中車唐山機車車輛有限公司設備開發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

紅外感應裝置在軌道客車客室側門上的應用

中車唐山機車車輛有限公司設備開發(fā)部 魏圓良 孔凡昌 林 琳 解鵬程

當今軌道客車已經向著綠色、人文、一體化的方向邁進，而客室側門作為乘客感受軌道客車的第一服務界面，它的安全性、可靠性、人文性必將受到越來越多的關注。客室側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，隨著客室側門的不斷發(fā)展，以前的手動折頁門和手動拉門已經逐漸被電控電動或電控氣動的客室側門所取代，而電控客室側門一般是由司機室集成控制，為避免車門在關閉過程中對旅客造成傷害，客室側門需要增加防擠壓功能。在客室側門上安裝一種不接觸乘客就能達到防擠壓功能的紅外感應裝置成為了一種很好的選擇。

客室側門；紅外感應；防擠壓；門控器

1.確定方案

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

圖1

圖2

安裝支架，預埋在門口兩側的立罩板上，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，可將電信號轉換成紅外光信號，并受控于門控器PLC；

紅外光接收器，可將紅外光信號轉換成電信號，并受控于門控器PLC；

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

感應區(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換的電信號，并根據(jù)此信號的有無發(fā)出開門指令。

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

2.方案實施

兩個安裝支架預埋在門口兩側的立罩板內部，并在立罩板相應位置開矩形孔，如圖4、圖5所示。兩個矩形孔對應的空間即為感應區(qū)。將紅外光發(fā)射器用螺絲安裝在左側安裝支架上，如圖6所示。將紅外光接收器用螺絲安裝在右側安裝支架上，如圖7所示。然后用一根信號傳輸線連接紅外光發(fā)射器與門控器PLC，用另一根信號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：當車門開到位后，門控器PLC開始計時，若在設定時間內感應區(qū)沒有任何阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光通過感應區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將光信號轉換成電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號允許門控器PLC正常計時，當門控器PLC計時結束后車門開始關閉；

情形2：當車門開到位后，門控器PLC開始計時，若在設定時間內感應區(qū)有阻礙光源傳輸?shù)某丝突蛘系K物出現(xiàn)，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過感應區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號控制門控器PLC重新計時，直至車門處于情形1時才能正常關閉；

情形3：在車門關閉過程中，如果在感應區(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，此時紅外光發(fā)射器發(fā)出的紅外光不能通過感應區(qū)傳輸?shù)郊t外光接收器，紅外光接收器將直接發(fā)射一個電信號并通過信號傳輸線傳輸給門控器PLC，該電信號控制門控器PLC再發(fā)出控制信號，控制電機或氣缸向相反的方向運動，于是車門由關門動作變?yōu)殚_門動作，車門開到位后轉換至情形1或情形2。情形3即可實現(xiàn)車門的非接觸障礙物防擠壓功能。

2.2 控制邏輯

（1）紅外感應裝置通過發(fā)射端發(fā)射出圓錐型紅外線，通過對側安裝的接收端接收紅外信號，當傳感器無法接收到紅外線信號時將發(fā)出一個開門信號；

（2）當車門處于開門過程中或者車門處于關“鎖到位”位置，即使紅外感應裝置被激活，也不會影響車門的原始狀態(tài)和功能；

（3）紅外感應裝置一直被激活，車門就不關閉，只有當紅外傳感裝置激活信號消失10s后，車門才開始關閉；

（4）若在關門過程中，紅外傳感裝置又被激活，車門打開到“開到位”位置，延時10s后重新關閉；

（5）當紅外感應裝置出現(xiàn)故障時可以通過紅外隔離開關將其電源切斷，達到隔離紅外感應裝置的功能；

（6）紅外感應裝置被隔離期間，車門將會在打開10s后自動關閉，關閉過程中仍可保持障礙檢測功能，檢測到障礙物后車門將打開到“開到位”位置，等待設定時間（10s）后重新關閉。

3.結論

（1）通過該紅外感應裝置在加納內燃動車組客室側門上的成功應用，驗證了其可以在不接觸乘客或障礙物的情況下，由關門動作轉變?yōu)殚_門動作，從而實現(xiàn)防擠壓功能，徹底消除車門擠壓乘客所造成的不適。

（2）由于該方案實現(xiàn)了車門不接觸乘客或障礙物即可重開門的功能，因此可以通過減小開門等候時間，降低車內熱量或冷空氣流失，從而達到節(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光源，還可以采用矩形光柵光源，從而增加感應范圍；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，從而適應不同的安裝環(huán)境。

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

[2]何少林．紅外感應的原理及在生產生活中的應用[J]．農家科技,2014(9):195．

[3]卜閃閃．紅外感應自動門控制系統(tǒng)設計[J]．軍民兩用技術與產品,2015,03(2):45．

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