袁 娜 汪承然

（南京康尼電子科技有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

近年來(lái)，高速鐵路與城市軌道交通發(fā)展迅速，鐵路車輛逐漸融入人們的日常生活和工作當(dāng)中，其安全性、可靠性以及便捷性對(duì)人們更為重要。作為客運(yùn)車輛的關(guān)鍵子系統(tǒng)部件，車門是乘客上下列車的安全保障。為此，歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CEN）針對(duì)車門系統(tǒng)制定了嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)EN 14752，規(guī)范和保證車門系統(tǒng)在列車運(yùn)行、乘客出入時(shí)的安全，同時(shí)為行動(dòng)不便的乘客提供使用便利。該標(biāo)準(zhǔn)適用于所有新設(shè)計(jì)的鐵路客運(yùn)車輛的車門系統(tǒng)（例如有軌電車、地鐵、近郊鐵路干線和高速客運(yùn)列車）。在合理可行的情況下，該標(biāo)準(zhǔn)也同樣適用于車輛正在翻新的車門系統(tǒng)[1-3]。

1 EN 14752 標(biāo)準(zhǔn)的版本

EN 14752 標(biāo)準(zhǔn)共發(fā)布了3 個(gè)版本，分別于2005 年、2015年和2019 年頒布實(shí)施，見(jiàn)表1。該標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善車門系統(tǒng)安全性規(guī)定的同時(shí)，也在補(bǔ)充吸納新技術(shù)，為乘客提供更為可靠舒適的乘車體驗(yàn)。

表1 EN 14752 標(biāo)準(zhǔn)各版本發(fā)布狀態(tài)一覽表

2 主要技術(shù)內(nèi)容變化說(shuō)明

2015 版本在2005 版本的基礎(chǔ)上針對(duì)車門按鈕和關(guān)閉力等項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行了修訂，并結(jié)合車門的實(shí)際應(yīng)用需求，新增了對(duì)車門坡道、踏板和非接觸式障礙檢測(cè)裝置的要求。2019 年發(fā)布的最新版本則主要在2015 版的基礎(chǔ)上細(xì)化了對(duì)部分車門功能在檢驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中的驗(yàn)證要求。

2.1 把手

2005 版本要求每個(gè)車門通道應(yīng)配備1 個(gè)把手，當(dāng)車輛?？吭诘驼九_(tái)時(shí)，起到輔助乘客上車的作用。把手位置應(yīng)位于車輛內(nèi)部，要求靠近門扇或車門入口，方便乘客抓握[1]。隨著站臺(tái)建設(shè)的不斷完善，低站臺(tái)逐漸減少，2015 版本取消了每個(gè)車門都需要配備把手的強(qiáng)制規(guī)定[2]。

2.2 車門按鈕

為了方便乘坐輪椅的乘客操作車門按鈕，2015 版本更新了對(duì)車門按鈕安裝位置的要求，車門外側(cè)按鈕的安裝高度由距車輛地板表面1.0 m～1.4 m 降低至0.8 m～1.2 m，而內(nèi)側(cè)按鈕則由1.0 m～1.4 m 降低至0.8 m～1.1 m。

同時(shí)，2015 版本新增了對(duì)車門按鈕燈光警示的建議，用作設(shè)計(jì)參考但并不強(qiáng)制要求。該標(biāo)準(zhǔn)建議車門按鈕應(yīng)設(shè)置合理的紅色和綠色指示燈，為乘客提供燈光警示，提示當(dāng)前車門的運(yùn)行狀態(tài)。車門按鈕的紅色和綠色指示燈被點(diǎn)亮后，其照明區(qū)域須有明顯變化，避免混淆[2]。圖1 為標(biāo)準(zhǔn)中提供的指示燈照明區(qū)域設(shè)計(jì)參考，可以將綠色指示燈設(shè)置在按鈕外圈，紅色指示燈設(shè)置在按鈕內(nèi)圈，或者將綠色指示燈設(shè)置在按鈕上半部分，紅色指示燈設(shè)置在按鈕下半部分，區(qū)分照明區(qū)域。

