中車唐山機(jī)車車輛有限公司設(shè)備開(kāi)發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

紅外感應(yīng)裝置在軌道客車客室側(cè)門上的應(yīng)用

中車唐山機(jī)車車輛有限公司設(shè)備開(kāi)發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

當(dāng)今軌道客車已經(jīng)向著綠色、人文、一體化的方向邁進(jìn)，而客室側(cè)門作為乘客感受軌道客車的第一服務(wù)界面，它的安全性、可靠性、人文性必將受到越來(lái)越多的關(guān)注?？褪覀?cè)門為乘客提供上下車的通道，并且能在緊急情況下為乘客提供逃生的通道，隨著客室側(cè)門的不斷發(fā)展，以前的手動(dòng)折頁(yè)門和手動(dòng)拉門已經(jīng)逐漸被電控電動(dòng)或電控氣動(dòng)的客室側(cè)門所取代，而電控客室側(cè)門一般是由司機(jī)室集成控制，為避免車門在關(guān)閉過(guò)程中對(duì)旅客造成傷害，客室側(cè)門需要增加防擠壓功能。在客室側(cè)門上安裝一種不接觸乘客就能達(dá)到防擠壓功能的紅外感應(yīng)裝置成為了一種很好的選擇。

客室側(cè)門；紅外感應(yīng)；防擠壓；門控器

1.確定方案

紅外感應(yīng)裝置在電梯門、閘機(jī)以及各種門禁系統(tǒng)中多有應(yīng)用，本方案選用了一種成熟的紅外感應(yīng)裝置作為實(shí)現(xiàn)車門防擠壓功能，該裝置包括兩個(gè)安裝支架，一個(gè)紅外光發(fā)射器，一個(gè)紅外光接收器，兩根信號(hào)傳輸線，一個(gè)感應(yīng)區(qū)，門控器PLC。如圖1 、圖2所示：

圖1

圖2

安裝支架，預(yù)埋在門口兩側(cè)的立罩板上，為紅外光發(fā)射器和紅外光接收器提供支撐；

紅外光發(fā)射器，可將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成紅外光信號(hào)，并受控于門控器PLC；

紅外光接收器，可將紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并受控于門控器PLC；

信號(hào)傳輸線，可將電信號(hào)從門控器傳輸?shù)郊t外光發(fā)射器，將紅外光接收器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)傳輸?shù)介T控器PLC。

感應(yīng)區(qū)，是紅外光發(fā)射與接收的傳播區(qū)域。

門控器PLC，可接收紅外光接收器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，并根據(jù)此信號(hào)的有無(wú)發(fā)出開(kāi)門指令。

優(yōu)選的紅外光發(fā)射器和紅外光接收器為GSE6型光對(duì)射電傳感器。

2.方案實(shí)施

兩個(gè)安裝支架預(yù)埋在門口兩側(cè)的立罩板內(nèi)部，并在立罩板相應(yīng)位置開(kāi)矩形孔，如圖4、圖5所示。兩個(gè)矩形孔對(duì)應(yīng)的空間即為感應(yīng)區(qū)。將紅外光發(fā)射器用螺絲安裝在左側(cè)安裝支架上，如圖6所示。將紅外光接收器用螺絲安裝在右側(cè)安裝支架上，如圖7所示。然后用一根信號(hào)傳輸線連接紅外光發(fā)射器與門控器PLC，用另一根信號(hào)傳輸線連接紅外光接收器與門控器PLC。

圖4

圖5

圖6

圖7

2.1 控制情形

情形1：當(dāng)車門開(kāi)到位后，門控器PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)感應(yīng)區(qū)沒(méi)有任何阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物，此時(shí)紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光通過(guò)感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并通過(guò)信號(hào)傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號(hào)允許門控器PLC正常計(jì)時(shí)，當(dāng)門控器PLC計(jì)時(shí)結(jié)束后車門開(kāi)始關(guān)閉；

情形2：當(dāng)車門開(kāi)到位后，門控器PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)感應(yīng)區(qū)有阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物出現(xiàn)，此時(shí)紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過(guò)感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個(gè)電信號(hào)并通過(guò)信號(hào)傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號(hào)控制門控器PLC重新計(jì)時(shí)，直至車門處于情形1時(shí)才能正常關(guān)閉；

