劉偉銘,陳綱梅,李海玉,鄭麗媛,耿慶華

(1.華南理工大學土木與交通學院,廣州 510641； 2.廣州地鐵集團有限公司,廣州 510030)

地鐵風險空間是指列車在站?？科陂g，屏蔽門與列車之間的站臺水平面至列車車門頂水平面之間，屏蔽門垂直面與列車垂直輪廓面之間所形成的立體區(qū)域(如圖1陰影區(qū)域)。異物是指屏蔽門與列車門關好后，列車離站之前，風險空間新增的影響地鐵設施、乘客安全和列車正常運營的人和物。

目前，北京、上海、深圳、廣州、重慶、南京等大中城市都已經(jīng)建立了復雜的網(wǎng)絡軌道交通系統(tǒng)，地鐵客運量比例占公共交通總客運量的50%～80%。隨著國內(nèi)城市地鐵網(wǎng)絡覆蓋面越來越廣，越來越多的市民選擇地鐵作為主要出行方式，造成了地鐵擁擠與過飽和運輸。尤其在早晚高峰時段，許多線路列車最大滿載率均超過100%，部分區(qū)段最大滿載率超過120%，相應地產(chǎn)生了一些新的交通安全問題。如地鐵站等風險空間夾人傷亡事件，以及各城市地鐵每年上百起因風險空間異物引起列車延誤的事件，已造成極大的財產(chǎn)損失與客流擁擠，引起社會公眾不滿。

盡管地鐵運營規(guī)范要求設置異物防夾裝置和(或)異物自動檢測系統(tǒng)，并要求司機在離站前瞭望風險空間檢測確保安全，但是并沒有統(tǒng)一的技術標準規(guī)范其設計與安裝，現(xiàn)有技術存在著漏檢、誤報率高等缺陷，且增加了列車在站時間，實際運行不容樂觀，已不能滿足地鐵客運迫切要求減少列車在站時間和自動駕駛的發(fā)展需求。

因此城市地鐵的發(fā)展迫切要求進一步完善風險空間異物檢測系統(tǒng)并標準化、規(guī)范化。

本文在分析地鐵風險空間的風險特性與異物事件發(fā)生原因的基礎上，進行異物事件分類與風險等級劃分，同時分析了現(xiàn)有防夾裝置與異物檢測技術的優(yōu)缺點，并對其進行風險評估，提出了未來地鐵無人駕駛環(huán)境下的風險空間異物檢測系統(tǒng)的技術要求，為風險空間安全保障行業(yè)標準的制定和異物檢測系統(tǒng)的研發(fā)與應用提供參考。

1 地鐵風險空間物理結(jié)構(gòu)分析

按《城市軌道交通技術規(guī)范》“車站站臺不應侵入車輛限界：直線車站站臺邊緣與車廂地板面高度處車輛輪廓線的水平間隙不應大于100 mm；曲線車站站臺邊緣與車廂地板面高度處車輛輪廓線的水平間隙不應大于180 mm?！倍九_邊緣距離屏蔽門門框的間距平均30 mm，屏蔽門門框厚度X約60 mm，因此，實際上直線站臺屏蔽門(玻璃)與列車門之間風險空間橫向最小間距X+Y為190 mm，曲線站臺橫向最小間距X+Y為270 mm(圖1)，從而易發(fā)生夾人、夾物或異物體掉落站臺邊緣上等異物事件。

圖1 屏蔽門與列車之間的間距

此外，在列車行駛過程形成的車輛橫向晃動、活塞風和負壓等，將造成屏蔽門的變形(最大允許±10 mm)，擠壓夾于此空間的人或異物，或被吸入軌行區(qū)，或可能使夾在屏蔽門或列車門門縫的異物漂浮而侵限，形成危害列車、站臺設施與乘客安全以及影響列車正常運營的風險事件，造成投訴和賠賞。

按《站臺屏蔽門系統(tǒng)技術規(guī)范》和地鐵列車塞拉門設計技術規(guī)范，當站臺屏蔽門所夾異物尺寸<5 mm×40 mm(厚×高)，或地鐵列車塞拉門門縫所夾異物尺寸<25 mm×60 mm(厚×高)時，屏蔽門與列車門的安全系統(tǒng)將不會報警，認為列車門與屏蔽門已關好，因而常會發(fā)生人體手指、頭發(fā)和衣角、背包帶、塑料袋等異物體被夾于列車門或屏蔽門上。此外，由于地鐵發(fā)車頻率高、發(fā)車間隔短(最短90 s)、在站時間短(25～40 s)、車門多(六編組30門，八編組40門)、上下客流量大，因此風險空間異物事件的發(fā)生概率及司機無法發(fā)現(xiàn)的概率都大大增加。

