)省投資，降低誤報頻率。

1.3" 應用實例

微波報警器目前廣泛應用于工廠、倉庫、施工現(xiàn)場等場所，該產品對于城市軌道交通車輛基地仍然適用，目前已在多條城市軌道交通線路中應用。圖4為國內某城市軌道交通車輛基地庫前平交道微波聲光報警器使用場景。

2" 方案二：紅外聲光報警器

2.1" 工作原理

紅外聲光報警器由紅外對射裝置、報警指示燈、高分貝喇叭和控制裝置等組成。紅外對射裝置由投光器和受光器組成，用于探測車輛出入庫情況，控制裝置采集紅外對射裝置檢測信號。控制裝置為系統(tǒng)現(xiàn)場控制設備，可實現(xiàn)信息收集、報警指令下達、音頻控制等功能。控制裝置可提供對外接口，實現(xiàn)與車輛基地安全聯(lián)鎖、車輛調度等系統(tǒng)的聯(lián)接，接收DCC相關指令。警示燈采用紅色頻閃式警示燈，安裝于股道兩側。警示燈接收控制裝置下達的信號，實現(xiàn)閃爍/關閉。高分貝喇叭應采用戶外防水式設計，內置可編輯語音，當車輛出入庫時，進行警示語音播報或發(fā)出蜂鳴聲。

該報警器采用紅外對射的方式偵測列車出入庫情況，當投光器發(fā)射給受光器的紅外線被遮擋時，通過控制裝置給聲光報警器發(fā)出警示信號，提示附近人員注意列車，防止出現(xiàn)碰撞事故（圖5）。

2.2" 方案介紹

紅外聲光報警系統(tǒng)由DCC進行遠程監(jiān)控和控制，當有電客車、調機、工程車等軌道車輛經過紅外對射區(qū)域時，實現(xiàn)聲光報警功能，并將信號傳輸至DCC內（圖6）。

對于上蓋物業(yè)開發(fā)車輛基地，紅外對射裝置可設于庫內、外立柱上，安裝方便；對于非上蓋物業(yè)開發(fā)車輛基地，紅外對射裝置可安裝在固定于地面的鋼管上，高度可設為1.5～2 m。

為減少投資，可根據(jù)大庫跨度設置紅外對射裝置的數(shù)量。若大庫一跨為兩股道或三股道，可設置1對紅外對射裝置；若一跨為四股道及以上，建議設置2對或更多數(shù)量的紅外對射裝置。警示燈及喇叭每股道均需設置。

2.3" 應用實例

圖7為國內某城市軌道交通車輛基地庫內外紅外聲光報警器使用場景。該報警器性能穩(wěn)定，誤報少，目前在多條城市軌道交通線路中應用。

3" 方案三：智能監(jiān)控聲光報警器

3.1" 工作原理

在車輛基地大庫內外安裝可見光攝像頭，通過監(jiān)控自動檢測列車出入庫的狀態(tài)，并將出入庫信息反饋至控制單元，控制單元控制相應的聲光報警器報警。

智能監(jiān)控聲光報警器由可見光攝像頭、控制單元、聲光報警設施等部分組成。在攝像頭拍攝范圍內可設置數(shù)條檢測線，列車在經過檢測線區(qū)域時，監(jiān)控自動識別并發(fā)出信號，信號通過光纖網絡傳輸至DCC，并在網絡視頻錄像機內進行視頻存儲，電腦經運算后傳遞信號至各聲光報警系統(tǒng)（圖8）。

3.2" 方案介紹

可見光攝像頭進行視頻信息攝錄后，借助系統(tǒng)的圖像識別技術，可對圖形進行預處理、特征提取，進而實現(xiàn)圖像識別。對視頻流信息進行識別處理，可以自主確定視頻畫面中列車進入范圍，進而自主設置警示范圍。可見光攝像頭可以根據(jù)視頻畫面中的信息自主判定列車出入情況，形成報警信息，通過光纖及網線傳輸至交換機。

控制系統(tǒng)為計算機控制系統(tǒng)，其功能主要為控制可見光攝像頭，并根據(jù)需求設置警示區(qū)域范圍，對其進行特定技術參數(shù)設定。同時，可以對視頻信息進行管理，如查看歷史視頻信息等。

3.2.1" 攝像頭設置

系統(tǒng)可對攝像頭屬性進行設置，包含亮度、對比度、飽和度、曝光模式和日夜轉換等功能項點，技術人員可以根據(jù)實際場景情況對參數(shù)進行設置，確保攝像頭錄像效果最佳。

3.2.2" 智能分析

針對畫面內容繪制特定區(qū)域，監(jiān)控中有列車駛入繪制的區(qū)域時，攝像頭會對入侵行為進行報警提示。同時，針對特定區(qū)域，還可以設置方向，選擇進入、離開等選項。

3.2.3" 視頻回放

軟件系統(tǒng)可對歷史視頻進行回放，可對有文件記錄的歷史視頻、圖片進行查看，可任意選擇時段。同時，可以對視頻進行裁剪，并將裁剪視頻存至本地，進行復核等工作。

3.3" 應用實例

該報警器技術成熟、性能穩(wěn)定，目前已應用于多條城市軌道交通線路。圖9為國內某城市軌道交通智能監(jiān)控聲光報警器的工作界面。

4" 其他方案

通過調研發(fā)現(xiàn)部分車輛基地采用軌道安裝傳感器的感應方式，當有車輛經過傳感器時發(fā)出控制信號，控制聲光報警器工作。部分車輛基地采用本文介紹方案相結合的感應方式，本文不再贅述。

5" 方案對比

本文介紹的3種聲光警示系統(tǒng)是目前城市軌道交通最常用的方式，3個方案的優(yōu)缺點對比見表2。

6" 結論

通過對3種不同形式聲光報警設施的對比，建議選擇性能更穩(wěn)固、探測更精準的方案二，并將聲光報警與安全聯(lián)鎖、智能運維等系統(tǒng)進行聯(lián)鎖。若條件受限或對既有車輛段進行改造，可選擇安裝方便、投資最少的方案一。若想探測范圍更廣，并將識別的圖像、視頻進行存儲，可選擇方案三。

出入庫列位外聲光警示設施是目前城市軌道交通開通的必備條件，各城市根據(jù)實際情況選擇不同方式的聲光警示設施，且均已通過運營驗收，運營公司反饋良好，很好地提升了車輛段整體安全性，保障了人員和車輛安全，提高了車輛基地的智能化水平。

參考文獻：

[1] 地鐵設計規(guī)范：GB 50157—2013[S].

[2] 城市軌道交通初期運營前安全評估技術規(guī)范 第1部分：地鐵和輕軌（交辦運〔2019〕17號）[S].