地铁站台屏蔽门安全防护措施探讨.doc

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【摘 要】由于地铁站台屏蔽门和列车车体之间的间隙客观存在，乘客登车过程中停留在该间隙中的情况时有发生，这给地铁安全运营带来了潜在的隐患。针对屏蔽门与列车门之间的间隙夹人问题进行分析，提出了技术手段和人工介入方式综合运用的屏蔽门安全防护措施。
【关键词】地铁；屏蔽门系统；防夹人；安全防护

随着城市轨道交通的建设发展，屏蔽门系统在车站的应用逐步趋于广泛。其对于加强候车安全、规范化候车秩序、降低环控负担等方面起到了积极作用[1,2]。但屏蔽门的应用引入了新的事故易发区，即屏蔽门与列车车体之间的区域，可称之为“危险区”[3]。根据国标 GB50157- 2003《地铁设计规范》中对设备限界的规定，列车与滑动门轨道侧外缘之间的间隙值大多在 200～300 mm 之间[4]，而这一间隙通常大于人体的厚度（参考值为150 mm）。当乘客一旦进入其中，而司机和站务人员又未及时发现而动车时，会造成极大危险。尤其在大中城市的上下班高峰期，如上海地铁一、二号线，自地铁从开通以来已发生多起屏蔽门与列车间隙夹人的事故，造成人民生命财产损失，并形成恶劣社会影响。
本文针对屏蔽门与列车车体之间的间隙夹人（下文中简称为间隙夹人）情况进行分析，针对现有的防夹人技术展开讨论，讨论采用技术手段和人工介入相结合的方式提高乘客乘车安全同时保证正常的地铁运营效率。

1间隙夹人情况及现有对策分析
1.1间隙夹人情况分析
（1）客流拥挤，强行进入车厢后被弹回，导致间隙夹人这类情况大多在客运高峰时发生，当关门声光报警时，乘客强行登车，由于列车内过于拥挤而被弹回，恰遇此时屏蔽门与列车门联动关闭，则会出现间隙夹人的情况。
（2）客流拥挤，被屏蔽门或列车门夹到后逃脱，而后进入间隙导致夹人
屏蔽门与列车门的门控单元（DCU）均自带障碍物检测功能，能探测到最小障碍物大小通常约为 4 mm（厚）×40 mm（宽）的硬质物体[5]。以上海地铁 3 号线 AC03 型列车的电动塞拉车门为例，常常由于客流拥挤而导致车门无法正常关闭[6]。当障碍物检测功能启动时,驱动电机可空转 2 秒，以使门叶可以手动移动及取出障碍物。此过程重复两次，如果检测到障碍物仍存在，则门叶将返回到完全开启位置。这一功能虽然避免了列车门夹人事故，但乘客有可能因这一情况而退出车厢，进入屏蔽门和车体之间间隙，从而导致更为严重的事故发生。
（3）客流一般，由于屏蔽门与列车门关门时间不合理导致夹人
目前对于全国大部分安装屏蔽门系统的线路，屏蔽门与列车门的关门过程通常是由信号系统联动实现的，但常常由于屏蔽门与列车门关门不同步，造成乘客在登车过程中形成混乱，往往在放弃登车时停留在间隙中，这一情况即使在客流并不拥挤情况下也时常发生。
1.2现有的间隙防夹人对策分析
（1）通过机械结构设计，防止乘客进入该间隙
在屏蔽门的滑动门边缘安装安全挡板，或者在屏蔽门靠近列车侧安装三角斜面防站立板。前者适合限界要求较宽松的线路，安装挡板后可以减小列车门与屏蔽门之间间隙，降低了乘客进入该间隙的可能性。后者对限界要求不高，由于不利于乘客站立，所以可防止乘客进入该间隙。
但通过机械结构设计的方式，往往只能防止乘客主动进入间隙，却不能防止乘客被动被挤入该间隙。甚至由于该机械结构存在，当人站立在间隙内时会导致站立不稳，如果此时列车启动则危险性更大。
（2）通过信号获取，判断是否有乘客进入该间隙
在屏蔽门与列车门关闭后，关于如何获取间隙是否有人的方法，目前常采用的有两类：一类是人工方式，依靠司机在关门前进行瞭望判断，可采用在站台尾部立柱装设软灯管方式，例如广州地铁多采用该种方式；另一类是采用传感器检测方式，通常在屏蔽门两侧安装红外探测或激光探测器[7]，例如在上海地铁 1 号线部分站台采用了红外光幕式探测器。
第一类方式下，成本低、人工参与度高、掌握灵活，但司机负担较大，并且当客流量大或者在曲线站台上时该方式往往受到限制。第二类方式中，依靠技术手段进行检测，大大降低了人工负担。但红外线探测的方式易受灰尘或杂物影响而误报，影响运营过程，尤其针对高架线路半高式屏蔽门，易受雨、雾等天气情况干扰。若采用激光探测的方法，稳定性会有所提高，但投资随之增大。
针对现有的防夹人手段的不足，本文提出安装光幕传感器并结合人工视频监控的方式，在检测的同时防止探测器误报，从而保证乘客安全和正常的运营效率。

