曲线站台屏蔽门安全防护装置解决方案

中图分类号：P624.8文献标识码：A 文章编号：

前言：深圳地铁二期工程2号线是连接深圳市中心区与蛇口、南头半岛的纽带，也是特区内东西方向交通走廊内的第二条轨道客运干线，沿途将经过蛇口、后海开发区、南山商业文化中心和深圳湾填海区，串联了上述片区主要的居住区和商业文化密集区，由铁道第二勘察设计院、铁道第三勘察设计院负责地铁2号线勘察设计总承包，由于沿线片区地形复杂、地下土建系统交错无法确保所有沿途各站站台保持平面，给车站站台屏蔽门的安全开关带来了难题，之前广州、上海地铁也出现类似的情况，无法确保站台屏蔽门安全开关、最终引起运营安全事故频繁，直接造成列车晚点、乘客伤害，影响地铁的安全、整点、高效运行，为了保证深圳地铁不出现类似的情况，同时也为了保证地铁运营的安全运行，我们针对以上出现的问题做出了相应的分析及解决方案。

一、深圳地铁2#线曲线站台屏蔽门安全防护装置的重要性：

为了确保地铁行车安全，地铁屏蔽门系统的设计必须满足地铁设计规范关于设备设计和安装不能超出限界的要求。因此，关闭后的屏蔽门与关闭后的车门之间必定存在250mm左右（曲线站台300mm左右）的间隙，该间隙可以容下瘦小者或孩童，当屏蔽门和车门关闭后如果有人进入该间隙，列车和信号不能察觉并继续启动行车时必定出现重大伤人事故

二、曲线站台屏蔽门安全防护装置设计研究方案：

目前，国内地铁对屏蔽门与列车门之间的间隙安全处理，采用了屏蔽门系统标准配置，即障碍物探测功能，该功能对乘客进入该间隙有较强的预防功能，但没有进一步的措施和研究，上海、广州等国内地铁公司尚无探测装置防止屏蔽门与列车间隙夹人的经验。国际上有采用红外线探测技术进一步解决间隙安全问题，主要有日本地铁半高安全门、香港地铁迪斯尼线的半高安全门、新加坡地铁等少量应用，未能够推广使用，其可靠性及是否适合国内国情有待研究。

屏蔽门和列车之间的间隙一直是地铁系统设计中不安全的一个隐患。从设计的角度主要由物理、红外、激光等三种安全防护装置的设置方案。通过对屏蔽门探测项目的研制开发，可以获得对屏蔽门与列车门间隙安全处理的措施，并预防和防止由于列车和屏蔽门之间间隙产生的夹人危险事故的发生，确保行车安全，为国家规范屏蔽门技术的安全应用提供良好素材和依据。

为此，深圳地铁公司联合各建设分公司，各设计院等单位开专题讨论会，计划在建设中的2#线首装探测防护装置。由于探测防护装置在解决地铁屏蔽门与列车之间间隙安全措施方面在广州、上海等地铁中并没有应用先例，研究内容如下：

（一）探测防护装置功能测试

探测防护装置能够在乘客滞留间隙时进行实时报警；系统在自动模式或者手动模式时，装置能可靠工作和快速切换；装置的主机面板指示灯状态能够保证正确显示和切换。

（二）探测防护装置可靠性测试

通过频繁的上下旅客遮挡探测装置，结合行车记录、站台监控摄像机与屏蔽门防夹人探测装置的报警主机中的报警信息进行分析，对屏蔽门防夹人探测装置的稳定性、可靠性进行研究：

1．漏报率测试：模仿乘客完全遮挡 100次，装置有效报警a次；其中，漏报率为（100-a）/100。

2．误报率测试：模仿乘客完全遮挡 ，当装置报警100次时，其中b次为乘客遮挡引发；误报率为（100-b）/100。

3．可靠性测试：在直线站选择一侧站台安装屏蔽门防夹人探测防护装置，但其设备的启动与正常屏蔽门防夹人探测装置相反，采用屏蔽门打开时，探测装置就进入工作检测状态；屏蔽门进入关闭状态时，探测装置就立即停止工作，等待屏蔽门下次开启。

（三）限界研究

在夜间地铁运营停运后进行，对不同型号车辆及以不同速度要求进行过站测试。测量探测装置安装限界，并与车辆限界和设备限界作对比分析。

1．最佳安装位置和高度研究。乘客分析：对于1.1米以下乘客，应有成人监护，不在本研究范围；随机抽样统计100名旅客，按1.1米以下作为样本一、1.1米至1.5米作为样本二、1.5米以上作为样本三，三个样本群分别统计数量；并测量样本二的平均胸部、臀部、膝盖高度和样本三的平均臀部、膝盖高度；以上高度值作为安装高度的理论备选值。

2．最佳安装高度研究。选择一个直线站台/曲线站台和最不利车型（屏蔽门和列车间隙最大），在有车条件下，模拟旅客滞留间隙，通过调整安装高度（在上述理论备选值之间调整），根据实际测试结果，确定最佳安装高度。

