軌道交通站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)中的安全保護(hù)措施

黃中全

(重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司技術(shù)中心,401121,重慶∥高級(jí)工程師)

安全門(mén)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于地鐵、輕軌等軌道交通中的高架和地面站臺(tái)上,有半高式安全門(mén)系統(tǒng)和全高式安全門(mén)系統(tǒng)兩種。它是沿站臺(tái)邊緣設(shè)置,將列車(chē)與站臺(tái)候車(chē)區(qū)隔離。安裝安全門(mén)系統(tǒng),不僅可以防止乘客跌落或跳下軌道而發(fā)生危險(xiǎn),還可讓乘客安全、舒適地乘坐地鐵或輕軌。

半高式安全門(mén)系統(tǒng)的門(mén)體高度為1.5 m左右(重慶輕軌2號(hào)線高架站臺(tái)上安裝的半高式安全門(mén)高為1.3 m),它可以讓乘客呼吸到戶(hù)外新鮮的空氣。半高式安全門(mén)為敞開(kāi)式的外觀結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)便了安全門(mén)系統(tǒng)與土建的接口,安裝簡(jiǎn)潔方便,非常適合現(xiàn)正在運(yùn)營(yíng)軌道線路中安全門(mén)的加裝。

全高式安全門(mén)系統(tǒng)的門(mén)體高度通常大于2 m,對(duì)門(mén)體強(qiáng)度要求也高于半高式安全門(mén),其造價(jià)也就比半高式安全門(mén)系統(tǒng)要高。

安全門(mén)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中都需充分考慮到自身的可靠性,以及乘客的安全和行車(chē)安全,具有多種安全、聯(lián)鎖保護(hù)措施。

1 多級(jí)控制

站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)具有系統(tǒng)級(jí)控制、站臺(tái)級(jí)控制、手動(dòng)操作和火災(zāi)模式應(yīng)急控制等四級(jí)控制方式。四種控制方式中以手動(dòng)操作優(yōu)先級(jí)最高,火災(zāi)模式應(yīng)急控制次之,系統(tǒng)級(jí)控制級(jí)別最低。

1.1 系統(tǒng)級(jí)控制

系統(tǒng)級(jí)控制是正常運(yùn)行模式下由信號(hào)系統(tǒng)直接對(duì)安全門(mén)進(jìn)行控制的方式。在系統(tǒng)級(jí)控制方式下,列車(chē)到站并停在允許的誤差范圍內(nèi)時(shí),信號(hào)系統(tǒng)向安全門(mén)系統(tǒng)發(fā)送開(kāi)(關(guān))門(mén)控制命令。控制命令經(jīng)信號(hào)系統(tǒng)(SIG)發(fā)送至安全門(mén)系統(tǒng)中的中央控制(Platform Safety Doors Central Interface Panel,簡(jiǎn)為PSC);PSC再通過(guò)門(mén)控電元(Door Control Unit,簡(jiǎn)為DCU)對(duì)門(mén)體進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,實(shí)現(xiàn)安全門(mén)的系統(tǒng)級(jí)控制操作。DCU包括接口模塊IFM(Interface module)和門(mén)控模塊(Door Control Module,簡(jiǎn)為DCM)。

1.1.1 開(kāi)門(mén)操作

信號(hào)系統(tǒng)確認(rèn)列車(chē)停在允許范圍內(nèi)時(shí),信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)與PSC的接口向安全門(mén)控制系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)門(mén)命令。PSC通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的硬線安全回路向每個(gè)單元的DCU發(fā)送打開(kāi)安全門(mén)的命令;門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中端頭處各門(mén)狀態(tài)指示燈同步閃爍,全開(kāi)時(shí)門(mén)狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。

1.1.2 關(guān)門(mén)操作

列車(chē)即將離站時(shí),信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)與PSC的接口向安全門(mén)控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)門(mén)命令。PSC通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的硬線安全回路向相關(guān)的每個(gè)單元的DCU發(fā)送關(guān)閉安全門(mén)的命令,所有安全門(mén)關(guān)閉。關(guān)門(mén)過(guò)程中端頭處門(mén)狀態(tài)指示燈同步閃爍,并發(fā)出聲音報(bào)警。關(guān)門(mén)過(guò)程完成后,指示燈滅,停止聲音報(bào)警。門(mén)關(guān)閉后門(mén)狀態(tài)指示燈熄滅。所有門(mén)關(guān)閉后,PSC向信號(hào)系統(tǒng)反饋安全門(mén)系統(tǒng)的鎖閉信號(hào),信號(hào)系統(tǒng)接收到安全門(mén)鎖閉信號(hào)后,允許列車(chē)離站。

