地铁列车通道门防护装置设计

刘继成 肖杰 邓永果 周慧红 康婕 邓捷

摘要 地铁列车运行中驾驶室的空间安全是城市轨道交通运营十分重视的问题，如何进一步提高列车在运行过程中驾驶室的安全保障是一项值得研究的实践问题。通过对成都地铁现有12条地铁线路列车通道门锁闭与开启方式进行研究，发现通道门易被通用四角钥匙开启，同时存在司机离开后未及时关闭通道门导致无关人员进入到驾驶室内的安全隱患。该研究提出通过加装门禁系统、自动回弹关门装置、远端开门装置，修改HMI、CCTV、PIDS等系统软件，实现权限开门、自动关门、远端开门、门状态检测及HMI显示、报警联动等功能，解决无关人员轻易进入驾驶室的安全隐患，提高了地铁列车驾驶室的安全保障等级，对国内其他地铁列车通道门改造提供一定的借鉴意义。

关键词 地铁列车;通道门;门禁系统;安全运行

中图分类号 U298.51 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）01-0075-04

0 引言

城市轨道交通（以下简称城轨交通）作为现代城市交通系统的重要组成部分，是城市公共交通的骨干和枢纽，是改变城市格局、重塑经济地理、集聚人流物流的重要动力，是解决大城市病、建设绿色城市的有效途径。截至2020年底，中国大陆（不含港澳台）共有45个城市开通城轨交通运营线路244条，运营线路总长度7 969.7 km。其中，地铁运营线路6 280.8 km，占比78.8%;其他制式城轨交通运营线路1 688.9 km，占比21.2%。2020年城轨交通新增运营线路长度1 233.5 km。截至2020年底，共有65个城市的城轨交通线网规划获批（含地方政府批复的21个城市），其中，城轨交通线网建设规划在实施的城市共计61个，在实施的建设规划线路总长7 085.5 km（不含已开通运营线路）[1]。

城轨交通已成为解决城市拥堵的主要途径，截至2020年底，地铁运营线路在所有已开通城轨交通制式中占比高达78.8%，如何更好更完善的保障列车的安全运行和乘客的人身安全成为重要的研究方向。通过对成都地铁列车的调查研究发现除9号线外的所有列车两端驾驶室均有一扇连通客室的门，称为通道门（间壁门或端门）。目前的通道门采用机械锁或电子锁，其共同特点是都能够从客室侧通过四角钥匙开启。在国内外轨道交通行业发展初期，采用四角钥匙开启的四角锁因结构简单、生产成本低、安全性相对较高等优点被广泛运用于列车车门、柜体等部件的锁闭，并一直沿用至今。当时四角锁安全性相对较高，是因为四角钥匙还不能被轻易获取。但随着生产制造技术和物流交易模式的逐步发展，目前的四角钥匙通用性显著增强，在线上或线下门店就能轻易买到，因此四角锁的安全性正不断降低。目前轨道交通行业、水利水电行业、信息通信行业仍在大量使用四角锁，并且未加装安全防护装置。因此为了提高设备和相关人员的安全性，有必要深入探讨和研究地铁列车通道门的锁闭与开启方式，加装安全性能更高的通道门防护装置。

1 成都地铁列车通道门现状

地铁列车通道门位于带司机室的车厢，通道门为手动折页门，向客室内打开。通道门在驾驶室内侧有门把手，通过旋转门把手开启通道门，当然也有二级锁闭装置进行反锁，防止误操作开启通道门[2]。

通道门的作用主要有三点：一是方便司机在某些特定情况下从驾驶室进入客室或从客室进入驾驶室;二是用于分隔驾驶室和客室，防止无关人员在列车运行过程中进入驾驶室，为列车司机创造一个没有干扰的独立工作空间;三是在紧急情况下，司机可以打开通道门，让乘客进入驾驶室，通过紧急疏散门或驾驶室车门离开列车。

成都地铁1号线、2号线、3号线、4号线、17号线、18号线列车通道门采用机械锁锁闭，5号线、6号线、7号线、8号线、10号线通道门采用电子锁锁闭。机械锁是驾驶室侧通过门把手开门，客室侧通过四角钥匙开门。电子锁是驾驶室侧通过电动按钮开启，客室侧通过四角钥匙开启，部分线路可通过后端门按钮远程开启后端通道门。

2 地铁列车通道门防护装置模块设计与功能实现

地铁列车通道门防护装置主要是在原有四角锁的基础上增加一套门禁系统作为该通道门的防护装置，司机从驾驶室进入客室时需要按压开门按钮后方可开门，从客室进入驾驶室时必须先通过门禁系统验证，再使用四角钥匙开门进入。以成都地铁2号线列车改装为例，通道门防护装置的功能除具备权限开门外，还具备远程开门、自动回弹关门、门状态检测及HMI显示、报警联动等功能。

2.1 权限开门功能

权限开门功能通过在通道门上加装门禁系统实现，包括电插锁、开本端通道门开关、门禁刷卡机及电源。为保障乘客的安全和地铁客室内美观将电插锁安装在通道门内侧（驾驶室侧）上方，开本端通道门开关安装在通道门内侧电气柜门上，门禁刷卡机安装在通道门外侧（客室侧），高度据客室地板1.8 m以上，减少乘客触碰的概率，电源从电气柜内接出220 V电压为门禁系统供电，安装示意图见1。人员需从驾驶室进入客室时，可通过按压本端开通道门开关将电插锁断电同时旋转门锁把手打开通道门（无须权限）;人员需从客室进入驾驶室时，可以通过刷员工卡获得开门权限将电插锁断电，同时需在6 s内使用四角钥匙打开通道门，否则电插锁将重新得电;通道门关闭后电插锁自动得电，权限开门功能再次启动[3]。