圖1 照明區(qū)域

紅色指示燈和綠色指示燈須由車門控制系統(tǒng)獨(dú)立控制。對(duì)于未被釋放的車門，所有指示燈均不得點(diǎn)亮；對(duì)于已經(jīng)釋放的車門，綠色指示燈應(yīng)持續(xù)點(diǎn)亮，提示乘客此時(shí)車門允許被打開(kāi)。如果車門控制系統(tǒng)接收到車門按鈕的操作信號(hào)后，車門開(kāi)始打開(kāi)，車門開(kāi)啟過(guò)程中，綠色指示燈應(yīng)以1 Hz～2 Hz頻率不斷閃爍。如果車門按鈕的操作信號(hào)未被車門控制系統(tǒng)接受（例如，在車門未被釋放時(shí)操作了車門按鈕），紅色指示燈應(yīng)保持點(diǎn)亮至少1 s 或持續(xù)至按鈕操作結(jié)束，以此提示乘客該次操作是無(wú)效的。當(dāng)車門退出服務(wù)時(shí)，紅色指示燈應(yīng)持續(xù)點(diǎn)亮[2]。

2019 版本將上述車門按鈕燈光警示的建議改為強(qiáng)制要求，規(guī)定所有車門按鈕必須完全滿足。2019 版本還針對(duì)開(kāi)門用途的車門按鈕新增了功能激活限制條件，規(guī)定車門控制系統(tǒng)在收到集控關(guān)閉信號(hào)時(shí)，屏蔽車門按鈕開(kāi)門的功能[3]。

2.3 可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性（RAMS）

2005 版本僅規(guī)定在車門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，必須按照EN 50126 的指導(dǎo)方針完成RAMS 分析[1]。2015 版本結(jié)合RAMS 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在2005 版本的基礎(chǔ)上增加了基于故障樹(shù)分析（FTA）的要求。通過(guò)故障樹(shù)的推導(dǎo)，對(duì)涉及車門安全的頂層故障事件進(jìn)行定量分析，系統(tǒng)、直觀地定位導(dǎo)致車門故障的所有事件，繼而針對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車門系統(tǒng)的故障樹(shù)分析應(yīng)至少涵蓋8 項(xiàng)頂層事件：1）車輛速度≥3 km/h 時(shí)車門被打開(kāi)。2）車輛速度≥3 km/h 時(shí),踏板或任何半自動(dòng)坡道被打開(kāi)。3）車門被緊急解鎖時(shí),相鄰的兩扇車門無(wú)法手動(dòng)或自動(dòng)同時(shí)打開(kāi)。4）遠(yuǎn)離站臺(tái)的車門被打開(kāi)（包括車門位置無(wú)站臺(tái)、車門位于短距離站臺(tái)之外和車門位于非站臺(tái)側(cè)的情況）。5）車門打開(kāi)時(shí)，接收到“關(guān)閉并鎖閉”信號(hào)。6）踏板打開(kāi)時(shí)接收到“關(guān)閉并鎖閉”信號(hào)。7）車門安全聯(lián)鎖回路閉合，但規(guī)定尺寸的障礙物塊未被檢測(cè)到。8）在踏板或任何半自動(dòng)坡道關(guān)閉的情況下，錯(cuò)誤檢測(cè)到車門狀態(tài)為打開(kāi)并允許執(zhí)行開(kāi)門（存在乘客跌落軌道的風(fēng)險(xiǎn)）。

此外，2015 版本還定義了車門安全的分析規(guī)則，規(guī)定車門機(jī)械部分，應(yīng)結(jié)合理論計(jì)算以及靜態(tài)/動(dòng)態(tài)測(cè)試方法進(jìn)行定性分析；軟件部分應(yīng)采用符合EN 50128 規(guī)定的定性分析；車門控制部分則應(yīng)采用基于FTA 的定量分析[2]。