1.2 站臺(tái)級(jí)控制

站臺(tái)級(jí)控制是由列車(chē)駕駛員或站務(wù)人員在站臺(tái)PSL上對(duì)安全門(mén)進(jìn)行開(kāi)(關(guān))門(mén)的控制方式。當(dāng)系統(tǒng)級(jí)控制不能正常實(shí)現(xiàn)時(shí),如SIG故障、PSC對(duì)DCU控制失敗等故障狀態(tài)下,列車(chē)駕駛員或站務(wù)人員可在PSL上進(jìn)行開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)操作,實(shí)現(xiàn)安全門(mén)的站臺(tái)級(jí)控制操作。若安全門(mén)全部關(guān)閉,但因鎖閉信號(hào)丟失或信號(hào)系統(tǒng)無(wú)法確認(rèn)門(mén)是否鎖閉而不能發(fā)車(chē)時(shí),列車(chē)駕駛員或站務(wù)人員用鑰匙開(kāi)關(guān)打開(kāi)PSL上的“操作允許”開(kāi)關(guān),再用鑰匙開(kāi)關(guān)在PSL上進(jìn)行“滑動(dòng)門(mén)(ASD)/應(yīng)急門(mén)(EED)互鎖解除”的操作,從而可強(qiáng)制發(fā)車(chē)。正常情況下,只有在安全門(mén)全部關(guān)閉信號(hào)確認(rèn)后,才允許列車(chē)發(fā)車(chē),即安全門(mén)關(guān)閉信號(hào)與列車(chē)發(fā)車(chē)命令是互鎖的;但在在沒(méi)有得到安全門(mén)關(guān)閉信號(hào)時(shí)強(qiáng)制發(fā)車(chē)則稱(chēng)為互鎖解除。

1.3 手動(dòng)操作

手動(dòng)操作是由站臺(tái)人員或乘客對(duì)安全門(mén)進(jìn)行的操作。當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障或個(gè)別安全門(mén)操作機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí),站臺(tái)工作人員在站臺(tái)側(cè)用鑰匙手動(dòng)解鎖后打開(kāi)安全門(mén)(見(jiàn)圖1),或乘客在軌道側(cè)手動(dòng)抬起開(kāi)門(mén)把手后打開(kāi)安全門(mén)(見(jiàn)圖2)。此時(shí),PSC上的“滑動(dòng)門(mén)(ASD)/應(yīng)急門(mén)(EED)手動(dòng)操作”狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。

圖1 站臺(tái)側(cè)手動(dòng)解鎖

圖2 軌道側(cè)手動(dòng)開(kāi)門(mén)把手

1.4 火災(zāi)控制模式

安全門(mén)系統(tǒng)在車(chē)站控制室設(shè)置綜合備份盤(pán)(Integrated Backup Panel,簡(jiǎn)為IBP),使得在應(yīng)急狀態(tài)下由專(zhuān)人通過(guò)IBP實(shí)現(xiàn)安全門(mén)的開(kāi)門(mén)控制,所有連接采用硬線。當(dāng)IBP上“應(yīng)急控制”開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“IBP操作允許”位置后,按下“開(kāi)門(mén)”按鈕,全部滑動(dòng)門(mén)將打開(kāi)。當(dāng)乘客全部撤離后,滑動(dòng)門(mén)由專(zhuān)人按“關(guān)門(mén)”按鈕進(jìn)行關(guān)閉。

在執(zhí)行IBP的火災(zāi)應(yīng)急功能時(shí),信號(hào)系統(tǒng)與PSL對(duì)滑動(dòng)門(mén)的控制權(quán)被取消。

2 多重安全保護(hù)措施

在安全門(mén)系統(tǒng)中,為了乘客的安全,設(shè)計(jì)安裝了多重安全保護(hù)措施。

2.1 應(yīng)急門(mén)和端門(mén)

正常情況下,應(yīng)急門(mén)和端門(mén)應(yīng)保證關(guān)閉并鎖緊,作為站臺(tái)公共區(qū)與隧道區(qū)間的屏障;當(dāng)列車(chē)進(jìn)站無(wú)法對(duì)準(zhǔn)滑動(dòng)門(mén)時(shí),可作為乘客應(yīng)急疏散通道。

應(yīng)急門(mén)上設(shè)門(mén)鎖裝置,站臺(tái)工作人員可在站臺(tái)用鑰匙開(kāi)門(mén);軌側(cè)設(shè)有開(kāi)門(mén)推桿,推桿與門(mén)鎖聯(lián)動(dòng),乘客在軌側(cè)推壓開(kāi)門(mén)推桿將門(mén)打開(kāi)。

2.2 聲光報(bào)警

在安全門(mén)的端頭,配置有醒目的開(kāi)關(guān)門(mén)指示燈,并與蜂鳴器聲響共同組成滑動(dòng)門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程、狀態(tài)及故障時(shí)的聲光報(bào)警提示。

2.3 電子鎖緊裝置

在每扇門(mén)的兩端均安裝有電子鎖緊裝置(見(jiàn)圖3),在每個(gè)電子鎖里安裝了兩個(gè)光電傳感器,以檢測(cè)其插銷(xiāo)的位置。若電子鎖緊裝置的插銷(xiāo)在門(mén)關(guān)到位后沒(méi)有落下來(lái)(也就是門(mén)沒(méi)有被鎖住),或在執(zhí)行開(kāi)門(mén)命令時(shí),其插銷(xiāo)沒(méi)有被提起來(lái),則DCU將這些故障信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊(CAN、ModBus)送到PSC主控畫(huà)面,操作員立即便會(huì)知道哪扇門(mén)由于何種原因發(fā)生了故障。

