軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)研究

肖迎俊，邱志新，馬 樂(lè)

(哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150081)

0 引言

軌道交通站臺(tái)門(mén)是軌道交通運(yùn)輸體系中的重要組成部分，是促進(jìn)站臺(tái)與列車(chē)溝通、引導(dǎo)乘客有序乘車(chē)并保證乘客乘車(chē)安全的重要設(shè)備。軌道交通設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平不斷提升，對(duì)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)安全提出了更高要求。加強(qiáng)軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)，成為軌道交通建設(shè)、管理以及發(fā)展過(guò)程中思考的重點(diǎn)內(nèi)容。以下是筆者對(duì)站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)。

1 軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)需求分析

對(duì)軌道交通站臺(tái)門(mén)安全問(wèn)題進(jìn)行分析可知，軌道交通系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的站臺(tái)門(mén)存在諸多潛在風(fēng)險(xiǎn)，將對(duì)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)、乘客以及列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。首先，軌道交通站臺(tái)門(mén)的開(kāi)關(guān)主要通過(guò)車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)操作，當(dāng)感應(yīng)裝置感應(yīng)到列車(chē)進(jìn)站并達(dá)到停車(chē)位置后，會(huì)將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制站臺(tái)門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉。當(dāng)感應(yīng)裝置出現(xiàn)故障或乘車(chē)人員過(guò)多時(shí)，將影響站臺(tái)門(mén)控制系統(tǒng)判斷，不僅會(huì)損害站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)，也會(huì)對(duì)乘客造成傷害[1]。其次，站臺(tái)門(mén)與列車(chē)門(mén)之間存在一定距離，在站臺(tái)門(mén)安裝過(guò)程中，如果未根據(jù)相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)確控制站臺(tái)門(mén)與車(chē)輛輪廓線之間存在的距離，導(dǎo)致站臺(tái)門(mén)體與車(chē)體之間縫隙過(guò)大，容易造成乘客夾傷事故。

為提高軌道交通站臺(tái)門(mén)安全水平，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)有效規(guī)避，在安全控制設(shè)計(jì)中需滿足以下需求：(1)軌道交通站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)自身質(zhì)量達(dá)標(biāo)。例如，玻璃是站臺(tái)門(mén)重要材料，如玻璃質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，容易發(fā)生玻璃爆炸風(fēng)險(xiǎn)，影響列車(chē)運(yùn)行，威脅附近乘客生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)此，需要合理選擇玻璃材料，并控制好站臺(tái)門(mén)玻璃與地面之間的距離。通常以鋼化玻璃為主，距地面21.5 cm安裝[2]。根據(jù)軌道交通自動(dòng)化駕駛需求，站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)安全認(rèn)證等級(jí)應(yīng)在7級(jí)以上，站臺(tái)門(mén)生產(chǎn)檢測(cè)、安裝檢測(cè)、調(diào)試檢測(cè)結(jié)果皆要合格。(2)列車(chē)正常運(yùn)行情況下，軌道交通站臺(tái)門(mén)開(kāi)關(guān)操作需要與列車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)操作相關(guān)聯(lián)，以保證站臺(tái)門(mén)與列車(chē)門(mén)同步開(kāi)啟和關(guān)閉。與此同時(shí)，通過(guò)配置障礙物檢測(cè)裝置，能夠及時(shí)探測(cè)到站臺(tái)門(mén)與列車(chē)門(mén)既定范圍內(nèi)存在的障礙物并及時(shí)預(yù)警，減少二次開(kāi)關(guān)行為，控制其對(duì)站臺(tái)門(mén)以及列車(chē)安全運(yùn)行的不利影響。(3)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)應(yīng)具備單元單獨(dú)控制功能，當(dāng)列車(chē)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，能夠有針對(duì)性開(kāi)啟或鎖閉與故障車(chē)門(mén)相對(duì)應(yīng)的安全門(mén)，使其不參與列車(chē)停站后站臺(tái)門(mén)開(kāi)關(guān)作業(yè)。(4)軌道交通站臺(tái)門(mén)安全絕緣設(shè)計(jì)與安全防夾設(shè)計(jì)，是保障乘客安全的重要舉措。通過(guò)科學(xué)規(guī)劃絕緣區(qū)、設(shè)置絕緣層，降低乘客觸電風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)配置防夾裝置，降低乘客夾傷風(fēng)險(xiǎn)。(5)軌道交通站臺(tái)門(mén)需具備完善監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)φ九_(tái)門(mén)工作環(huán)境、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。其中，站臺(tái)門(mén)工作環(huán)境監(jiān)測(cè)涉及的內(nèi)容主要有列車(chē)風(fēng)壓、人群密度等；站臺(tái)門(mén)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)涉及的內(nèi)容主要有站臺(tái)門(mén)體結(jié)構(gòu)變形情況、站臺(tái)門(mén)開(kāi)關(guān)速度、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行故障等。