情形3：在車門關(guān)閉過(guò)程中，如果在感應(yīng)區(qū)出現(xiàn)乘客或其他障礙物阻礙了紅外光接收器接收紅外光，此時(shí)紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過(guò)感應(yīng)區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個(gè)電信號(hào)并通過(guò)信號(hào)傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號(hào)控制門控器PLC再發(fā)出控制信號(hào)，控制電機(jī)或氣缸向相反的方向運(yùn)動(dòng)，于是車門由關(guān)門動(dòng)作變?yōu)殚_(kāi)門動(dòng)作，車門開(kāi)到位后轉(zhuǎn)換至情形1或情形2。情形3即可實(shí)現(xiàn)車門的非接觸障礙物防擠壓功能。

2.2 控制邏輯

（1）紅外感應(yīng)裝置通過(guò)發(fā)射端發(fā)射出圓錐型紅外線，通過(guò)對(duì)側(cè)安裝的接收端接收紅外信號(hào)，當(dāng)傳感器無(wú)法接收到紅外線信號(hào)時(shí)將發(fā)出一個(gè)開(kāi)門信號(hào)；

（2）當(dāng)車門處于開(kāi)門過(guò)程中或者車門處于關(guān)“鎖到位”位置，即使紅外感應(yīng)裝置被激活，也不會(huì)影響車門的原始狀態(tài)和功能；

（3）紅外感應(yīng)裝置一直被激活，車門就不關(guān)閉，只有當(dāng)紅外傳感裝置激活信號(hào)消失10s后，車門才開(kāi)始關(guān)閉；

（4）若在關(guān)門過(guò)程中，紅外傳感裝置又被激活，車門打開(kāi)到“開(kāi)到位”位置，延時(shí)10s后重新關(guān)閉；

（5）當(dāng)紅外感應(yīng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)可以通過(guò)紅外隔離開(kāi)關(guān)將其電源切斷，達(dá)到隔離紅外感應(yīng)裝置的功能；

（6）紅外感應(yīng)裝置被隔離期間，車門將會(huì)在打開(kāi)10s后自動(dòng)關(guān)閉，關(guān)閉過(guò)程中仍可保持障礙檢測(cè)功能，檢測(cè)到障礙物后車門將打開(kāi)到“開(kāi)到位”位置，等待設(shè)定時(shí)間（10s）后重新關(guān)閉。

3.結(jié)論

（1）通過(guò)該紅外感應(yīng)裝置在加納內(nèi)燃動(dòng)車組客室側(cè)門上的成功應(yīng)用，驗(yàn)證了其可以在不接觸乘客或障礙物的情況下，由關(guān)門動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)門動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)防擠壓功能，徹底消除車門擠壓乘客所造成的不適。

（2）由于該方案實(shí)現(xiàn)了車門不接觸乘客或障礙物即可重開(kāi)門的功能，因此可以通過(guò)減小開(kāi)門等候時(shí)間，降低車內(nèi)熱量或冷空氣流失，從而達(dá)到節(jié)約能源的效果。

（3）在今后的研究中，該方案還可以延伸至其它方向；例如，本方案中的紅外光發(fā)射器與紅外光接收器為點(diǎn)光源，還可以采用矩形光柵光源，從而增加感應(yīng)范圍；再如，本方案的紅外光發(fā)射器與紅外光接收器分別安裝于門口左右兩側(cè)的立罩板上，還可以安裝在門扇上，或安裝于門口的上下兩端，從而適應(yīng)不同的安裝環(huán)境。

[1]張海濤．列車自動(dòng)門防擠壓功能控制方法簡(jiǎn)介[J]．鐵道車輛,2003,41(5):28-30．

[2]何少林．紅外感應(yīng)的原理及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[J]．農(nóng)家科技,2014(9):195．

[3]卜閃閃．紅外感應(yīng)自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015,03(2):45．

魏圓良（1987—），男，河北唐山人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于中車唐山機(jī)車車輛有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心設(shè)備開(kāi)發(fā)部，研究方向：軌道客車車門系統(tǒng)。