2 地鐵風險空間異物事件統(tǒng)計分析

2.1 異物事件的特性分析

風險空間發(fā)生的異物事件包括關在屏蔽門與列車之間的站臺邊緣或防踏空膠條上的人或物事件，以及站臺屏蔽門門縫和列車塞拉門門縫夾異物事件。關在站臺邊緣或防踏空膠條上的常見物品主要有乘客、雨傘、錢包、手機、水瓶等；門縫常見被夾對象為乘客的手、腳、衣服、隨身的包以及女生的頭發(fā)等。

如圖2所示，據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年某城市地鐵101起造成延誤的異物事件中，主要是雨傘、水瓶、錢包等小異物體遺落風險空間的站臺邊緣上，占比35.87%；其次是由于客流擁擠，列車門啟動防夾功能，占比16.30%；然后是列車門夾乘客手指、手臂、頭發(fā)等事件，占比16.30%，發(fā)生概率較高，但處理及時，乘客無損傷，沒有發(fā)生投訴與索賠。其他微小異物(如瓶蓋、金屬徽章、佛珠等)事件，占比7.61%。雖然夾人事件發(fā)生概率極小，但是一旦發(fā)生將造成不可挽回的損失。

圖2 2017年某城市地鐵夾異物類型統(tǒng)計

同時，對該市地鐵異物事件造成的列車延誤時間進行統(tǒng)計(圖3)，可知異物事件導致列車到達下一站臺的平均延誤為214 s，最長延誤428 s，最短延誤117 s?？梢姰愇锸录α熊嚨倪\行效率影響很大，大大增加列車在站時間。尤其是夾人致死事件，一旦發(fā)生，引起列車延誤將長達幾個小時。高峰期列車一旦延誤，極易造成乘客滯留與擁擠，易發(fā)生踩踏事件。

圖3 2017年某城市地鐵夾異物事件延誤時間統(tǒng)計

此外，對該市地鐵風險空間異物事件發(fā)生位置進行統(tǒng)計(圖4)，可知地鐵異物位置主要是被夾于列車門門縫，占比67.69%；異物遺落風險空間站臺上，占比30.77%；最少發(fā)生的是屏蔽門夾異物事件，僅占比1.54%。列車門門槽與門頁也會發(fā)生夾異物事件，但不屬于風險空間范疇，本文不進行分析。列車離站時先關閉屏蔽門后關閉列車門，且車廂擁擠度遠遠高于站臺，列車門由于乘客擁擠常常啟動防夾功能而打開列車門，因此地鐵列車門夾異物事件的發(fā)生率遠遠高于站臺屏蔽門。文獻[1]也提出了靠近列車門一側(cè)的空間，其風險性遠遠高于屏蔽門一側(cè)。此外，由于地鐵的行駛特性，列車門夾異物事件的風險性與危害程度也更高。因此，進行地鐵運營風險分析與異物檢測系統(tǒng)研究時，應首要針對地鐵列車門進行安全防范工作。

圖4 2017年某城市地鐵夾異物位置統(tǒng)計

2.2 異物事件的發(fā)生原因

2.2.1 風險空間形成的必然性

地鐵屏蔽門安裝在站臺邊緣，將地鐵站臺與列車隔離，在列車到達后自動開啟，列車出發(fā)前自動關閉。設置地鐵屏蔽門具有安全、節(jié)能、環(huán)保、美觀等優(yōu)點[2-4]，自2002年廣州地鐵2號線率先在國內(nèi)采用了屏蔽門后，目前象征安全和節(jié)能的屏蔽門已經(jīng)成為城市軌道交通新線以及舊線改造的標準配置[5]。

屏蔽門的使用在提高地鐵運營安全、節(jié)能、環(huán)保的同時，也與地鐵列車之間形成了風險空間，隨著地鐵客流不斷增大，風險空間的風險性不斷增大，近幾年發(fā)生的異物事件備受社會關注。

