SKT型鐵路道口電動欄門技術改造方案和可行性分析

邵志兵 程 飛 中國鐵路上海局集團有限公司安全監察室

SKT型鐵路道口電動欄門具有自動化程度高、運行可靠性強、操控簡便等優點，非常適用于城區機動車流量較大的主干道鐵路道口，當前SKT型電動欄門在管內工務看守繁忙道口陸續安裝并投入運用，總體效果良好，但從近年來道口現場作業實際情況看，還存在一些不足。2019年4月15日管內發生一起道路交通傷害事故（以下簡稱4.15事故），某工務段看守道口一輛小型貨車違法闖紅燈，搶越正在關閉的SKT型電動欄門，越過鐵道后汽車尾部側面碰撞正在移動的電動欄門，造成欄門傾翻砸向道口員，致使欄門損壞、道口員受傷。本起道口交通事故雖經交警部門認定肇事機動車負全部責任，但通過內部分析認為，電動欄門的啟動程序設置和操控方法還可做適當改進，以降低機動車輛搶越鐵路道口的事故風險。

1 SKT型道口裝備基本情況和作業組織方式

1.1 SKT型電動欄門基本結構和運行參數

SKT型鐵路道口電動欄門采用4扇對開布局（見圖1），欄門主體為鋼管和角鋼構件焊接而成，欄門走行部道路路面部分為無軌橡膠輪，路面以外采用輪軌導向定位運行方式。欄門運行使用三相電機蝸輪蝸桿減速器曳引驅動，欄門運行速度設定為1m/S。控制方式采用遙控器遠程操控和控制箱手動操控兩種模式，可互為切換。

1.2 道口安全設備設施情況

當前，管內SKT型電動欄門均設置在城區主干道鐵路道口，道路安全設施基本相同，道路中間設有上下行隔離護欄，路面標線清晰齊全。道口安全防護設施按鐵路道口設計規范要求配置，同時還設置道路交通信號燈（符合GB14887-2016相關規定），安裝機動車輛違法抓拍視頻監控系統并與當地公安交警部門聯網。道口設備和道路安全設施滿足SKT型電動欄門使用技術條件。

圖1 當前SKT型道口欄門列車通行時工作狀態

1.3 SKT型電動欄門道口作業過程

管內淮田線國慶路道口SKT型欄門（圖2）具有普遍代表性，現以國慶路道口為例，簡要說明當前SKT型欄門工作過程：主道口員1接到列車接近信息后，使用無線電對講機通知2、3、4位道口員出務接車，人員到崗后1位道口員操縱遙控器啟動1-3位欄門同步關閘、2位道口員操縱遙控器啟動2-4位欄門同步關閘，各道口員分別在欄門端部跟隨欄門移動防護引導。列車通過后，1、2位道口員分別操縱遙控器開閘，鐵道兩側電動欄門分別同步移動退回定位，完成一次道口作業過程。

圖2 SKT型欄門同步關閘過程中車輛搶越情形

2 當前SKT型電動欄門運行控制存在的不足

以淮田線國慶路道口為例說明（圖2）：列車接近后，假設在關閘過程中，2位有機動車輛違法搶越道口，到達4位欄門時，由于時空發生變化，4位道口通行寬度進一步收緊變窄，移動中的4位欄門就有可能被搶越機動車碰撞。如果2位道口員忙于本側監護，沒能及時發現險情按下停止按鈕停止欄門移動，就可能發生道口安全事故，同理1-3位欄門存在同樣問題。實際道口作業過程中此類險情經常出現，前述“4.15”道口機動車肇事即屬這種情形。

3 改造方案

3.1 改造目標

經過對當前SKT型鐵路道口電動欄門設備運用情況實地勘察，結合“4.15”事故教訓，并模擬道口場景反復推演論證，認為對SKT型電動欄門運行控制系統進行優化，可以有效防范道口交通事故發生。具體方法是設置欄門啟動分組延遲功能（以淮田線國慶路道口為例）：通過對欄門驅動電機控制電路的技術改造，使3位和4位欄門關閘運行啟動分別滯后于1位和2位欄門一定時間，讓1位和2位欄門先行移動一段距離，3位和4位欄門再啟動，使欄門關閘過程中3位和4位路面動態寬幅分別大于1位和2位一定寬度（S），形成窄進寬出通行條件，以便違章搶越車輛和行人順暢通過道口（如圖3）。

圖3 設置延遲啟動功能后機動車搶越情形

3.2 電路設計

以淮田線國慶路道口為例，因1-3組欄門驅動控制電路與2-4組欄門驅動控制電路完全一致，為簡化敘述，僅以2-4組欄門驅動電路圖為例說明。

（1）改造原理。在4位驅動電機正轉（關閘）交流接觸器控制回路加裝一只通電延時型時間繼電器，使4位驅動電機關閘啟動滯后于2位驅動電機一段時間（見圖4）。

圖4 驅動電機控制電路改造示意圖

（2）改造方法。參照《SKT型電動欄門控制電路圖》（設備技術檔案圖紙）說明：新增時間繼電器輸入端分別連接132線、213線，輸出端（常開觸頭）分別連接215線和KM4吸合線圈端（圖5）。

