兰州市轨道交通有限公司 甘肃兰州 730000
摘要：国内第一条安装地铁屏蔽门的是广州地铁二号线，随后上海、深圳、天津、北京等城市的地铁也安装了地铁屏蔽门。随着地铁屏蔽门的普及，由于屏蔽门引发的安全问题也越来越突出，如：夹人夹物动车、屏蔽门破碎、屏蔽门关门提醒装置效果不明显等。文章针对实际运行过程当中站台客流情况以及乘客可能做出的危险动作，提出了一种以电机电流运行曲线、超声波探测、红外探测综合运用的防夹检测装置。
关键词：屏蔽门；防夹检测；红外传感器；超声波传感器
1前言
在当前轨道交通建设，在屏蔽门上的应用主要仍然采用国外的核心控制技术。然而目前的屏蔽门防夹检测控制主要面向的是国外乘车环境，在国内运用过程中时常出现屏蔽门夹人导致乘客受伤，或是屏蔽门夹到人后未能正确判断其状况而发出错误的信号导致列车启动致人受伤。这样的原因在于国内乘车环境所面临的大客流问题、乘客安全意识较为薄弱、站台管理薄弱的问题。这些与国外乘车环境不同的地方导致了将国外技术引进到国内出现了“水土不服”。
2屏蔽门夹人动车
从造成屏蔽门夹人动车或屏蔽门与车门之间空隙夹人动车的成因主要从设备、工作人员、乘客等三方面分析。（1）屏蔽门系统中具有夹人检测功能，当屏蔽门夹人屏蔽门不能关闭时列车不能从站台动车，当屏蔽门检测故障时需检查所有屏蔽门机械关好后，再打“互锁解除”到合位，让屏蔽门系统向列车发出可以动车信号，或是屏蔽门因故障不能关闭，做好安全防护措施后，可以打“互锁解除”到合位，打到发出让列车可以离站信号。由此可见，打“互锁解除”前的确认是否安全是关健。（2）屏蔽门与车门之间空隙设计在行车最小设备限界要求，当车门与屏蔽门都关闭时，其空隙只能容下身材瘦小的成人或是孩童。由于红外线装置的不稳定性和激光方式装置的高昂费用影响，国内外地铁普遍采用物理方式来防止空隙留人。物理方式的安全设备主要在滑动门边缘加装防夹板和在站台尾端屏蔽门的固定门加装软管灯。（3）在屏蔽门即将关闭时乘客冲门或是有乘客仍在上下车都可能会导致屏蔽门夹人，原因有乘客自身原因、关门报警故障无报警声无灯闪、屏蔽门自动关闭或司机过早关门。
3地铁屏蔽门夹人夹物动车防范措施
（1）当屏蔽门夹人夹物时，屏蔽门系统不能向信号系统发出屏蔽门全关闭信号，列车不能从站台发车。司机在站台作业时，关闭屏蔽门车门，当屏蔽门夹人夹物时，要求通知车站处理完毕后，确认全部屏蔽门关好后，再发车。如果检查全部屏蔽门已关闭良好，但屏蔽门全关闭灯仍不亮，行调可授权车站将屏蔽门“互锁解除”打至“合”位，使屏蔽门系统向信号系统发出门关好信号，让列车可以从站台发车。
安全关键点：车站确认所有屏蔽门关好，无夹人夹物情况，行调确认后再授权车站打互锁解除开关。并通知司机加强望间隙无人无碍物再动车。
（2）如果屏蔽门与车门之间的空缝留人留物，从系统上是无法检测到的，当司机或车站人员失误时，极易造成安全事故。当前地铁通过加装辅助设备来减少间隙留人留物的概率，加装软管灯方便司机确认间隙无人无物。
安全关键点：软管灯对司机在站台作业确认缝隙安全非常重要，当出现软管灯故障时，及时发抢修并提醒各次列车司机在软管灯故障的站台认真确认缝隙安全，提醒司机与站台岗加强联控。
（3）地铁车站加强对站台广播及站台岗维持好秩序可减小乘客冲门的概率，司机按站台作业程序标准化作业不提前关门，从而减小屏蔽门夹人夹物事件的发生。特别当信号出现故障，屏蔽门自动关闭时会导致屏蔽门夹人夹物或缝隙留人留物，此时司机应重新开启屏蔽门，车站发现屏蔽门自动关闭及时通知司机重开屏蔽门，如有缝隙留人及时按压紧停。
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安全关键点：行调接报有屏蔽门自动关闭等故障时要求现场人员重新开启屏蔽门并及时报修，车站按压紧停或列车出站时出现紧急制动，行调需及时了解原因并处理。