2.2.2 風險空間異物事件的發(fā)生原因

根據(jù)2017年某城市風險空間異物事件的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果(圖5)，結(jié)合歷年來我國學者對異物事件原因分析的研究成果[2，6]，總結(jié)風險空間發(fā)生異物事件的主要原因如下。

圖5 2017年某城市地鐵夾異物原因分析

(1)乘客安全意識低及不文明乘車

乘客乘車過程中倚靠列車門，或低頭玩手機；攜帶大件行李搭乘地鐵時，擁擠無法上車導致被夾；當屏蔽門、列車門即將關閉時，不顧后果地搶上搶下等安全意識低及不文明乘車行為是導致異物事件的主要原因，占比51.25%。

(2)列車滿載率高

根據(jù)圖5，列車滿載率高是導致異物事件的次要原因。一是車廂擁擠導致乘客、其攜帶物或其散落物被夾于風險空間中，占比23.50%；二是乘客擠壓或擋門導致列車防夾功能多次啟動而造成延誤，占比12.50%；三是部分車站因站臺空間較為狹小，候車秩序混亂與擁擠，導致屏蔽門夾異物事件，占比2.75%。風險空間異物事件的發(fā)生率與地鐵的滿載率成正比[6]，異物事件常常高發(fā)于換乘站、大客流站點。近幾年地鐵客流不斷增大，擁擠現(xiàn)象越來越嚴重，風險空間異物事件發(fā)生率也大大上升。

(3)小孩照看不周

根據(jù)圖5，大人照看小孩不周到，導致小孩被夾手指、腳趾等異物事件亦不容忽視，占比10.00%。國家二胎政策實施后，懷抱嬰幼兒搭乘地鐵的乘客增多，部分成年乘客忽略對小孩的監(jiān)護，1/3以上的被夾對象屬于7歲以下兒童[6]。

因此，地鐵風險空間異物檢測系統(tǒng)的基本要求是可以檢測并識別小朋友，檢測人的尺寸大小應該以1歲嬰兒的平均體型為準。

(4)異物檢測體系不完善

目前我國現(xiàn)有的地鐵風險空間防夾裝置與異物檢測系統(tǒng)存在盲區(qū)大、漏報和誤報率高等缺陷，系統(tǒng)不完善，導致異物事件沒有被及時發(fā)現(xiàn)與排除。因此迫切需要完善異物檢測系統(tǒng)并規(guī)范化其安裝設計標準。

3 國內(nèi)外現(xiàn)有防夾裝置與異物檢測技術

目前國內(nèi)地鐵風險空間的物理防夾裝置主要有防爬板、防夾擋板和人工瞭望燈帶；異物自動檢測技術主要有紅外探測和激光探測兩種。根據(jù)近幾年北京、上海和廣州等大城市的地鐵運營數(shù)據(jù)，表明即使安裝了各類物理防夾和異物自動檢測裝置，仍然無法避免異物事件的發(fā)生，總結(jié)原因如下。

3.1 現(xiàn)有防爬板、防夾擋板的局限性[7-8]

(1)由于列車車門具有防夾功能，當屏蔽門關閉后，車門有可能因為夾人或擁擠觸發(fā)防夾而打開，此時乘客可能被擠出車門并關在屏蔽門和列車之間，而屏蔽門防爬板或防夾擋板對于列車被擠下來的乘客沒有防范功能。

(2)人體腿部圓錐形的結(jié)構(gòu)特點和防夾擋板的尺寸限制，導致防夾擋板隨滑動門合攏時仍存在劃過腿部后合攏關閉的可能。

3.2 人工瞭望燈帶技術[9]

人工瞭望燈帶技術(圖6)是在屏蔽門尾端立柱外側(cè)加裝軟燈管，司機通過觀察軟燈管的完整情況來判斷風險空間是否新增異物。瞭望燈帶高200 mm、寬15～30 mm、燈帶底端距離站臺水平面不大于100 mm，外側(cè)與站臺外邊緣齊平，不侵入車輛限界。人工瞭望方式檢測范圍為局部的矩形立體空間，屬于局部區(qū)域檢測，其風險性更低、可靠性更高、可檢測識別大部分小異物體，同時可進行視覺確認，設備成本極低。因此全國地鐵除曲線站臺和地面站臺外，幾乎都采用或保留了人工瞭望燈帶方式。

