軌道交通站臺安全門系統中的安全保護措施

黃中全

(重慶川儀自動化股份有限公司技術中心,401121,重慶∥高級工程師)

安全門系統已廣泛應用于地鐵、輕軌等軌道交通中的高架和地面站臺上,有半高式安全門系統和全高式安全門系統兩種。它是沿站臺邊緣設置,將列車與站臺候車區隔離。安裝安全門系統,不僅可以防止乘客跌落或跳下軌道而發生危險,還可讓乘客安全、舒適地乘坐地鐵或輕軌。

半高式安全門系統的門體高度為1.5 m左右(重慶輕軌2號線高架站臺上安裝的半高式安全門高為1.3 m),它可以讓乘客呼吸到戶外新鮮的空氣。半高式安全門為敞開式的外觀結構,簡便了安全門系統與土建的接口,安裝簡潔方便,非常適合現正在運營軌道線路中安全門的加裝。

全高式安全門系統的門體高度通常大于2 m,對門體強度要求也高于半高式安全門,其造價也就比半高式安全門系統要高。

安全門系統在設計、制造、安裝過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安全,具有多種安全、聯鎖保護措施。

1 多級控制

站臺安全門系統具有系統級控制、站臺級控制、手動操作和火災模式應急控制等四級控制方式。四種控制方式中以手動操作優先級最高,火災模式應急控制次之,系統級控制級別最低。

1.1 系統級控制

系統級控制是正常運行模式下由信號系統直接對安全門進行控制的方式。在系統級控制方式下,列車到站并停在允許的誤差范圍內時,信號系統向安全門系統發送開(關)門控制命令。控制命令經信號系統(SIG)發送至安全門系統中的中央控制(Platform Safety Doors Central Interface Panel,簡為PSC);PSC再通過門控電元(Door Control Unit,簡為DCU)對門體進行實時控制,實現安全門的系統級控制操作。DCU包括接口模塊IFM(Interface module)和門控模塊(Door Control Module,簡為DCM)。

1.1.1 開門操作

信號系統確認列車停在允許范圍內時,信號系統通過與PSC的接口向安全門控制系統發出開門命令。PSC通過點對點的硬線安全回路向每個單元的DCU發送打開安全門的命令;門開啟過程中端頭處各門狀態指示燈同步閃爍,全開時門狀態指示燈點亮。

1.1.2 關門操作

列車即將離站時,信號系統通過與PSC的接口向安全門控制系統發出關門命令。PSC通過點對點的硬線安全回路向相關的每個單元的DCU發送關閉安全門的命令,所有安全門關閉。關門過程中端頭處門狀態指示燈同步閃爍,并發出聲音報警。關門過程完成后,指示燈滅,停止聲音報警。門關閉后門狀態指示燈熄滅。所有門關閉后,PSC向信號系統反饋安全門系統的鎖閉信號,信號系統接收到安全門鎖閉信號后,允許列車離站。

1.2 站臺級控制

站臺級控制是由列車駕駛員或站務人員在站臺PSL上對安全門進行開(關)門的控制方式。當系統級控制不能正常實現時,如SIG故障、PSC對DCU控制失敗等故障狀態下,列車駕駛員或站務人員可在PSL上進行開門、關門操作,實現安全門的站臺級控制操作。若安全門全部關閉,但因鎖閉信號丟失或信號系統無法確認門是否鎖閉而不能發車時,列車駕駛員或站務人員用鑰匙開關打開PSL上的“操作允許”開關,再用鑰匙開關在PSL上進行“滑動門(ASD)/應急門(EED)互鎖解除”的操作,從而可強制發車。正常情況下,只有在安全門全部關閉信號確認后,才允許列車發車,即安全門關閉信號與列車發車命令是互鎖的;但在在沒有得到安全門關閉信號時強制發車則稱為互鎖解除。

1.3 手動操作

手動操作是由站臺人員或乘客對安全門進行的操作。當控制系統電源故障或個別安全門操作機構發生故障時,站臺工作人員在站臺側用鑰匙手動解鎖后打開安全門(見圖1),或乘客在軌道側手動抬起開門把手后打開安全門(見圖2)。此時,PSC上的“滑動門(ASD)/應急門(EED)手動操作”狀態指示燈點亮。

圖1 站臺側手動解鎖

圖2 軌道側手動開門把手

1.4 火災控制模式

安全門系統在車站控制室設置綜合備份盤(Integrated Backup Panel,簡為IBP),使得在應急狀態下由專人通過IBP實現安全門的開門控制,所有連接采用硬線。當IBP上“應急控制”開關轉到“IBP操作允許”位置后,按下“開門”按鈕,全部滑動門將打開。當乘客全部撤離后,滑動門由專人按“關門”按鈕進行關閉。