3屏蔽门安全防护系统设计
3.1硬件设计
屏蔽门安全防护系统由信号采集单元、中央控制模块和状态显示模块三个部分组成。信号采集单元包括光幕传感器和屏蔽门 DCU信号采集模块两个部分，该部分将光幕传感器的遮断信号和屏蔽门本身的障碍物探测信号一同传输至中央控制模块，供其进行逻辑判断，然后将结果输出到状态显示模块。状态显示模块包含司机站立区的蜂鸣报警指示灯、LED数码显示管和视频显示屏，以及车厢上光幕传感器对应区域的摄像头和车厢蜂鸣报警指示灯。系统结构如图 1 所示。

其中，光幕传感器光源为红外式，自带输出状态指示灯，可将其安装于靠近列车的屏蔽门内侧。每节车厢采用 2 对，分别针对一位端的两扇门和二位端的三扇门进行夹人情况监测（在城市轨道交通行车过程中，按照列车行进方向，前端称为一位端，后端称为二位端）。所采用的光幕传感器主要技术参数如表1 所示。

摄像头采用广角摄像球机，针对全高型屏蔽门，安装于靠近列车的屏蔽门内侧，在每节车厢上采用 2 对，分别对一位端的两扇门和二位端的三扇门进行夹人情况监测。
3.2软件设计

系统各部分信号传递方向如图 2 所示，相应的软件算法流程如图 3 所示。

（1）疑似夹人情况判断。屏蔽门与列车门联动关闭时，系统开始启动扫描程序。例如对于六节编组列车，中央控制器模块接收到 12 个位置点的状态信号，若设定每 20ms 扫描一次，则一整列车扫描一次为 240ms，光幕传感器和屏蔽门 DCU 信号形成“与”的关系，即二者其中之一有信号，则认为发生了相应区域的夹人情况。当系统循环完毕后，考查总的计数值“Count”满设定参考值时，则认为探测到障碍物，此时启动司机站立区和车厢相应区域的蜂鸣报警指示灯，并使 LED 数码管显示相应的车厢代号及区域，例如第五节车厢一位端有夹人情况发生，则 LED数码显示管 2 将显示“51”。
（2）夹人情况二次确认。当判定疑似夹人情况发生时，中央控制器发出指令启动相应区域的摄像头和司机站立区的视频显示器，用于司机对夹人情况的二次确认。

4结语
本安全防护系统在原有屏蔽门 DCU 障碍物探测技术的基础上，增加了针对屏蔽门与列车间隙夹人情况的检测手段，将技术手段与人工介入方式相结合，在增加乘客登车安全的同时，防止了误报情况的发生，保证地铁的安全运营。但针对该系统的应用，仍需在以下三个方面展开讨论。
（1在安全性和防误报之间的权衡与讨论。传感器硬件选型的灵敏、可靠性要求以及软件算法的严格程度都是值得探讨的问题，对于该部分应从运营安全和效率两个角度进行权衡。事实上对地铁运营部门而言，技术手段为主、人工部分介入的方式不但可以增加降低了成本，更增加了运营的安全可靠性和人性化。
（2）对间隙信号获得后的信号传递方式的讨论。有不少学者认为该信号获得后应与行车信号高度整合。但本文建议考虑到方便性与可靠性，该信号应独立于车辆与信号系统的信号取值，即间隙是否有人的信号获得后不与车辆和信号直接联动，而是通过司机或站务人员观察后再进行下一步的操作。
（3）对于组织管理上相应措施的讨论。针对乘客的安全乘车，应加强宣传，规范候车和登车秩序，减少夹人事故的诱发因素。另外，在夹人情况发生时，应立即启动紧急预案，避免进一步的伤害，这是运营部门应慎重考虑的问题。

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