2 軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析

軌道交通運(yùn)輸對(duì)站臺(tái)門(mén)安全控制具有較高要求，根據(jù)站臺(tái)門(mén)安裝控制設(shè)計(jì)需求可知，站臺(tái)門(mén)安全系統(tǒng)屬于綜合型系統(tǒng)，涉及的安全控制內(nèi)容相對(duì)較多。對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可分為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)庫(kù)單元、中央控制單元、就地控制單元、信息傳輸與顯示單元等。(1)中央控制單位，為軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制核心單元，具備監(jiān)控點(diǎn)控制信息、狀態(tài)信息、事件信息的收集、處理與利用，便于系統(tǒng)使用者能夠?qū)崟r(shí)掌握站臺(tái)門(mén)運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行信息進(jìn)行運(yùn)行故障預(yù)測(cè)。(2)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元，能夠根據(jù)中央控制單元下達(dá)指令，依托各類(lèi)傳感器、數(shù)據(jù)信息傳輸協(xié)議等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信息、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行信息等收集與記錄，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)單元，是軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制系統(tǒng)各類(lèi)信息(如站臺(tái)門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、站臺(tái)門(mén)外部環(huán)境檢測(cè)信息、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)歷史維修信息、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行障礙自動(dòng)化處理策略等)管理的重要場(chǎng)所，在軌道交通站臺(tái)門(mén)安全自動(dòng)化、智能化控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。(4)就地控制單元，能夠滿足軌道交通站臺(tái)門(mén)非正常運(yùn)行狀態(tài)下或軌道交通列車(chē)緊急狀態(tài)下，對(duì)站臺(tái)門(mén)安全系統(tǒng)的人工控制需求，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)安全控制系統(tǒng)與列車(chē)駕駛員的有效交互。(5)信息傳輸與顯示單元，能夠通過(guò)總線接口、有線與無(wú)線通信裝置、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)各類(lèi)信息傳輸、轉(zhuǎn)換；依托顯示裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)信息查詢(xún)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)下載。

3 軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析

軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)需求的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)安全控制關(guān)鍵技術(shù)支撐，在本次研究中涉及的技術(shù)主要有以下幾種。

3.1 站臺(tái)門(mén)狀態(tài)安全控制技術(shù)

站臺(tái)門(mén)安全控制中，關(guān)于站臺(tái)門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，側(cè)重于滑動(dòng)門(mén)變形情況、站臺(tái)門(mén)開(kāi)關(guān)情況、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行電壓情況、站臺(tái)門(mén)運(yùn)行電流情況等監(jiān)督控制。就滑動(dòng)門(mén)變形監(jiān)控而言，可按照如圖1所示布局設(shè)置傳感器進(jìn)行安全控制信號(hào)采集、處理與利用，滿足滑動(dòng)門(mén)變形監(jiān)測(cè)需求。與此同時(shí)，引入障礙物探測(cè)技術(shù)，當(dāng)感應(yīng)到障礙物時(shí)將關(guān)門(mén)力釋放，使滑動(dòng)門(mén)兩扇門(mén)自動(dòng)朝反方向滑動(dòng)(距離一般控制在50 mm左右)，并在短暫停頓后(0～10 s)繼續(xù)關(guān)閉門(mén)，當(dāng)關(guān)門(mén)操作達(dá)到設(shè)定次數(shù)(通常為3～5次)且門(mén)仍無(wú)法關(guān)閉時(shí)，向控制中心發(fā)送故障報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行故障及時(shí)檢測(cè)與維修[3]。

圖1 滑動(dòng)門(mén)變形監(jiān)測(cè)布局

3.2 站臺(tái)門(mén)外部環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)

影響站臺(tái)門(mén)安全運(yùn)行的外部環(huán)境因素眾多，在對(duì)其進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)與控制時(shí)，需根據(jù)具體控制要求合理配置傳感器，完成安全監(jiān)測(cè)信號(hào)采集。如列車(chē)風(fēng)壓監(jiān)測(cè)時(shí)，可在站臺(tái)門(mén)軌道側(cè)配置風(fēng)壓傳感器進(jìn)行列車(chē)風(fēng)壓信號(hào)采集、處理與傳輸；土建沉降量監(jiān)測(cè)時(shí)，可在站臺(tái)板底梁位置配置傳感器進(jìn)行土建沉降信號(hào)采集。為降低電磁干擾、振動(dòng)干擾對(duì)各類(lèi)監(jiān)測(cè)信號(hào)采集準(zhǔn)確性的影響，應(yīng)選用抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣的傳感器進(jìn)行站臺(tái)門(mén)安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝。

3.3 站臺(tái)門(mén)故障識(shí)別預(yù)測(cè)技術(shù)

站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)中，故障識(shí)別與預(yù)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，可利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)模型構(gòu)建。在模型構(gòu)建過(guò)程中，依托軌道交通站臺(tái)門(mén)運(yùn)行環(huán)境檢測(cè)技術(shù)、狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)獲取人群壓力、列車(chē)風(fēng)壓、土建沉降量、運(yùn)行電流、運(yùn)行電壓等實(shí)際信息，去噪、降維處理后，利用BIM技術(shù)完成模型修正，通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)一步完善模型，從而在模型應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門(mén)故障科學(xué)預(yù)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，軌道交通運(yùn)輸事業(yè)高速發(fā)展，其在城市現(xiàn)代化建設(shè)中的作用不斷提升。為更好地維護(hù)與保障軌道交通運(yùn)輸安全，有必要加強(qiáng)站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)，提高軌道交通站臺(tái)門(mén)安全水平。在此過(guò)程中，相關(guān)部門(mén)以及工作人員應(yīng)對(duì)站臺(tái)門(mén)安全控制設(shè)計(jì)需求有全面了解，能夠根據(jù)潛在風(fēng)險(xiǎn)確定設(shè)計(jì)重點(diǎn)，并以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為支撐，將設(shè)計(jì)理念有效呈現(xiàn)，以滿足軌道交通站臺(tái)門(mén)安全控制需求，促進(jìn)軌道交通安全運(yùn)行。