根據(jù)近幾年我國地鐵人工瞭望燈帶技術的應用經(jīng)驗，新增乘客、背包、雨傘等異物事件，人工瞭望燈帶均可識別并報警，人工瞭望燈帶方式逐漸被認為是目前國內(nèi)異物檢測技術中最為行之有效的異物檢測方式。只要嚴格執(zhí)行人工瞭望方式的管理程序，理想條件下(工作人員視力正常、無疲勞)的人工瞭望可以精準識別地鐵風險空間是否新增異物。人工瞭望燈帶方式基本滿足了地鐵安全運營的要求，可以有效提高運營服務水平[10]。

但人工瞭望方式也具有一定的缺陷，比如：不適用于曲線站臺；人工瞭望勞動強度大，易產(chǎn)生疲勞，連續(xù)駕駛45～50 min將會產(chǎn)生疲勞感[11]；平均瞭望時間需3～5 s；人的視距受光線、人體狀態(tài)影響，且站臺長度越長，辨識度下降越大，瞭望時間越長；高峰期客流量大，擁擠情況下人工瞭望的視線受阻，特別是曲線站臺工作人員無法正常工作，導致觀察準確度大大下降。因此人工瞭望燈帶的異物檢測技術有待進一步完善。

3.3 現(xiàn)有異物自動檢測系統(tǒng)的局限性

(1)紅外光幕探測技術[12-13]

紅外光幕探測器技術(圖7)利用接收端是否能接收到發(fā)送端輸出的多束(一般3～6束，間距100 mm)紅外信號來判斷是否新增異物。紅外光幕一般規(guī)定2～3束光同時被遮擋時才啟動報警，僅能檢測寬≥100 mm，高≥200 mm的遮擋光束的異物，屬于多線檢測，檢測距離較短，最長為1節(jié)車廂長度，需布設多組設備，檢測時間較長(在站臺門與列車門關好后2～5 s)，易受到灰塵、懸浮粒、昆蟲、隧道風、列車振動、車門與屏蔽門折射/反射光等干擾，常常造成虛警或誤報。

圖6 廣州地鐵人工瞭望燈帶實物

圖7 重慶地鐵紅外光幕探測實物

(2)對射式激光光幕探測技術[14]

激光光幕探測技術(圖8)由激光發(fā)射器、激光接收器或激光反射板組成，由一個或幾個激光發(fā)射器向?qū)募す饨邮掌靼l(fā)射激光，屬于多線檢測，一般規(guī)定2～3束光同時被遮擋時，認為該區(qū)域存在障礙物，啟動報警。一般每束光束的間距為250 mm，因此僅能檢測深入風險空間寬度≥100 mm，高≥500 mm的大物件或乘客，小物體則無法檢測。

圖8 深圳對射式激光光幕

激光光幕探測技術較紅外光幕聚光效果更好，有效檢測距離較長，探測200 m距離，可以一側(cè)站臺設置一組檢測器。如目前深圳2號線，采用2套激光光幕上下垂直安裝(圖8)的對射式激光光幕探測技術，但是該激光裝置寬度約90 mm(安裝空間約35 mm)，遠大于安全安裝尺寸，極易發(fā)生侵限；同時對準十分困難與維護工作量極大，如果設備故障將可能造成系統(tǒng)停運；并且激光光束易受到屏蔽門和列車門的影響，使發(fā)射的激光產(chǎn)生漫反射，發(fā)射信號易繞過障礙物經(jīng)列車或屏蔽門漫發(fā)射至接收器，使接收端仍能接收到發(fā)射端的信號，造成大量的誤報，以及隧道灰塵、站臺振動等易引起虛警，可靠性與檢測精確度低。

(3)掃描式激光光幕探測技術[15-16]

掃描式激光光幕探測技術利用飛行時間(TOF)原理掃描空間是否存在異物，即發(fā)射器發(fā)出一束激光光線，打到物體表面后反射回來，再由接收器接收反射回的光線，根據(jù)記錄的時間差可測算距離。檢測區(qū)域為一個或多個扇形平面，屬于面檢測，根據(jù)掃描面的數(shù)量，可分為單層激光掃描和多層激光掃描(一般為四層，如巴黎地鐵，安裝高度為2.5 m時，站臺水平面位置的掃描面最大間距為83.8 mm)。如圖9所示。

