屏蔽门与列车门之间障碍物检测系统分析

巴秀莲

摘 要：鉴于在轨道交通屏蔽门与列车门之间经常发生夹入障碍物而影响列车运营安全的事故，现将目前轨道交通屏蔽门项目应用的集中种障碍物检测系统，如瞭望灯带、红外电眼、红外光栅、激光探测、视频自动探测系统等进行详细分析，在设计或加装时根据现场站台的状况，因地制宜，选择最为合适和安全的方式进行应用。

1 司机瞭望灯带

1.1工作原理

为了方便列车司机在列车车头控制室操作列车门或在车头PSL上操作屏蔽门前对屏蔽门与列车门之间的间隙及外部环境进行有效无障碍观察，在限界允许的前提下，在站台每侧的列车尾端设置“司机瞭望灯带”。列车司机通过瞭望位于列车尾部的灯带观察有无障碍，如观测到灯带被遮挡则认为列车与屏蔽门之间有乘客或存在障碍物，列车司机会通知站台工作人员进行核查处理;如果观测到灯带清晰完整，则认为列车和屏蔽门之间没有障碍，可以安全发车。

1.2装置组成

本系统结构组成简单，由电源、电缆、LED灯带、定时器、支架等组成。定时器主要用于节能，可根据列车的运营时刻表设定时间，当夜间列车停运时，LED灯灭，当列车运营时，LED灯常亮。

2 红外光栅探测系统

2.1 工作原理

红外光栅探测系统主要采用红外光束作为探测光源，在探测过程中，任何一个防区任一光束被乘客或障碍物阻挡而中断时，接收器无法收到信号，报警器随即发出报警信号，同时屏蔽门无法正常关闭，系统会在操作盘上发出声光警报，同时向上级系统发出报警信号。障碍物探测报警装置的控制器把每个防区的检测结果汇总成一个信号，作为一个节点接入屏蔽门系统的安全回路。探测装置在操作盘上设置旁路开关，系统在旁路状态时，不连接屏蔽门安全回路。

2.2 系統组成

每套探测装置主要由 1 台控制器、多组红外光栅等组成，每组光栅设置为一个防区。每组光栅由发射器、接收器、报警装置、电缆、电源等组成，安装在同一侧站台每节车厢对应的屏蔽门两端（根据站台的直曲程度灵活增减），以检测列车门和屏蔽门之间的间隙。

控制器是整套系统的信息处理中心，接收来自屏蔽门系统的信号，向光栅发出检测命令并接收光栅的检测结果、将检测结果返回屏蔽门系统，实现整个系统的启动、探测、延时、报警、事件查询等功能，为红外对射装置提供电源，处理传感器部分传输过来的通光/遮光信号，输出声光报警信号，同时提供与屏蔽门安全回路连锁的控制信号。

2.3 系统特点

（1）采用微电脑控制技术：利用微电脑的强大控制功能，控制激光发射器和激光接收器的工作，采用智能识别技术，避免漏报、误报。

（2）具有自诊断功能：通过程序启动自诊断，自动检测系统的运行情况，确保运行可靠性，方便维护。

（3）与安全回路的联锁：与屏蔽门安全回路进行联锁，当探测到有人或者物体造成遮光时，报警装置在输出声光报警信号的同时，向列车发出探测结果，通过通讯，可以向 PSC 传送障碍物的防区位置，便于司乘人员处理。

（4）具有旁路功能：在系统故障或检修时，开启旁路功能，屏蔽障碍物探测功能，不影响发车。

（5）限界要求高：每一个屏蔽门单元要有一对红外对射装置，且需要专门的安装架进行安装，数量较多，为避免侵限，必要严格控制限界范围。

（6）障碍物判断位置不精准：由于是几道滑动门共用一组光栅，当此组光栅检测到障碍物时，不能立刻精确到是具体哪个门有障碍物，需要人为判断。

3 激光障碍物探测系统

3.1 工作原理

列车进站乘客上下车结束后，把屏蔽门系统的“关闭且锁紧”信号传送给激光障碍物探测系统的控制器，控制器在接收屏蔽门系统的指令后（节点信号或通讯信号），控制激光发射器发出激光脉冲，如果接收器收到激光脉冲信号，就表明在此区间内没有障碍物，如果激光传感器没有收到激光脉冲信号，就表明在此区间内有障碍轨道交通屏蔽门与列车门间缝隙障碍物探测报警装置物。激光传感器可以检测到障碍物的精确位置，由控制器把障碍物的位置信息反馈到屏蔽门系统。