在執行IBP的火災應急功能時,信號系統與PSL對滑動門的控制權被取消。

2 多重安全保護措施

在安全門系統中,為了乘客的安全,設計安裝了多重安全保護措施。

2.1 應急門和端門

正常情況下,應急門和端門應保證關閉并鎖緊,作為站臺公共區與隧道區間的屏障;當列車進站無法對準滑動門時,可作為乘客應急疏散通道。

應急門上設門鎖裝置,站臺工作人員可在站臺用鑰匙開門;軌側設有開門推桿,推桿與門鎖聯動,乘客在軌側推壓開門推桿將門打開。

2.2 聲光報警

在安全門的端頭,配置有醒目的開關門指示燈,并與蜂鳴器聲響共同組成滑動門開關過程、狀態及故障時的聲光報警提示。

2.3 電子鎖緊裝置

在每扇門的兩端均安裝有電子鎖緊裝置(見圖3),在每個電子鎖里安裝了兩個光電傳感器,以檢測其插銷的位置。若電子鎖緊裝置的插銷在門關到位后沒有落下來(也就是門沒有被鎖住),或在執行開門命令時,其插銷沒有被提起來,則DCU將這些故障信息通過網絡通訊(CAN、ModBus)送到PSC主控畫面,操作員立即便會知道哪扇門由于何種原因發生了故障。

圖3 安全門電子鎖緊裝置

2.4 紅外線探測器

在安全門端面的中部和下部安有紅外線探測器(見圖4)。在滑動門關閉過程中,若有人或物進出安全門,遮擋了紅外線探測器發出的紅外線光束,滑動門會停止關門動作,以保證乘客安全;同時,使在門關閉后30 s內,若軌行區仍有乘客遮擋了紅外線探測器發出的紅外線光束,安全門仍會自動打開。

圖4 紅外感應裝置

2.5 電機驅動

在電機驅動控制方面采用先進的算法,使電機運行平穩、可靠,并保證了滑動門在運行過程中遇到最小8 mm的障礙物時,滑動門立即停止關閉,同時卸掉夾緊力,解脫被夾的人或物;經過一定時間(時間應在0～10 s內可調)后,門應重新關閉。滑動門在運行過程中最大動能不大于10 J,當滑動門運行在最后100 mm行程時其最大動能小于1 J,這樣就保證了即使滑動門在運行過程中撞到了乘客,其碰撞也是輕微的。

2.6 就地操作板

若門無法打開是由于PSC無法發出開關門命令引起的,則可通過DCM 旁邊(有的在DCM 面板上)的就地操作板(Local Operation Panel,簡為LOP)來實現門的開關動作。LOP面板上裝有一三檔位鑰匙(手動、自動、隔離)和開門、關門按鈕。當鑰匙處在自動檔位時,門的開關命令由PSC發出,通常稱之為正常模式;當鑰匙處在手動檔位時,門的開關命令則由面板上的開門、關門按鈕給出;當鑰匙處在隔離檔位時,門保持原狀態,但門的開到位和關到位信號則會無條件地送往PSC,從而不影響列車的正常運行,維護人員則可對該DCU進行維修。

3 冗余設置

在安全門系統中,為了提高系統的可靠性,保護乘客的安全,采用了以下冗余配置。

3.1 環型布線

在電路設計及布線上充分考慮了系統的安全性。正常情況下門的開關命令是通過PSC由硬線發出的,于是在布線時將命令信號線設計成環線。這樣,即使信號線從中間斷開,也不會影響到后面門的正常開關。

3.2 冗余CAN總線

在安全門系統的信息傳輸方面,采用冗余的CAN現場總線,通信波特率達到250 kbit/s,DCU的數據在PSC上可以實時刷新,實現實時、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的開關門命令由PSC給出,為了保證系統的穩定性、可靠性,在PSC中已做到控制器冗余、網絡通訊冗余、電源冗余。這樣,即使一個控制器出現故障、一個網絡通信鏈路中斷、一臺供電設備發生故障,系統也不會因此而停止正常工作。

站臺安全門系統采取了多種安全保護措施,是可靠的安全保護設備。該系統在重慶輕軌交通2號線的實際應用中也得到了用戶的肯定。

[1] 陳韶章,孫鐘權,王愛儀,賀利工.地下鐵道站臺屏蔽門系統[M].北京：科學出版社,2005.

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