3．最佳安装位置研究（ 距离线路中心）： 高度值按上述方法确定的最佳安装高度，通过调整安装位置（调整距离线路中心的距离），根据实际测试结果，确定最佳安装位置。

稳定性和可靠性研究是该项目研究的难点，装置的抗干扰能力及是否满足限界要求是研究的重点。解决上述问题有利于提高整体运输系统的安全性和可靠性，对如何预防人员进入屏蔽门与列车门之间间隙及当有人进入屏蔽门与列车门之间间隙，如何进一步防止安全事故发生，达到保障地铁运输中人身安全的目的具有重大意义。

三、曲线站台屏蔽门安全防护装置解决方案：

（一）技术方案：

在滑动门顶箱后盖板上加装帘幕式红外探测器，实现屏蔽门与列车间隙范围的扫描探测， 探测结果经防区处理器转换后提供给设于列车出站端的司机驾驶室旁边的报警主机；报警主机与屏蔽门系统连锁，提供声光报警、信号输出和连锁运行等功能。

帘幕式红外探测器光学原理：

注：试件尺寸h≯500mm，a=b≮200mm；或者为h≮500mm 且直径≮200mm的不透明圆柱体

帘幕式红外探测器内置若干组红外发射－接收探测单元，对探测区域内被探测物上表面到传感器之间的距离进行测量，并辅以光信号强度识别单元，通过对综合探测结果的判定，实现探测区域内出现乘客或者大件箱包等的检测。包括10个发射－接收探测单元，每个探测单元为一个高度2000mm底部为直径200mm的圆锥，全部10个探测单元形成一个2m×0.2m的探测区域，探测区域覆盖一扇滑动门与列车之间的危险区域。

任何超过500mm高的直径超过200mm的不透明物体出现在探测区域内，会在距离和光信号强度上引起帘幕式红外探测器内部探测结果的变化， 立即对该状况进行响应，中断对外信号输出。

报警主机：

报警主机是整套系统的动力中心，为整套系统提供电源；是整套系统的信息处理中心，处理来自光幕的“通光”或者“遮光”信号；是整套系统的控制中心，实现不同工作模式的转换；是系统对外输出的接口，提供声光报警信号和连锁输出信号。

报警主机接口：

报警主机模式转换流程图：

上电后，系统进入探测模式，一个工作周期后，进入待机模式。

初始状态：帘幕式红外探测系统工作在待机模式。

第1步：列车进站后，屏蔽门打开，触发信号TR由1变0，系统进入预置模式。预置模式下，控制输出断开，其余保持在待机模式。

第2步：安全门关闭且锁进，触发信号TR由0变1，保持10ms后，系统识别TR信号有效，开始探测扫描防区。

探测模式下，光幕扫描检测结果为无人时，报警主机上的绿色指示灯亮，控制输出处于“闭合”状态，可以发车；

探测模式下，每次探测到遮光，控制输出在455ms（包括300ms探测时间、100ms防区处理时间和55ms输出响应时间）内进入断开状态，监视输出在415ms（包括300ms探测时间、100ms防区处理时间和10ms输出响应时间）内进入断开状态。

第4步：探测模式下，屏蔽门和列车车体之间无乘客或大件箱包，同时屏蔽门保持关闭且锁紧状态，光幕保持扫描时间T（0~30s可调），系统进入待机模式，报警主机上的待机模式指示灯亮；

第5步：待下一趟列车进站，进入下一个工作流程。

报警主机旁路工作模式：

报警主机上设置有旁路开关，有旁路运行和连锁运行两种状态；

报警主机直接对控制输出进行旁路，旁路模式下，控制输出始终处于闭合状态，仅提供声光报警功能。

（二）电源中断的保护：

帘幕式红外探测系统采用屏蔽门系统AC220V电源，设置有断电自动切换功能，确保电源可靠提供。

（三）帘幕式红外探测系统接地：

探测系统的安装与大地绝缘，绝缘电阻不低于5MΩ(1000MΩ表测量条件)。

探测系统与屏蔽门直接接触，即帘幕式红外探测系统与屏蔽门共地。

四、后续解决方案：

该项目正处于试验安装阶段，计划对地铁2#线直线站及曲线站进行安装测试。由于列车侧面与屏蔽门间隙在不同高度处间距并不完全相同，装置采用可调式结构，使得帘幕式红外探测与屏蔽门的水平间距可以区别设置。本次安装过程分两期进行，先安装三侧（两侧直线，一侧曲线），根据实际情况进行调整，使其布设更加合理有效，再进行后两侧的安装。在安装及测试的过程中，需要加强对设备及现场的管理，保证不影响地铁运营。同时，需要确保列车司机能够按照要求触发激光探测装置，保证所采集数据的准确性。我们将联合各建设分公司，各设计院等单位开专题讨论会，对装置的可靠性、准确性进行评估。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。