4地铁屏蔽门防夹检测方案的设计
4.1防夹挡板的设计
防夹挡板的设计主要解决的是防止人体下肢或身高较矮的乘客被屏蔽门夹住的情形。针对这样的需求在设计时需要对防夹挡板的长度宽度安装位置等进行考虑。根据调查当前应用在轨道交通枢纽站的全封闭屏蔽门大多高度在3m左右，半封闭屏蔽门高度大约在1.5m。根据我们的实地调查，乘客身高主要分布在1.2～1.9m之间。而列车距离站台之间的间隙距离大致在15～25cm左右。根据这些数据，经过我们研究防夹挡板的宽度为9cm、高度为70cm的尺寸，既能保证相对较好的探测灵敏，度同时也不会影响列车的正常运行。
当屏蔽门运行路径上有障碍物阻挡时直流电机的电流曲线会突然增大。这是因为根据电机转矩与电流的关系式：M=F×D=C×φ×I（其中，M-电机转矩；D-转动半径；F-电磁力；C-电机常数）可以看到电机的转矩与电流成正比。当有异物阻挡时，电机的转矩增大从而导致电机电流增加。在进行防夹探测时，通过将测得的曲线与正常情况的曲线进行对比，当在关门动作进行过程中的某一时间段内曲线突然增加且超过警戒值时则表明屏蔽门可能夹到了障碍物；另一方面直流电机在启动时也会产生较大电流，这给系统的判断产生影响。为了规避这样的问题，我们通过利用霍尔位置传感器的方式对电机的转速进行检测。若电机的转速低于警戒值，而测得的电流较大则可判断屏蔽门确实夹到了异物继而触发报警。若是转速未低于警戒值，则可判断电机处在工作中，不触发报警。文章在实际测试过程中采用的电机驱动模块具有对电机电流检测的接线，可通过在电流检测端口接入电阻的方式观测电机工作曲线，而此端口与电机供电端口为并联方式，即采取并联电阻的方式来间接获得电机运行情况，当电机电流增大时，通过并联电阻的电流减小电压减小，由此可判断是否夹到异物。
4.2红外传感防夹检测设计
对于红外传感检测（安全光栅探测）来说，其主要的设置目的是补足防夹挡板对于上肢的探测盲区。所以在设置高度上则要高于防夹挡板。结合乘客身高以及市面上常见的光栅探测幅度与成本考虑，将光栅设置在离地1.2m的高度，使得光栅能够覆盖1.2～1.5m左右的范围，那么防夹效果较好。
在研究过程中发现，由于安全光栅对障碍物的探测较为灵敏，将光栅安装在站台侧导致测试过程中多次发生误触发的情况。而将安全光栅安装在车厢与屏蔽门间的缝隙则可以减少误触发的情况。
4.3超声波传感测距防夹设计
采用US-100型超声波传感器。该超声波传感器具有温度探测矫正功能。在轨道交通枢纽，站台内的温度受四季温度、客流量大小、空调系统等因素的影响较大，可能对超声测距探测的稳定与准确性产生影响。所以，采用此型号的超声波传感器。超声波传感器工作流程为：当接收到触发信号后，传感器工作发出超声波探测，超声波遇到障碍物反馈信号，而后根据发射与返回的超声波时间差结合温度补偿后的声速由传感器内部进行计算得到距离值。
5结束语
地铁屏蔽门在节能、安全方面都发挥了巨大的作用，可以说发展前景良好。本文结合实际需求及成本考虑提电机电流曲线、红外传感、超声探测三种防夹检测方式结合运用将有效的预防屏蔽门夹人事故的发生，保障乘客的出行安全。
参考文献：
[1] 张冲.浅谈地铁屏蔽门作用与控制系统[J].科学技术创新，2018(05)
[2] 黄本勇.地铁屏蔽门自动控制系统设计分析[J].电子技术与软件工程，2013(08)
[3] 朱振飞.地铁屏蔽门绝缘问题分析[J].科技经济导刊，2016(08)
[4] 维丽斯.地铁屏蔽门安全防护装置[J].设备管理与维修，2017(12)
论文作者:许乃心
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：屏蔽门论文; 站台论文; 电机论文; 地铁论文; 电流论文; 乘客论文; 司机论文; 《防护工程》2018年第35期论文;