圖9 激光掃描儀掃描范圍剖面

香港部分地鐵線路中采用SICK的單層激光掃描器OS2000產(chǎn)品系列，1臺激光掃描器可以檢測及控制3個屏蔽門，掃描角度：270°/180°，最大掃描長度達20 m，但是檢測區(qū)域為激光所在平面，盲區(qū)大，僅可以檢測人(圖10(a))。為解決單層激光盲區(qū)大和曲線站臺間隙大的問題，巴黎部分曲線地鐵站，一個滑動門設置3臺四層掃描儀和一套視頻監(jiān)視攝像頭，檢測精度更高，可以檢測寬度>83.8 mm的小異物體(圖10(b))。

圖10 掃描式激光光幕探測技術應用實例

掃描式激光光幕探測技術相較紅外光幕和對射式光幕穩(wěn)定性更好，安裝調(diào)試更方便，但也易受隧道灰塵、站臺振動、屏蔽門和列車門影響，導致發(fā)射信號容易繞過障礙物經(jīng)列車門或屏蔽門漫發(fā)射至接收器，從而造成誤檢和漏檢，且僅能檢測掃描平面內(nèi)是否存在異物，無法將檢測結(jié)果可視化。

(4)人工瞭望燈帶結(jié)合光幕的檢測方式

為解決光幕技術誤報等問題，國內(nèi)地鐵普遍應用人工瞭望燈帶結(jié)合光幕技術的方式，以提高檢測準確率，比如成都地鐵采用紅外光幕與瞭望燈帶結(jié)合的方式，但是紅外裝置平行安裝于燈帶靠近列車的一側(cè)(圖11(a))，侵入了車輛限界，存在影響列車安全運行的風險；上海地鐵部分線路采用紅外光幕垂直安裝于瞭望燈帶下方的方式(圖11(b))，當紅外光幕故障時，人工瞭望燈帶則無法檢測站臺以上至燈帶以下的區(qū)域，且盲區(qū)大，易造成漏檢。

圖11 人工瞭望燈帶結(jié)合光幕的檢測方式

人工瞭望燈帶結(jié)合光幕探測技術的異物檢測方式雖然集合了瞭望燈帶與光幕的優(yōu)勢，但兩者的缺陷仍無法排除，實際運行效果不佳，并且仍然沒有解放人力勞動，不適用于未來地鐵無人駕駛環(huán)境。

綜上所述，為確保地鐵行車安全，防止發(fā)生異物事件，應從兩個方面來規(guī)避風險：一是人的因素，二是設備的因素。

一方面加強乘客的安全意識、提倡文明乘車，并加強工作人員的安全管理意識和規(guī)范工作程序，杜絕司機疲勞駕駛；另一方面采用先進完善的異物自動檢測技術進行檢測與預警，規(guī)范異物檢測系統(tǒng)的設計與安裝，切實保障行車安全。

4 地鐵風險空間異物事件的風險等級劃分

根據(jù)地鐵風險空間異物事件的危害程度，對可能發(fā)生的異物事件進行風險等級劃分，如表1所示。

表1 異物事件的風險等級

根據(jù)地鐵風險空間異物事件發(fā)生的位置，可以將異物事件劃分為兩大類：落在風險空間內(nèi)站臺邊緣上的異物事件、夾在門縫上的異物事件。

參考人工瞭望燈帶方式可以檢測識別的異物尺寸(寬≥100 mm)，根據(jù)異物事件的異物體積、發(fā)生位置與危害程度，進行了異物大小分類和風險等級劃分。針對曲線站臺時，可劃分為多段直線站臺進行檢測，因此曲線站臺的異物大小劃分與直線站臺一致。

4.1 落在站臺上的異物事件分類

落在站臺上的異物事件(圖12)分類及風險等級劃分如表2所示。

圖12 落在站臺邊緣上的異物事件示意

事件類型異物尺寸劃分依據(jù)風險等級夾人事件身高≥800mm,身厚≥100mm,身寬≥100mm人以小孩體積為最小值Ⅰ大異物事件高≥200mm,寬≥100mm,長≥100mm紅外光幕技術可檢測Ⅱ中異物事件100mm≤高<200mm,寬≥100mm,長≥100mm瞭望燈帶可檢測Ⅲ小異物事件50mm≤高<100mm,50mm≤寬<100mm,50mm≤長<100mm介于中異物與微小異物之間Ⅳ微小異物事件高<50mm,寬<50mm,長<50mm會掉入軌行區(qū)的微小物Ⅳ