圖5 電路改造接線圖

3.3 工作原理

改造完成后（圖5），按下遙控器按鈕“2-4關”，遙控接收控制器A11-A12和A7-A8回路同時導通，2位欄門驅動電機立即啟動帶動2位欄門關閘（此處原控制電路未做改動）。4位欄門驅動電機控制回路（改動部分）電流經A7→A8→132→KT（吸合線圈）→213→QF3→122→B構成回路。KT繼電器延遲一段時間銜鐵吸合，KT常開觸頭閉合，4位驅動電機交流接觸器KM4控制回路導通，電流經A7→A8→132→KA4/.6→214→KM3/.2→215→KT（常開觸頭）→XXX→KM4→213→QF3→122→B構成回路，交流接觸器KM4銜鐵動作，主觸頭閉合，4位驅動電機啟動，欄門關閘。按下遙控器“2-4開”按鈕，2位和4位欄門同步啟動開閘（開閘電路未做改動）。

3.4 施工測試

本技術改造在電氣控制箱內即可完成，材料備品：通電延時型時間繼電器1只（具體型號可根據電氣控制箱內安裝空間選取）、4平方絕緣銅導線若干。電路改造工程可委托設備供應商售后團隊進行施工，也可由本單位持有《電工作業證》的電工負責施工。電氣元件布局固定和接線完成之后，調整時間繼電器延時時長，先期設定延遲2 s。按下遙控器“2-4關”按鈕，2位欄門啟動，4號欄門滯后2 s啟動，欄門關閘過程中2-4位欄門動態通行寬度相差2 m（設定欄門運行速度1 m/s情況下）。可根據道口實際通行情況對延遲時長做適當調整，也可將時間繼電器延遲旋鈕設在0位取消延時，恢復2-4組欄門原有同步啟動功能。

4 安全性能分析

4.1 設備結構安全性能

本技術改造方案，未對欄門結構和驅動走行系統進行硬件改造，改造后的電動欄門結構強度和外部尺寸與改造前沒有變化，驅動系統的牽引受力工況沒有改變、運行速度沒有調整。因此，技術改進后設備機械強度、受力狀態、輪軌關系、動態穩定性等均沒有變化，各項硬件參數與改造前完全相同，與原廠設計安全性能一致。

4.2 電路安全性能

（1）驅動電機主回路。電路改造部分只涉及到部分控制回路，沒有對驅動電機主電路進行任何改動，電源開關、過載保護器、主控交流接觸器、電力線路容量等所有元器件均為既有裝置，原廠設計完全滿足運行需求。

（2）電氣控制回路。本改造方案所需時間繼電器，市售合格正品均能滿足安全可靠使用要求。增加XXX號（暫未納入統一編號）控制回路導線，串聯在驅動電機正向牽引控制回路中，承載電流強度與串聯線路相同，因此XXX段導線線徑選擇與本回路導線一致即能滿足電流負荷需求。無須進行計算驗證，即可確保電路運行安全穩定。

（3）觸電傷害風險。本設備技術改造所涉及的電氣元件連接固定均與箱體絕緣，控制回路電源采取隔離變壓器220 V供電，杜絕了作業人員單相觸電的可能。同時控制箱殼體接地，避免電路故障等非正常情況下的觸電傷害發生，從而確保操作者人身安全。

4.3 行車和設備安全

技術改造完成投入使用后，列車接近進行道口作業時，電動欄門在關閘過程中，鐵道兩側欄門保持窄進寬出關閘動態，有利于快速疏解搶越道口的機動車輛，縮短機動車輛停留道口的時間，降低了列車相撞事故風險，同時有效避免了機動車輛碰撞電動欄門導致的欄門損壞并侵入鐵路安全限界的情形，繼而保證通過列車安全。

4.4 崗位人員安全

電動欄門實施技術改造后，仍然采取原有的作業方式，道口員在引導欄門關閘時與通行機動車輛安全距離增大，從而降低了機動車輛傷害風險，同時電動欄門被撞概率降低，道口作業人員被損毀欄門砸傷的可能性減小。因此，道口員人身安全保障能力較改造之前有了顯著提高。

5 經濟性分析

5.1 改造費用

按照本方案進行SKT型電動欄門技術改造，按照當前市場價格，改造所需材料全部費用不足100元。正常情況下，1名持證電工在當班道口員的配合下，0.5個工作日即可完成改造和調試，因而施工費用很低。

5.2 安全經濟效益

避免事故發生即是最大的安全和經濟效益，淮田線國慶路道口實施改造投入使用一年來，沒有發生機動車輛違法搶越鐵路道口后碰撞電動欄門事故和鐵路行車安全事故，也沒有發生道口作業員機動車輛傷害事故。道口設備維修費用較上年同期大幅度降低。如其他相同類型道口裝備比照本方案改造，同樣會取得較好的安全經濟效益。

6 推廣價值

采用上述方案對SKT型鐵路道口電動欄門進行技術改造，不變動主體設備結構，安全性能可靠。具有投入資金少、施工簡單、不需申請作業天窗等特點。欄門運行參數可根據道路車流情況隨時調整，并能方便切換到原有運行模式。道口員作業方式不變，不需經過專項培訓即可適應崗位要求。改造后能對當前城市鐵路道口快速疏解通行車輛、減少道口事故、保障道口作業人員安全起到重要作用，對將來道口作業組織調整、崗位縮編后降低行車安全風險同樣具有積極意義。

7 結束語

鐵路道口電動欄門具有作業人員勞動強度低、人身傷害風險小等特點，在正線繁忙道口不具備“平改立”的條件下，實施“人改電”是一種趨勢。目前，全國鐵路正線有人看守道口一千余處，在優化道口設備性能、減輕道口勞動強度、提升道口安全等級方面大有可為。如果能針對不同道口的作業特點，對既有道口裝備實施技術改進，以降低行車和人身安全風險，必將產生很好的安全經濟效益和社會效益。