2.4 手動(dòng)、半自動(dòng)踏板或坡道

目前，手動(dòng)、半自動(dòng)踏板或坡道在車輛停站后鋪設(shè)在站臺(tái)間隙，為上下車行動(dòng)不便的乘客提供便捷的助力。2015 版本針對(duì)踏板或坡道，細(xì)化了設(shè)計(jì)要求。規(guī)定乘客上下車時(shí)可直接接觸的踏板或坡道表面必須進(jìn)行防滑處理，其有效通過(guò)寬度不得小于760 mm。當(dāng)踏板或坡道的有效通過(guò)寬度不足900 mm 時(shí)，踏板或坡道兩側(cè)必須增加高度為50 mm 的凸臺(tái)，用于乘客上下車時(shí)限制行李箱及輪椅輔助輪的運(yùn)動(dòng)，避免滑出踏板或坡道，造成跌落事故。承重方面，踏板或坡道必須具備不低于3 000 N 的垂直承載能力，并在以踏板或坡道中心為基準(zhǔn)660 mm×660 mm 的區(qū)域內(nèi)均勻施加3 000 N 壓力進(jìn)行驗(yàn)證。此外，出于車輛運(yùn)行安全考慮，在踏板或坡道未被收回時(shí)，禁止車輛啟動(dòng)，通過(guò)車輛安全聯(lián)鎖回路來(lái)監(jiān)控踏板或坡道是否已經(jīng)收回，在踏板或坡道未收回時(shí)，斷開(kāi)車輛牽引[2]。

2.5 關(guān)閉力

為了防止乘客或行李被困于正在關(guān)閉的車門中間，車門應(yīng)具備防擠壓功能。從2005 版本開(kāi)始就明確了對(duì)車門防擠壓功能及其關(guān)閉力的要求。當(dāng)車門前緣觸碰到障礙物時(shí)，應(yīng)夾持障礙物一定時(shí)間，并施加與關(guān)閉方向相同方向的力，然后車門應(yīng)打開(kāi)一定距離并再次關(guān)閉。關(guān)閉力的峰值和有效值定義如下：峰值Fp是脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉力的最大值，有效值Fe是脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉力的積分平均值。有效值可以通過(guò)公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：t1為關(guān)閉力超過(guò)50 N 的靈敏度閾值時(shí)間點(diǎn)，t2為關(guān)閉力降低至50 N 以下的閾值時(shí)間點(diǎn)，T為t1與t2時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間長(zhǎng)度，為脈沖持續(xù)時(shí)間，如圖2 所示。

圖2 關(guān)閉力曲線

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，關(guān)閉力峰值應(yīng)不大于300 N，在首次關(guān)門過(guò)程中的關(guān)閉力有效值應(yīng)不大于150 N，第二次關(guān)門過(guò)程的有效值應(yīng)不大于200 N[1]。2015 版本結(jié)合鐵路客運(yùn)車輛實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，修訂了對(duì)于車門關(guān)閉力的要求，刪除了對(duì)關(guān)閉力有效值的要求，僅明確了對(duì)關(guān)閉力峰值要求，在不同的車門通過(guò)寬度位置，關(guān)閉力峰值應(yīng)不超過(guò)圖3 中規(guī)定的曲線數(shù)值。同時(shí)，2015 版本調(diào)整了靈敏度閾值力的大小，由50 N 調(diào)整為100 N。

圖3 中，曲線1 為標(biāo)準(zhǔn)關(guān)閉力峰值曲線，作為對(duì)所有車門的通用要求。曲線2 為備選曲線，僅用于部分高客流量的線路，但考慮到曲線2 所允許的關(guān)閉力峰值更大，標(biāo)準(zhǔn)要求在使用該曲線之前，必須對(duì)其運(yùn)營(yíng)安全進(jìn)行充分地評(píng)估[2]。2019 版本增加了對(duì)曲線1 和曲線2 切換的應(yīng)用要求，規(guī)定乘務(wù)人員可以根據(jù)實(shí)際客流狀態(tài)調(diào)整車門關(guān)閉力，在曲線1 和曲線2 之間進(jìn)行切換選擇[3]。