2.2 自动回弹关门功能

通过在通道门内侧上方安装回弹器，可实现通道门在开门状态且无外力阻挡的情况下，依靠回弹器的弹力让通道门自动关闭到位，防止司机在忘记关门的情况下实现自动关门。

2.3 远端开门功能

远端开门功能是在本端通道门开关旁边安装开远端通道门开关，为防止误按，在远端开通道门开关上加装保护盖，按压后开门指令经本端车辆接口单元传输至本端远程接口单元RIO1，再经MGW总线传输至对端远程接口单元RIO1，之后经对端车辆接口单元传递开门指令给门禁系统，门禁系统发出断电信号，电插锁断电，对端人员需在6 s内使用四角钥匙开启对端通道门，否则电插锁重新得电锁闭通道门。远端开门功能逻辑如图2。

2.4 门状态检测及HMI显示功能

门状态检测及HMI显示功能通过不间断检测两端门禁系统的电插锁断电与得电信号，并将该信号反馈至HMI屏上表示通道门开启与关闭状态。司机能通过观察HMI屏通道门显示获知通道门的状态。门状态检测分为开门检测和关门检测两部分，开门检测在通道门打开后，电插锁将断电信号反馈回门禁系统，门禁系统将信号传输至车辆接口单元VIU，车辆接口单元将信号转换后，信号经远程接口单元RIO1完成信息采集，经中央控制单元CCU和以太网HUB运算后，将通道门开门状态在车辆HMI屏上进行显示;关门检测在通道门关闭后，电插锁将得电信号反馈回门禁系统，门禁系统将信号传输至车辆接口单元VIU，车辆接口单元将信号转换后，信号经远程接口单元RIO1完成信息采集，经中央控制单元CCU和以太网HUB运算后，将通道门关门状态在车辆HMI屏上进行显示，司机可通过查看HMI屏幕显示获取通道门开门状态。门状态检测及HMI显示功能逻辑如图3。

2.5 报警联动功能

报警联动功能是列车通道门在规定的时间范围内未检测到关门信号时，将报警信息通过广播系统控制器中的报警灯和报警铃传递给司机，同时摄像头联动且CCTV调用报警通道门处摄像头信息并单画面显示。即通道门打开后，电插锁将断电信号反馈回门禁系统，门禁系统将信号传输至车辆接口单元VIU，车辆接口单元将信号转换后，信号经广播系统控制器PCU，再经视频监视系统服务器CSS，最终将开门信息在CCTV系统的CMON屏和PIDS系统上进行显示。报警联动功能逻辑如图4。

3 地铁列车通道门防护装置优势

加装了通道门防护装置的地铁列车，其优势主要体现在防止无关人员或恐怖组织进入驾驶室，同时能极大地提高列车自动化程度与提升列车通道门安全防护保障等级。

3.1 提高列车自动化程度

自动回弹关门功能可實现通道门的自动关闭，无须司机再进行手动关门;远端开门功能可实现通道门的远程开启，防止接车司机员工卡遗失或消磁不能按时接车导致列车延误;门状态检测及HMI显示功能可实时显示通道门状态;报警联动功能可实时检测通道门状态并报警，以上功能的实现进一步提高了列车自动化程度，方便司机更好的驾驶列车[4]。

3.2 提升列车安全防护保障等级

权限开门功能可防止无关人员轻易通过四角钥匙打开通道门进入驾驶室内影响列车安全运行，除此之外，还可以根据地铁线路的不同设置不同权限，只为对应线路的司机、车辆检修工及必要人员的员工卡开通通道门门禁权限，防止其他无关工作人员进入驾驶室或因员工卡丢失导致其他人员进入驾驶室，防止列车在运行过程中无关人员进入到驾驶室内对司机和列车安全运行造成危害。

自动回弹关门功能可实现通道门在开门状态且无外力阻挡的情况下，依靠回弹器的弹力让通道门自动关闭到位。此功能可防止司机在下车时忘记手动关闭通道门，自动回弹完成关闭通道门，防止无关人员进入到驾驶室内对列车安全运行造成危害。同时，配合门状态检测及HMI显示功能主控司机可随时通过HMI查看两端通道门状态，报警联动功能在司机未及时查看到通道门处于开启状态时通过CCTV系统的CMON屏和PIDS系统上进行显示提醒司机通道门处于开启状态，并发出需及时关闭通道门的报警信号，进一步提升列车安全防护保障等级[5]。

4 结论

通过对成都地铁现有12条地铁线路列车通道门锁闭与开启方式进行研究分析，发现在保留现有四角门锁的基础上加装门禁系统、回弹装置、远端开门装置实现权限开门、自动回弹关门及远端开门功能，修改HMI、CCTV、PIDS等系统软件实现门状态检测及HMI显示、报警联动功能，能有效避免通道门轻易被四角钥匙打开或司机遗忘关闭通道门导致无关人员进入到驾驶室内的安全隐患，进一步提高列车自动化程度与提升列车安全防护保障等级。

参考文献

[1]城市轨道交通2020年度统计和分析报告[R].中国城市轨道交通协会信息，2021（3）.

[2]赵明，雷周敏，张盛云.浅析成都地铁3号线司机室间壁门锁的动作原理及故障分析[J].神州，2019（9）：240.

[3]莫嘉宁.浅析地铁中行车安全事故防范[J].科技风，2018（7）：186-187.

[4]孟德有.浅谈地铁安全防范措施[J].中国新技术新产品，2019（5）：144-145.

[5]傅鹏博.影响旅客列车运行安全基本因素分析[J].甘肃科技，2010（3）：79-80.