(1)人體：根據(jù)研究結(jié)果1/3以上的被夾乘客為7歲以下兒童，因此地鐵異物檢測系統(tǒng)必須以識別出小孩為前提，人體尺寸取值應不小于1歲小孩的平均體積，即身高≥800 mm，身厚≥100 mm，身寬≥100 mm。夾人事件一旦發(fā)生，其風險性與危害程度是相當嚴重的，因此屬于Ⅰ級高風險。

(2)大異物：光幕檢測技術的基本報警要求是至少遮擋2束光束(高≥200 mm)，因此定義大異物高≥200 mm，寬≥100 mm，長≥100 mm。大異物將可能影響行車安全，可能造成財產(chǎn)損失，因此屬于Ⅱ級中風險。

(3)中異物：根據(jù)地鐵瞭望燈帶安裝標準，燈帶最右側(cè)距離車輛輪廓最小距離約100 mm，燈帶最低端距離站臺平面最大距離100 mm，如果燈帶寬20 mm，則燈帶最左側(cè)距屏蔽門玻璃約70 mm(圖12)，落在站臺的高≥100 mm，寬≥100 mm的物體必然遮擋燈帶，人工瞭望燈帶可以檢測，因此定義中異物尺寸為100 mm≤高<200 mm，寬≥100 mm，長≥100 mm，中異物風險性較低，定義為Ⅲ級低風險。

(4)小異物：小異物定義為介于中異物與微小異物體之間，50 mm≤高<100 mm，50 mm≤寬<100 mm，50 mm≤長<100 mm。該尺寸的異物體不屬于人體，列車離站后會掉落軌行區(qū)并且不會影響行車安全，認為其風險危害可忽略，屬于Ⅳ級風險，不會影響乘客人身財產(chǎn)安全，無投訴與賠償。

(5)微小異物：地鐵站臺防踏空膠條邊緣距列車有50 mm的間隙，微小異物體將會掉落軌行區(qū)，軌行區(qū)清障車可以清除高>100 mm的異物體，高度≤100 mm則忽略，認為其對列車行駛無影響。因此，將掉落軌行區(qū)且對列車無影響的高<50 mm，寬<50 mm，長<50 mm的物體，定義為微小異物體，屬于Ⅳ級可忽略風險。

4.2 夾在門縫上的異物事件分類

客流擁擠時，列車門或屏蔽門常常夾住某些異物，如手指、腳趾、衣角、背包帶、塑料袋和頭發(fā)等(圖13)。夾于列車門門縫上的異物將跟隨列車快速行駛，其風險性更高，要求排除。根據(jù)所夾異物伸入風險空間部分的體積及其危害程度，進行分類與風險等級劃分，見表3。

圖13 夾在門縫上的異物事件

表3 夾于門縫上的異物事件分類及風險等級劃分

劃分說明如下。

(1)大異物：尺寸為高≥200 mm，寬≥100 mm，長≥100 mm的異物，體積大，必然侵入車輛限界與設備限界，危及設備與行車安全，屬于Ⅰ級高風險。

(2)中異物：夾在列車門門縫上的異物伸入風險空間的寬度≥100 mm，夾屏蔽門門縫上的異物伸入風險空間的寬度≥30 mm(如圖13燈帶寬20 mm，則燈帶最左側(cè)距屏蔽門門縫約30 mm)，人工瞭望燈帶可檢測識別，其100 mm≤高<200 mm，長≥100 mm，體積較大，其風險性較高，定義為中異物體，屬于Ⅱ級中風險。

(3)小異物：介于中異物與微小異物之間。異物夾列車門上：40 mm≤寬<100 mm；夾屏蔽門上：寬<30 mm；其50 mm≤高<100 mm，50 mm≤長<100 mm，該尺寸的異物體積較小，在車輛運行過程超出車輛限界的概率較小，屬于Ⅲ級低風險。

(4)微小異物：根據(jù)《地鐵限界標準》地鐵列車門區(qū)域車輛限界與設備限界間距為40～57 mm，間距最小值為40 mm。因此，當異物被夾列車門縫其伸入風險空間的寬度<40 mm時，地鐵行駛過程中所夾異物不會侵入車輛限界，不會被軌道內(nèi)其他設備擠壓或碰撞；夾屏蔽門門縫的異物寬度<30 mm時，不會遮擋燈帶且不侵限；高<50 mm，長<50 mm；體積小，無安全隱患，其風險可忽略，無需立即采取解除措施，對列車安全影響極小。因此高<50 mm，長<50 mm，寬<40 mm屬于微小異物體。

