周　毅， 孟　葳， 陸　陽

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院　機(jī)車車輛研究所, 北京 100081)

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動(dòng)車組列車開門安全措施研究

周毅， 孟葳， 陸陽

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所, 北京 100081)

我國(guó)動(dòng)車組尚不具備站臺(tái)識(shí)別和正確控制開啟站臺(tái)側(cè)車門的功能，僅依靠司機(jī)手動(dòng)控制，故存在司機(jī)誤操作，開錯(cuò)車門的隱患，甚至可能造成乘客摔落車下的嚴(yán)重后果。本文提出一種方案，通過在動(dòng)車組上安裝傳感器和門控聯(lián)鎖裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組對(duì)站臺(tái)的正確識(shí)別以及開啟站臺(tái)側(cè)車門，以確保旅客上下列車的安全。

動(dòng)車組； 車門； 安全

目前，我國(guó)動(dòng)車組尚不具備站臺(tái)識(shí)別和正確控制開啟站臺(tái)側(cè)車門的功能。

我國(guó)采取在站臺(tái)處設(shè)置停車位置標(biāo)志，采用表面反光藍(lán)底白字牌，靠司機(jī)對(duì)標(biāo)?？?，開閉門全由司機(jī)手動(dòng)控制，故存在司機(jī)誤操作，開錯(cuò)車門的隱患，甚至可能會(huì)造成乘客摔落車下的嚴(yán)重后果。故在列車上加裝車門司機(jī)開閉安全聯(lián)鎖系統(tǒng)十分必要。

國(guó)外動(dòng)車組司機(jī)根據(jù)停站標(biāo)志進(jìn)行停靠，停車后司機(jī)確認(rèn)停車完畢和停車位置后，負(fù)責(zé)釋放車門，然后由車內(nèi)、外乘客觀察自行按下車門上的開門按鈕進(jìn)行開門操作。雖然能夠保證開門時(shí)的安全但是還是存在停車不到位的問題。

紐約地鐵通過地鐵ATC(automatic train control system)系統(tǒng)控制地鐵列車停車到位后開門操作。ATC分為3個(gè)部分，分別為ATP(列車自動(dòng)防護(hù))，ATO(列車自動(dòng)駕駛)和ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)，列車到站?？康轿患白詣?dòng)開門有ATO控制完成，因?yàn)锳TO能夠準(zhǔn)確獲取列車的位置信息。但其缺點(diǎn)是地鐵列車相對(duì)固定，情況簡(jiǎn)單，容易完成自動(dòng)駕駛功能，但動(dòng)車組列車情況復(fù)雜，ATC不適合用于動(dòng)車組列車。

1　車載傳感器方案

1.1方案介紹

我國(guó)高鐵車站站臺(tái)為高站臺(tái)，站臺(tái)平面距軌面1 250 mm，如果在動(dòng)車組車頭、車尾兩側(cè)各安裝2個(gè)超聲波傳感器，通過采集車頭與車尾處的傳感器信號(hào)“與”，來識(shí)別站臺(tái)側(cè)與非站臺(tái)側(cè)，當(dāng)速度為零，且動(dòng)車組某一側(cè)兩端的超聲波傳感器探測(cè)站臺(tái)時(shí)，該側(cè)車門開關(guān)解鎖，司機(jī)才能有效開啟該側(cè)車門，沒有探測(cè)到站臺(tái)一側(cè)的車門開關(guān)閉鎖，司機(jī)不能開啟。

站臺(tái)探測(cè)傳感器安裝圖如圖1所示。

圖1　站臺(tái)探測(cè)傳感器安裝示意圖

如圖1所示，站臺(tái)側(cè)車頭傳感器和車尾傳感器探測(cè)到站臺(tái)后向動(dòng)車組發(fā)出到站停靠安全指示。為了安全可靠且具有冗余功能，車頭與車尾一側(cè)各裝2個(gè)傳感器，當(dāng)車頭與車尾傳感器各有一個(gè)給出停車到位信號(hào)，則認(rèn)為停車到位。邏輯控制示意圖見圖2。

圖2　車載傳感器方案控制邏輯示意圖

車載傳感器方案只對(duì)動(dòng)車組開關(guān)車門的司機(jī)操縱開關(guān)進(jìn)行控制閉鎖，不涉及動(dòng)車既有的網(wǎng)絡(luò)控制和信號(hào)控制系統(tǒng)。下列情況：(1)接近傳感器失效；(2)動(dòng)車組進(jìn)動(dòng)車所檢修整備；(3)進(jìn)入單線雙側(cè)高站臺(tái)時(shí)，可以設(shè)置解除閉鎖按鈕(旁路開關(guān))，解除站臺(tái)探測(cè)傳感器的信號(hào)，采用人工方式控制車門開關(guān)。

車載傳感器方案的特點(diǎn)：(1)只在動(dòng)車組上安裝傳感器和閉鎖電路，不需在軌道、站臺(tái)上和信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備安裝和改造，工作量簡(jiǎn)單，易于實(shí)施；(2)站臺(tái)探測(cè)傳感器質(zhì)量輕，體積小，易于在動(dòng)車上安裝；(3)采用多個(gè)傳感器探測(cè)能保證探測(cè)準(zhǔn)確性；(4)設(shè)備易于維修。