圖3 關(guān)閉力峰值曲線

2.6 動(dòng)能

車門在關(guān)閉中具備一定的動(dòng)能，其大小與車門運(yùn)動(dòng)速度和車門重量成正比，動(dòng)能太大可能導(dǎo)致車門在觸碰到乘客或行李時(shí)造成撞擊傷害。因此，從2015 版本開(kāi)始，對(duì)車門關(guān)閉過(guò)程中的動(dòng)能大小進(jìn)行了明確的規(guī)定，要求車門在整個(gè)關(guān)門運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大能量不能超過(guò)20 J。該標(biāo)準(zhǔn)的附錄中詳細(xì)列舉了不同形式車門的動(dòng)能計(jì)算公式，通過(guò)代入車門關(guān)閉運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度、車門質(zhì)量和傳動(dòng)效率等參數(shù)即可計(jì)算出車門關(guān)閉過(guò)程中的最大動(dòng)能[2]。

2.7 非接觸式障礙檢測(cè)

隨著科技的進(jìn)步，車門檢測(cè)障礙物的方式也不斷增多，2015 版本開(kāi)始將新興的非接觸式障礙檢測(cè)功能納入標(biāo)準(zhǔn)范疇，充分結(jié)合對(duì)乘客、行李、輪椅及嬰兒車的檢測(cè)需要，對(duì)非接觸式障礙檢測(cè)裝置的安裝位置及檢測(cè)范圍進(jìn)行了定義[2]。

2.8 防拖拽

車門防拖拽功能在2015 版本中首次引入，該功能要求車輛?？吭谡九_(tái)或車輛啟動(dòng)但未完全離開(kāi)站臺(tái)時(shí)，應(yīng)能識(shí)別障礙檢測(cè)功能未檢測(cè)到的小型障礙物（例如乘客衣角、包帶等），進(jìn)而切斷車門安全聯(lián)鎖回路，斷開(kāi)車輛牽引控制。該功能可以在乘客被困車門時(shí)阻止車輛運(yùn)行，避免乘客被車輛拖拽導(dǎo)致人身傷害。2015 版本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，通過(guò)模擬車輛靜止時(shí)的靜態(tài)測(cè)試和模擬車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證車門防拖拽功能。按照測(cè)試流程，應(yīng)首先驗(yàn)證靜態(tài)條件下的功能性，如果靜態(tài)測(cè)試符合要求，可認(rèn)為車門防拖拽功能正常，如果靜態(tài)測(cè)試不符合要求，則進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，在動(dòng)態(tài)測(cè)試合格后可以認(rèn)為車門防拖拽功能正常。測(cè)試時(shí)，測(cè)試工具應(yīng)使用70 邵氏硬度A 的橡膠條，尺寸為300 mm×30 mm×5 mm（長(zhǎng)×寬×高），橡膠條末端固定有直徑為10 mm 的圓柱形金屬塊[2]。2019 版本在2015 版本的基礎(chǔ)上，對(duì)測(cè)試物體末端固定的圓柱形金屬塊尺寸進(jìn)行了調(diào)整，直徑由10 mm 改為20 mm[3]。通過(guò)增大末端金屬塊尺寸，使測(cè)試物體可以更準(zhǔn)確地模擬被困在車門內(nèi)的乘客衣角和包帶等小型障礙物，使驗(yàn)證過(guò)程更貼合實(shí)際情況。

