梁偉明

摘 要：站臺安全門是城市軌道交通系統(tǒng)特有設備，對于交通系統(tǒng)人身安全、行車安全起著重要的作用。站臺安全門設備安全回路的穩(wěn)定是地鐵、輕軌列車安全運營平穩(wěn)的必要條件。因此提升其安全回路的穩(wěn)定性，增強其抗活塞風列車運行震動干擾的能力對于軌交系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行有著重要的意義。本文通過對現(xiàn)有傳統(tǒng)安全回路的升級改造實現(xiàn)了增強安全門安全回路的目的，并且經(jīng)過近兩年的現(xiàn)場驗證效果顯著且穩(wěn)定。

關鍵詞：交通工程;軌道交通;站臺安全門;安全回路;延時繼電器

站臺門設備是軌道交通系統(tǒng)特有設備，在軌道交通系統(tǒng)中承擔著安全防護、節(jié)能環(huán)保等重要作用。為乘客提供安全、舒適的乘車候車環(huán)境的同時，站臺門設備也為軌道交通系統(tǒng)站臺整體美觀及節(jié)能提供了良好的支撐。為了確保候車區(qū)乘客安全及軌行區(qū)行車安全，除極少數(shù)過渡期情況外，城市軌道交通站臺門均設置了安全回路，并通過信號系統(tǒng)等設備設施實現(xiàn)與行車互鎖關系，確保列車在軌行區(qū)運行必要條件為該軌行區(qū)區(qū)域?qū)恼九_門全部關閉且鎖緊，即安全回路通路。實際運行過程中，經(jīng)常發(fā)生因門體抖動引起安全回路發(fā)生閃斷，導致安全回路在站臺門非解鎖情況下斷開，致使列車發(fā)生緊制或者無法完成發(fā)車，進而導致列車晚點或客傷的情況。因此，增強站臺門設備安全回路穩(wěn)定性，過濾非門體解鎖導致安全回路斷開的情況對于軌道交通安全運行起到了重要的作用。

1 站臺門設備安全回路工作原理

為了保障軌道交通系統(tǒng)列車運行安全，自動駕駛模式下的列車（以下簡稱“列車”）與站臺門設備形成“互鎖”關系。站臺門設備門體對應軌行區(qū)區(qū)域稱為“互鎖區(qū)域”。列車在互鎖區(qū)域內(nèi)通行的必要條件為站臺門設備安全回路為通路。當站臺門設備安全回路斷開時，互鎖區(qū)域內(nèi)停止的列車無法發(fā)車，互鎖區(qū)域中運行的列車及即將駛入該區(qū)域的列車均將發(fā)生緊急制動。

安全回路開啟和關閉的直接原因為站臺門設備中門體的開啟和關閉，門體的開啟對應安全回路的斷開，安全回路內(nèi)所有門體的關閉且鎖緊對應安全回路的通路。站臺門設備站臺區(qū)域的門體主要有滑動門、應急門、端門、固定門組成。其中固定門為不可開啟幕墻式結構，主要起隔離、支撐等作用，非可動機械部件。端門為站臺候車區(qū)域與站臺設備區(qū)域之間的通道門，因工作人員進出等需求，通常情況下并不接入站臺門設備安全回路。因此，直接導致站臺門設備安全回路斷開的原因主要為站臺門設備內(nèi)滑動門或應急門的開啟。

軌道交通系統(tǒng)站臺門設備安全回路的一種常見的設計為通過行程開關對門扇位置進行檢測，由單回路將行程開關串接形成安全回路?；瑒娱T及應急門的門框及門扇上布置有行程開關，通過行程開關的壓縮量將門體是否鎖緊這一信息反饋至站臺門設備安全回路，即站臺門設備通過對串接行程開關的安全回路對各個滑動門及應急門進行實時監(jiān)測，一旦監(jiān)測到任何一扇門體出現(xiàn)“開啟”的情況，站臺門設備安全回路將立即斷開，進而通過信號系統(tǒng)“互鎖”功能實現(xiàn)對列車的緊制制動或停止動車。傳統(tǒng)站臺門設備安全回路結構如下圖所示。

2 站臺門設備常見安全回路弊端

這種串聯(lián)行程開關形成安全回路的設計在原理上能夠極大的保障軌道交通系統(tǒng)的行車安全，在站臺門設備任何一扇滑動門或應急門開啟后立即對該防護區(qū)域連鎖保護。但實際列車運行過程中，站臺門門體因受到列車活塞風壓、運行震動等因素的影響常出現(xiàn)小范圍（通常最大振幅不超過15 mm）的門體抖動和極其輕微的位移（后簡稱“站臺門門扇微位移”）。以國內(nèi)某沿海城市軌道交通系統(tǒng)為例，站臺門設備門框的厚度一般是在70 mm，15 mm的振幅將導致最大位移量為30mm，這個距離的門體位移雖然遠未達到使人員或能夠影響行車的物體進入軌行區(qū)的距離，但是已超過大部分行程開關的檢測范圍，即這種微位移抖動不影響行車安全，但足以使站臺門門扇檢測行程開關動作并導致安全回路斷開，進而發(fā)生列車緊急制動或無法動車。