1.2用于探測(cè)的站臺(tái)接近傳感器的選擇

目前我國(guó)動(dòng)車組在車站停車時(shí)，車體外側(cè)距車站站臺(tái)外沿距離小于150 mm，采用的接近傳感器的動(dòng)作距離范圍為300 mm(考慮探測(cè)的可靠性)，這個(gè)距離小于非站臺(tái)側(cè)動(dòng)車外側(cè)距鄰線車輛或接觸網(wǎng)支柱的距離，這樣的探測(cè)距離可有效去除其他物體對(duì)站臺(tái)探測(cè)的干擾。

超聲波接近傳感器的工作原理是，當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對(duì)波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波接近傳感器、微波接近傳感器等。當(dāng)有物體移近時(shí)，接近開關(guān)接收到的反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識(shí)別出有無物體接近。超聲波傳感器的檢測(cè)范圍取決于其使用的波長(zhǎng)和頻率。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，超聲波傳感器頻率越小，檢測(cè)距離越大，如具有毫米級(jí)波長(zhǎng)的緊湊型傳感器的檢測(cè)范圍為300～500 mm，波長(zhǎng)大于5 mm的傳感器檢測(cè)范圍可達(dá)8 m。

超聲波傳感器受環(huán)境影響較小，精度較高。可選用毫米級(jí)波長(zhǎng)的緊湊型傳感器，且傳感器測(cè)試范圍能夠調(diào)節(jié)限至在300 mm。但超聲波傳感器具有探盲區(qū)，盲區(qū)為距離探測(cè)器50 mm，因此選用300 mm的超聲波傳感器的探測(cè)范圍為50～300 mm。

1.3動(dòng)車組站臺(tái)識(shí)別提醒

將站臺(tái)側(cè)識(shí)別裝置的輸出，加入到動(dòng)車組的門控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)中，但僅通過點(diǎn)亮左側(cè)指示燈或點(diǎn)亮右側(cè)指示燈提示司機(jī)是左側(cè)站臺(tái)還是右側(cè)站臺(tái)。

由于當(dāng)前既有動(dòng)車組的司機(jī)操作臺(tái)上未設(shè)置車門開啟提醒指示燈，需加裝該指示燈，最好左側(cè)站臺(tái)指示燈在左門開關(guān)附近，右側(cè)站臺(tái)指示燈在右門開關(guān)附近，這樣可以有較好的提醒效果。

2　門控聯(lián)鎖裝置探討

為加強(qiáng)車門打開的安全可靠性，可在動(dòng)車組司機(jī)臺(tái)左、右兩側(cè)的集中開門控制電路上各加裝一個(gè)開門繼電開關(guān)，與傳感器形成安全聯(lián)鎖，如圖3。當(dāng)處理器收到車上傳感器傳來的停車到站信號(hào)后，輸出電信號(hào)使得開門繼電器線圈J得電，然后開門繼電器J1及指示燈繼電器J2閉合，閉合后動(dòng)車組一側(cè)開門電路導(dǎo)通，司機(jī)臺(tái)開門按鈕燈亮，同時(shí)司機(jī)按下開門按鈕，各車門可正常開啟。若繼電器J1、J2不導(dǎo)通，則指示燈和開門按鈕均無效。當(dāng)開門繼電器故障或線路臨時(shí)停車、動(dòng)車組進(jìn)庫檢修，需要打開車門時(shí)，可通過K1按鈕將聯(lián)鎖繼電器J1旁路解鎖，這樣車門也能夠正常開啟。通過設(shè)置聯(lián)鎖裝置提高了動(dòng)車組開門的安全性和可靠性。

圖3　車門機(jī)械聯(lián)鎖裝置

3　方案的功能及特點(diǎn)

(1)方案功能

本方案能夠防止動(dòng)車組在未全進(jìn)入站臺(tái)時(shí)誤操作開門，亦能判別站臺(tái)方向，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)識(shí)別功能。本方案能夠通過旁路按鈕可在特殊需要時(shí)旁路此系統(tǒng)，通過人工操控實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組車門的正常開閉。通過聯(lián)鎖裝置能夠正確的開啟動(dòng)車組站臺(tái)側(cè)的車門。

(2)方案應(yīng)用

車載傳感器方案適用于CRH1型、CRH2型、CRH3型、CRH5型、CRH6型等動(dòng)車組中，并通過對(duì)相應(yīng)電路的修改，都可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組安全開門。

4　結(jié)束語

本方案能夠通過傳感器和控制電路正確的識(shí)別車輛是否完全進(jìn)入站臺(tái)以及站臺(tái)的方向。通過閉鎖電路正確的開啟站臺(tái)側(cè)車門，確保旅客上下列車的安全。

[1]梁彥軍.CRH2型動(dòng)車組站臺(tái)識(shí)別與車門安全控制電路的設(shè)計(jì)探討[J]. 鐵道車輛，2012，50(9)：11-13.

[2]張征.動(dòng)車組列車開門安全措施探討[J]. 上海鐵道科技，2013，(1)：22-23.

Research of the Security Measure of the EMU Door

ZHOUYi,MENGWei,LUYang

(Locomotive & Car Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081)

At present, China EMU does not have the function to identify the location of the platform and open the right side of the door correctly but relies on the manual control of the driver, which might lead to the misoperation like opening the wrong side of the door and passengers falling off the train. This paper presents a feasible program by installing a sensor and a gate interlock device on the EMU to achieve the correct identification of the location of the platform and the side of the door which should be opened, which would ensure the safety of the passenger and the EMU.

EMU; door; safely

1008-7842 (2016) 03-0114-03

男，研究實(shí)習(xí)員(

2015-12-18)

U266

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.03.25