5 無人駕駛異物檢測系統(tǒng)評估及技術要求

綜合上述，在異物事件風險等級劃分的基礎上，根據(jù)地鐵風險空間異物自動檢測系統(tǒng)所能檢測的異物尺寸、是否可以視覺確認、延誤影響、定位和設備可靠性等技術特點，進行異物檢測系統(tǒng)的檢測水平等級劃分。其中，視覺確認是指將實時的風險空間圖像反映給安全監(jiān)控相關人員，以進行風險事件檢驗與確認。檢測水平等級劃分見表4。

進一步地，根據(jù)檢測水平等級劃分標準對現(xiàn)有的異物檢測技術進行評估。

(1)紅外光幕、對射式激光光幕(圖11(a)和單層掃描式光幕(圖9(a))等技術系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性低，僅檢測人或大異物，精度低且無視覺確認，屬于D級初級檢測水平；而多層掃描式光幕檢測技術(圖9(b))在直線和曲線站臺均可以檢測識別小異物，檢測精度較高，屬于C級低級檢測水平。

(2)人工瞭望燈帶技術(圖14(b))在直線站臺檢測精度為中異物體，可進行視覺確認、可靠性較高，屬于C級檢測水平，不適用于曲線站臺；人工瞭望燈帶結(jié)合光幕檢測的技術(圖14(c)、圖14(d))屬于C級檢測等級，雖然集合了光幕與人工瞭望燈帶的優(yōu)勢，但兩者的缺陷仍無法排除。

表4 異物檢測系統(tǒng)的檢測水平劃分

圖14 現(xiàn)有異物檢測系統(tǒng)盲區(qū)對比

(3)機器視覺檢測技術[17-18]是模擬人的視覺辨識進行異物識別的異物檢測方式，盲區(qū)小甚至無盲區(qū)，檢測精度最高，精確定位到車門，風險性最低。并可遠程對檢測結(jié)果進行視覺確認。其中側(cè)裝式機器視覺檢測技術[19](圖14(e))在直線站臺屬于B級檢測水平，在間隙大的曲線站臺屬于D級；而無論是直線站臺還是曲線站臺，頂裝式機器視覺檢測技術[20-21](圖14(f))可達到A級檢測水平，其檢測區(qū)域可以隨間隙大小和車型自動改變，無盲區(qū)并可以檢測到微小異物。具體檢測等級評估如表5所示。

隨著軌道交通無人自動駕駛技術的發(fā)展，為了節(jié)約列車在站時間，保證乘客的人身財產(chǎn)安全，未來異物檢測技術的基本要求是必須達到理想化的人工瞭望技術(C級)及其以上的檢測水平，方可滿足地鐵安全運營的要求。

表5 現(xiàn)有異物檢測技術等級評估

6 結(jié)語

人工瞭望燈帶方式是我國目前最有效的異物檢測方式，但存在著人易疲勞與視距受限等缺陷。未來地鐵自動駕駛環(huán)境下的風險空間異物檢測系統(tǒng)必然達到理想化的人工瞭望燈帶(C級)及其以上的檢測水平，如側(cè)裝式或頂裝式機器視覺檢測技術，方可滿足地鐵安全運營的要求，使得地鐵運營的風險性在運營單位與乘客的經(jīng)濟能力和心理承受能力的平均限度之內(nèi)，對列車行車安全影響概率很小，不會影響乘客人身財產(chǎn)安全。機器視覺檢測方式或是機器視覺檢測為主、其他檢測方式為輔的異物自動檢測方式，符合未來地鐵無人自動駕駛技術的發(fā)展需求，是異物檢測技術的發(fā)展趨勢。

未來自動駕駛地鐵異物檢測系統(tǒng)可以檢測識別風險空間是否夾人是必然前提，同時滿足識別異物大小并劃分風險等級、盲區(qū)小甚至無盲區(qū)、縱深長覆蓋站臺并可定位到車門、可進行視覺確認、可判斷是否侵限，檢測精度與穩(wěn)定性高、可平穩(wěn)過渡兼容人工檢測方式且不易受環(huán)境影響等技術要求。