3.2 系统组成

激光障碍物探测系统一般由 1 台控制器以及现场激光检测装置组成。根据轨道曲率设置不同的防区，直线站设置 1 个防区，曲线站设置 2～3 个防区。每个防区包括 1～4 束激光发射、接收传感器、对应的各1台发射、接收控制器。激光发射、接收传感器分别安装在不同高度，用来检测不同高度的障碍物。

3.3 系统特点

（1）同时具有红外光栅探测系统的微电脑技术、自诊断功能、与安全回路连锁、旁路功能等;

（2）对安装校准要求极高：列车运行产生的振动很可能导致发射器和接收器发生瞬间甚至稳态配准故障，运行稳定性不高。

4 激光雷达视频探测系统

4.1工作原理

激光雷达发射与接收一体，实现立体扫描，采用激光飞行时间测量法，由激光雷达发射脉冲束，照射到检测物后反射回到激光雷达，通过测量时间差计算出与物体之间的距离。通过不同倾斜角度的棱镜高速旋转，将光束分成几个扫描面，每处激光雷达探测器装置内置摄像头，可以实时监控每道滑动门与车门之间间隙的实际情况，当激光探测器检测出障碍物报警时，可通过站台两侧端门显示屏、设备室显示端查看视频，以便人工辅助判断是否属于误报。

4.2 系统组成

该系统雷达（内置摄像头）、端门显示盘及工控机、“报警清除”和“总旁路/自动”按钮，“电源指示灯”、“报警指示灯”、设备房控制机等。

雷达安装于滑动门正中上方的梁下，通过膨胀螺丝固定雷达支架支架与雷达之间加有绝缘块。

端门显示盘用于发车终端显示以及公共区域报警信息显示，安装在设备房外墙上，它可精确显示到具体哪一道门报警，故障信息与报警视频也可即时显示，可使站台工作人员更直观的判断异常所在。

配置工控机，报警时视频通过网线将雷达对应门单元报警的视频信号传到端门显示器，供司机查看。

4.3 系统特点

（1）同时具有红外光栅探测系统的微电脑技术、自诊断功能、与安全回路连锁、旁路功能等;

（2）不受限界限制，尤其對于A型车、B型车均可满足的站台特别适用。

（3）障碍物判断精准：当系统检测到障碍物后，在端门显示盘上能够立即查看到具体门的位置。

5 视频障碍物探测系统

5.1系统原理

视频障碍物探测系统是将摄像头放置在屏蔽门和列车门之间的每个间隙顶部，自动探测屏蔽门和列车门之间残留的异物，一旦检测到卡在屏蔽门和列车门之间的异物，相关的监控触摸屏和自动门门灯就会发出报警信号，向列车司机和车站工作人员通知危险情况，并且列车司机可以通过显示在触摸屏上的视频图像来确认，及时进行人工干预，保证列车和乘客安全。

同时，该检测系统的检测信号被接入屏蔽门安全回路中，这样使得在排除异物之前不允许列车离开。为方便维修和检测，该系统还具有旁路功能，可根据实际需要与屏蔽门安全回路分开。

5.2系统组成

每一套系统都有一组网络摄像头、站台门监视器、设备房控制箱等。

5.3 系统特点

（1）同时具有红外光栅探测系统的微电脑技术、自诊断功能、与安全回路连锁、旁路功能等;

（2）顶置式安装检测面广：该系统可以检测到两门间隙内的所有范围，检测全面，安全性高。

（3）不受限界影响：视频探测器安装在混凝土顶梁的下部，它避免了限界影响，受环境因素也较小。

（4）方便司机查看并操作：司机会在端门的监视器上方便的查看有两门之间的间隙内有无障碍物。

（5）对现场环境和后台算法要求较高：在检测过程中，要考虑到误报的情况，因障碍物的种类、大小、体积、厚度等不同，要求后台算法精准，尽可能排除掉不必要的障碍物报警。

6 结语

随着地铁线网络的扩展，地铁站的类型也直曲不一，并且曲线站类型越来越多，屏蔽门与列车门之间的安全问题更为突出，在加装或设计联络时一定考虑现场的情况，选择一种对运营最为安全、可靠的障碍物探测装置，以满足安全运行的要求。

参考文献

[1]侯欣然，王楚涵，张九零.地铁屏蔽门事故分析及风险控制研究[J].华北科技学院学报，2015，01：103-106.

[2]赵晓明.A研究所地铁屏蔽门项目风险分析及控制策略[D].郑州大学，2011.

[3]凌人.宁波地铁1号线屏蔽门项目的风险管理研究[D].浙江工业大学，2013.