根據(jù)規(guī)劃設計及選用車型的不同，站臺門設備每側滑動門及應急門總數(shù)略有不同，常見二者數(shù)量總和為30道左右。根據(jù)設計邏輯的不同，一側站臺門設備上的行程開關通常數(shù)量在50～100個。因門體結構的不同，在這種門扇微位移的影響下，部門站臺門設備非門體打開導致列車緊急制動的故障的頻發(fā)，對軌道交通系統(tǒng)正點運行產(chǎn)生極大的影響，甚至因緊急制動引發(fā)乘客傷害。以國內(nèi)A城市軌道交通甲號線為例，2017年3月至8月全線22個站因此類問題導致的列車緊制及無法發(fā)車達17例，造成6起行車延誤、客傷或投訴等相關事件。

3 站臺門設備安全回路雙回路設計方案及實現(xiàn)方式

為吸收站臺門門扇微位移，避免因震動、活塞風等因素導致的列車緊制發(fā)生，首先可以考慮增大行程開關的有效行程檢測距離，或者增加行程開關的數(shù)量改用“單觸發(fā)報警、并行觸發(fā)斷開”的控制邏輯，但是現(xiàn)場實際情況站臺門設備位于乘客候車區(qū)域和軌行區(qū)分隔位置，已完成安裝的站臺門設備上增加大行程檢測開關、增加行程開關數(shù)量及布線均存在一定的施工難度，受設備限界、列車運行動態(tài)包絡線等實際空間的制約，行程開關的安裝位置、大小、數(shù)量等均收到嚴格限制。

另一種思路就是將站臺門門扇微位移的位移量，這一空間維度變量用時間維度進行量化，找到對應關系后控制時間維度變量過濾“微位移”。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控，人員值守觀察發(fā)現(xiàn)，因風壓、列車運行震動產(chǎn)生的門扇微位移通常是門扇在高頻情況下發(fā)生的抖動性位移，這種位移存在距離小、時間短、頻次大的特點。站臺門門扇整體相對質(zhì)量較大，通常在100 kg以上，在車站現(xiàn)有外力作用下很難在短時間內(nèi)（0.3秒內(nèi)）開啟并達到開啟足夠大的距離使人員進入軌行區(qū)或可影響行車物品進入軌行區(qū)的情況。通過合理和設計方式，采用時間維度過濾掉0.3秒以內(nèi)的閃斷可以在保證安全的情況下有效的提升站臺門設備安全回路穩(wěn)定定性。同時，這種閃斷信息對于站臺門設備維護人員有著重要意義，可以根據(jù)閃斷信息對站臺門設備機械結構開展有針對性的差異性維護。因此需要對站臺門設備安全回路進行重新設計，要求既能過濾掉閃斷信息又能對閃斷信息進行記錄。站臺門設備安全回路雙回路（延時）設計能夠很好的實現(xiàn)這兩項需求，改造后的安全回路如圖2所示。

在原有站臺門設備安全回路中，在原有安全回路繼電器KA1兩側A2和A3節(jié)點之間并聯(lián)一個延時型安全繼電器KA2，延時中斷設置為0.3 s（可調(diào)）。將原有的安全回路繼電器KA1上的觸點完全移植到KA2的觸點上，即使用KA2替代KA1完成與信號系統(tǒng)的信息傳遞，達到實現(xiàn)在既能在門體打開時斷開安全回路又可以通過延時繼電器過濾門扇微位移的功能需求，能同時在KA1上的2組觸點分別接入至可編程邏輯控制器中進行狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)對門扇位移進行記錄的功能?？删幊踢壿嬁刂破鲗A1與KA2的狀態(tài)信息同時發(fā)送給上位機，保存為事件記錄。通過以上改造，將站臺門設備原有安全回路變成兩個回路，分別實現(xiàn)安全保護、過濾門扇“微位移”并記錄門體抖動的功能。

4 改造計劃及效果分析

為保障順利進行，站臺門設備安全回路雙回路改造于實驗室樣機完成型式試驗后，首先選取A城市甲號線XX廣場站上行側站臺門為試點站進行整改，設備改造完成后由專人對改造后的設備進行值守監(jiān)護運行，觀察設備實際運行情況。實驗室測試及現(xiàn)場觀察期內(nèi)設備效果良好，能夠完好的實現(xiàn)安全保護、過濾門扇“微位移”及記錄門扇位移信息的功能。改線路改造選用的繼電器為德國產(chǎn)P牌PSR系列繼電器。

甲號線全線22個車站改造完成后2018年3月至8月期間，僅發(fā)生1起門扇“微位移”導致列車緊制事件，相比改造前同類型故障同比降低94.1%，改造效果突出。在隨后的兩年內(nèi)持續(xù)對該線路進行觀察，改造效果保持穩(wěn)定。同時，設備維護人員根據(jù)可編程邏輯控制器上傳的信息對存在門扇位移信息記錄的滑動門及應急門開展有針對性的維護及保養(yǎng)工作，及時調(diào)整門體機械結構，從原有的統(tǒng)一標準無差異化維修改變?yōu)橛嗅槍π跃S修，在節(jié)約維護保養(yǎng)人工成本的同時有效的提升了設備維護質(zhì)量，降低故障率。