圖3 安全門(mén)電子鎖緊裝置

2.4 紅外線探測(cè)器

在安全門(mén)端面的中部和下部安有紅外線探測(cè)器(見(jiàn)圖4)。在滑動(dòng)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中,若有人或物進(jìn)出安全門(mén),遮擋了紅外線探測(cè)器發(fā)出的紅外線光束,滑動(dòng)門(mén)會(huì)停止關(guān)門(mén)動(dòng)作,以保證乘客安全;同時(shí),使在門(mén)關(guān)閉后30 s內(nèi),若軌行區(qū)仍有乘客遮擋了紅外線探測(cè)器發(fā)出的紅外線光束,安全門(mén)仍會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。

圖4 紅外感應(yīng)裝置

2.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方面采用先進(jìn)的算法,使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠,并保證了滑動(dòng)門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中遇到最小8 mm的障礙物時(shí),滑動(dòng)門(mén)立即停止關(guān)閉,同時(shí)卸掉夾緊力,解脫被夾的人或物;經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(時(shí)間應(yīng)在0～10 s內(nèi)可調(diào))后,門(mén)應(yīng)重新關(guān)閉。滑動(dòng)門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中最大動(dòng)能不大于10 J,當(dāng)滑動(dòng)門(mén)運(yùn)行在最后100 mm行程時(shí)其最大動(dòng)能小于1 J,這樣就保證了即使滑動(dòng)門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中撞到了乘客,其碰撞也是輕微的。

2.6 就地操作板

若門(mén)無(wú)法打開(kāi)是由于PSC無(wú)法發(fā)出開(kāi)關(guān)門(mén)命令引起的,則可通過(guò)DCM 旁邊(有的在DCM 面板上)的就地操作板(Local Operation Panel,簡(jiǎn)為L(zhǎng)OP)來(lái)實(shí)現(xiàn)門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。LOP面板上裝有一三檔位鑰匙(手動(dòng)、自動(dòng)、隔離)和開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)按鈕。當(dāng)鑰匙處在自動(dòng)檔位時(shí),門(mén)的開(kāi)關(guān)命令由PSC發(fā)出,通常稱(chēng)之為正常模式;當(dāng)鑰匙處在手動(dòng)檔位時(shí),門(mén)的開(kāi)關(guān)命令則由面板上的開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)按鈕給出;當(dāng)鑰匙處在隔離檔位時(shí),門(mén)保持原狀態(tài),但門(mén)的開(kāi)到位和關(guān)到位信號(hào)則會(huì)無(wú)條件地送往PSC,從而不影響列車(chē)的正常運(yùn)行,維護(hù)人員則可對(duì)該DCU進(jìn)行維修。

3 冗余設(shè)置

在安全門(mén)系統(tǒng)中,為了提高系統(tǒng)的可靠性,保護(hù)乘客的安全,采用了以下冗余配置。

3.1 環(huán)型布線

在電路設(shè)計(jì)及布線上充分考慮了系統(tǒng)的安全性。正常情況下門(mén)的開(kāi)關(guān)命令是通過(guò)PSC由硬線發(fā)出的,于是在布線時(shí)將命令信號(hào)線設(shè)計(jì)成環(huán)線。這樣,即使信號(hào)線從中間斷開(kāi),也不會(huì)影響到后面門(mén)的正常開(kāi)關(guān)。

3.2 冗余CAN總線

在安全門(mén)系統(tǒng)的信息傳輸方面,采用冗余的CAN現(xiàn)場(chǎng)總線,通信波特率達(dá)到250 kbit/s,DCU的數(shù)據(jù)在PSC上可以實(shí)時(shí)刷新,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可靠、快速、靈活的通信。

3.3 PSC冗余配置

通常情況下由于安全門(mén)的開(kāi)關(guān)門(mén)命令由PSC給出,為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性,在PSC中已做到控制器冗余、網(wǎng)絡(luò)通訊冗余、電源冗余。這樣,即使一個(gè)控制器出現(xiàn)故障、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路中斷、一臺(tái)供電設(shè)備發(fā)生故障,系統(tǒng)也不會(huì)因此而停止正常工作。

站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)采取了多種安全保護(hù)措施,是可靠的安全保護(hù)設(shè)備。該系統(tǒng)在重慶輕軌交通2號(hào)線的實(shí)際應(yīng)用中也得到了用戶(hù)的肯定。

[1] 陳韶章,孫鐘權(quán),王愛(ài)儀,賀利工.地下鐵道站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社,2005.

[2] 志水明広.重慶輕軌較新線一期工程屏蔽門(mén)系統(tǒng)操作維修手冊(cè)[DK].2004.