地铁曲线站车辆与屏蔽门间障碍物激光探测方案浅析

宋子良

摘 要： 由于地铁建设受地质条件的影响，曲线地铁车站是一种非常规的车站形式，与常规的直线站不同，曲线车站主体结构形式部分或全部为曲线，由于地铁站台屏蔽门和列车车体之间的间隙客观存在，乘客登车过程中停留在该间隙中的情况时有发生，这给地铁安全运营带来了潜在的隐患。针对地铁曲线站屏蔽门与列车门之间的间隙夹人问题进行分析，提出激光用于对地铁车辆与屏蔽门的间隙进行滞留乘客的探测的屏蔽门安全防护措施。

关键词： 地铁；曲线站；屏蔽门；防夹人；激光探测

随着城市轨道交通的建设发展，屏蔽门系统在车站的应用逐步趋于广泛。其对于加强候车安全、规范化候车秩序、降低环控负担等方面起到了积极作用。但屏蔽门的应用引入了新的事故易发区，即屏蔽门与列车车体之间的区域，可称之为“危险区”，特别是曲线站屏蔽门更是危险区中的“盲区”。当乘客一旦进入其中，而司机和站务人员又未及时发现而动车时，会造成极大危险。尤其在大中城市的上下班高峰期，自地铁从开通以来已发生多起屏蔽门与列车间隙夹人的事故，造成人民生命财产损失，并形成恶劣社会影响。

直线站屏蔽门的相关安全防护及检测方式已经健全，本文主要针对曲线站屏蔽门与列车车体之间的间隙夹人（下文中简称为间隙夹人）情况进行分析，通过研究现有的防夹人技术，分析地铁曲线站车辆与屏蔽门间障碍物采用激光探测的方案，以提高乘客乘车安全，同时保证正常的地铁运营效率。

一、间隙夹人情况

1、客流拥挤，强行进入车厢后被弹回导致间隙夹人

2、客流拥挤，被屏蔽门或列车门夹到后逃脱而后进入间隙导致夹人

3、客流一般，由于屏蔽门与列车门关门时间不合理导致夹人

二、现有的间隙防夹人对策分析

1、通过机械结构设计，防止乘客进入该间隙

在屏蔽门的滑动门边缘安装安全挡板或者在屏蔽门靠近列车侧安装三角斜面防站立板。前者适合限界要求较宽松的线路安装挡板后可以减小列车门与屏蔽门之间间隙降低了乘客进入该间隙的可能性。后者对限界要求不高由于不利于乘客站立所以可防止乘客进入该间隙。但通过机械结构设计的方式往往只能防止乘客主动进入间隙却不能防止乘客被动被挤入该间隙。甚至由于该机械结构存在当人站立在间隙内时会导致站立不稳如果此时列车启动则危险性更大。

2、通过信号获取，判断是否有乘客进入该间隙

在屏蔽门与列车门关闭后关于如何获取间隙是否有人的方法目前常采用人工方式依靠司机在关门前进行瞭望判断可采用在站台尾部立柱装设软灯管方式。这一类成本低、人工参与度高、掌握灵活但司机负担较大，并且当客流量大或者在曲线站台上时该方式往往受到限制。

三、激光探测方式的方案分析

1、系统概况

（1）检测原理描述

激光探测系统主要用于对地铁车辆与屏蔽门的间隙进行滞留乘客的探测。由激光发射机、激光接收机、控制主机组成。当屏蔽门与列车门关闭时，激光发射机发射探测激光束，激光接收机接收探测激光束，如果屏蔽门与列车间空隙处，有乘客或大件物体滞留，探测激光光束被遮挡，激光探测器即会发出报警信号，司机端PSL发出声光报警，提示司机有乘客被困，通过站务人员打开相应屏蔽门，将被困乘客带离，以保证旅客和车辆运输的安全。

（2）设备分布

曲线站布设方式为以直代曲，以探测全覆盖，设备用量最小为原则（具体布设点位以站台平面图为准）。上下行两侧站台各定义为一个防区，每侧站台依据曲线度设置多组激光探测设备，每组激光探测装置由2對（至下而上设置）JT50激光探测器组成，激光束距地面预设高度分别为250mm、500mm（可根据现场实际情况确定最终高度）。曲线站发射机和接收机安装支架成对连续安装在屏蔽门活动门之间的门槛上，激光探测器探头（发射头和接收头）最外侧面不超出车辆限界。

2、具体安装位置、安装方式

曲线站发射机和接收机安装支架成对连续安装在车尾屏蔽门端门外侧地面、屏蔽门活动门之间的门槛上、车头屏蔽门端门外侧地面。

3、曲线站台设备连接示意图

TX为激光发射机， RX为激光接收机。

4、控制流程

（1）屏蔽门闭合；

（2）激光探测控制主机读取安全门PSL关闭锁紧信号；

（3）激光探测控制主机为激光发射机、激光接收机供电；

（4）屏蔽门障碍物激光探测系统进入探测工作状态：

1）有旅客或障碍物滞留，探测系统发出声光报警，待滞留旅客或障碍物清除，系统自动关闭停止探测；

2）无旅客或障碍物滞留，系统自动关闭停止探测。

（5）系统进入待机状态，等待下一列车的到来。

5、探测激光束高度合理性、稳定性

（1）探测激光束间距、高度合理说明

激光光束探测高度合理范围根据《中国成年人人体尺寸》（GB10000-88），成年人身高为1449～1830mm，成年男子，小腿加足高为372～468mm，大腿为413～532mm。成年女子，小腿加足高为331～420mm，大腿为387～496mm。未成年人身高在1000～1400mm。目前国内轨道交通领域屏蔽门以及安防领域的人体入侵类线束防护，均依照国家人体身高标准设定，均由地面（人体落地点）为基础开始依次向上设置（地面人体存在几率为100%，高度上升后逐步下降）。结合国内的调查以及和国内地铁运营公司的交流情况来看，激光高度设置在距站台面300mm、600mm的高度为合理探测高度范围，考虑鞋高约10～20mm ，同时小腿是中间段粗两端较细，所以第一束激光束设置在250～300mm 高度探测小腿范围；第二束激光束考虑大腿部位遮挡，则设置在500～600mm高度。由此，设置探测激光束高度为250mm，主探测成年人小腿范围，设置探测激光束高度为500mm，主探测成年人大腿范围，此探测范围可覆盖成年人臀部和大、小腿以及未成年人的腿至躯干范围，即覆盖人体宽范围探测区，因此可达到安全探测效果。（根据限界做适当调整）

（2）可靠性措施

1）激光束发射散角小（<0.03°），距发射源130m处光斑直径小于5cm，可有效避免宽光束时在地铁车辆与屏蔽门间的多次反射而可能导致的漏报警。

2）激光束的光束能量集中，故可利用光功率高，能更有效的克服灰尘等带来的衰减，有效减少误报警；

3）激光束波长单一，可有效避免其它光源（如地铁车灯、站台灯光等）的干扰，有效减少误报警；

4）辅助调试工具可使调试更加精准，系统稳定性更好；

5）响应时间依地铁使用环境在5ms-500ms之间可调整设定，系统功能及可靠性更好；

6）在-40°C～70°C环境温度下正常工作；

7）抗光电磁干扰性强，对其它设备无干扰；

8）输出可以为无电位触点，可接入其它各种系统联动。

四、综述

地铁曲线站车辆与屏蔽门间障碍物采用激光探测的方式能够有效的降低由于驾驶员视觉盲区等人为原因造成的夹人事件，以激光探测技术手段为主的方式即降低了运营成本，又增加了运营的安全可靠性和人性化。