2.9 聲音報(bào)警

2005 版本中要求車門應(yīng)配有聲音報(bào)警裝置，用于警示乘客車門的打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)。聲音報(bào)警裝置應(yīng)在車門被授權(quán)打開(kāi)或車門即將關(guān)閉時(shí)發(fā)出鳴響。標(biāo)準(zhǔn)推薦關(guān)門報(bào)警使用的頻率為 1 900 Hz，開(kāi)門報(bào)警頻率僅要求與關(guān)門報(bào)警不同，未做具體規(guī)定。聲音報(bào)警的聲壓等級(jí)由具體車門技術(shù)規(guī)范定義[1]。

2015 版本開(kāi)始對(duì)聲音報(bào)警裝置的聲音頻率和聲壓等級(jí)進(jìn)行了更為細(xì)致的規(guī)定，同時(shí)增加了對(duì)聲音報(bào)警裝置安裝位置的具體要求。新版本中要求關(guān)門報(bào)警應(yīng)使用1 850 Hz～1 950 Hz 的快速脈沖音順次發(fā)出，從車門關(guān)閉前2 s 持續(xù)至車門完全關(guān)閉；開(kāi)門報(bào)警應(yīng)使用2 150 Hz～2 250 Hz和1 710 Hz～1 810 Hz 連續(xù)脈沖雙音，在車門被授權(quán)釋放后即開(kāi)始鳴響并保持5 s 或持續(xù)至車門開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后3 s。對(duì)聲音報(bào)警裝置的聲壓等級(jí)要求分為2 種：1）對(duì)固定聲壓等級(jí)的裝置的要求為聲壓LAeq,t應(yīng)滿足70 dB（A）～76 dB（A）。2）對(duì)自適應(yīng)聲壓等級(jí)裝置的要求為自適應(yīng)裝置的聲壓等級(jí)可隨周圍環(huán)境噪聲等級(jí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，聲壓LAeq,t應(yīng)滿足高于環(huán)境噪聲50 dB～10 dB，但最大不可超過(guò)70 dB（A）～76 dB（A），最小不得低于50 dB（A）[2]。

3 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

EN 14752 中規(guī)定了加入歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的成員國(guó)都必須使用該標(biāo)準(zhǔn)作為其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成員國(guó)有義務(wù)遵循并實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)中的所有條款，截至2019 年最新版本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，成員國(guó)包括法國(guó)、德國(guó)、意大利和西班牙等33 個(gè)歐洲國(guó)家。由于2019 版本發(fā)布時(shí)間較短，各國(guó)的車輛制造商對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)尚處于研究升級(jí)階段，因此其車門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)仍然以2015 版本為準(zhǔn)，僅小部分新造鐵路車輛車門系統(tǒng)開(kāi)始嘗試采用最新版本的標(biāo)準(zhǔn)，因此2019 版本預(yù)計(jì)需要1 a～2 a的過(guò)渡期才能被廣泛使用。

國(guó)內(nèi)鐵路車輛的大規(guī)模發(fā)展集中于近10 a～15 a，目前國(guó)內(nèi)已投入運(yùn)營(yíng)的大多數(shù)鐵路車輛車門使用的仍然是2005 版本標(biāo)準(zhǔn)。但隨著新一批鐵路車輛應(yīng)用需求的到來(lái)，國(guó)內(nèi)車輛制造廠商對(duì)車門系統(tǒng)的要求也開(kāi)始逐漸向2015 和2019 版本轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)外鐵路行業(yè)發(fā)展迅猛，鐵路車輛在城市交通系統(tǒng)占比逐年遞增，應(yīng)用規(guī)模日趨增長(zhǎng)。鐵路車輛的標(biāo)準(zhǔn)化工作也在加速推進(jìn)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系日臻完善。車門系統(tǒng)作為鐵路車輛的重要子系統(tǒng)部件，對(duì)其安全性、可靠性和乘客應(yīng)用便捷性的要求勢(shì)必越來(lái)越高，因此在車門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，應(yīng)充分參考最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，結(jié)合設(shè)計(jì)和使用需求，保證車門系統(tǒng)在車輛使用運(yùn)營(yíng)過(guò)程中表現(xiàn)良好。