地铁屏蔽门激光扫描异物检测方法研究
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摘 要：随着我国经济社会的稳定发展，各省主要城市逐渐开展地铁建设的新高潮，但屏蔽门作为站台区域的主要安全防护设备，其稳定性和安全性对地铁正常运营有非常重要的影响。激光扫描异物检测的研究可有效获得地铁列车与屏蔽门的间隙是否存在遗留异物或者夹人，从而避免影响地铁正常运营或者人体伤害，并分析激光扫描异物检测的设计方案及应用效果。
关键词：地铁屏蔽门 激光扫描 安全防护
中图分类号：U23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0065-02
在地铁站台安装屏蔽门是地铁建设发展的方向，屏蔽门将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其自动开启，不但可以为候车乘客提供可靠的安全保障，而且能将候车空间与隧道空间隔开，降低噪音，集安全、环保、节能为一体，为乘客营造舒适的候车环境。
随着地铁乘坐人员数量的不断增加，地铁在运行过程中的安全性问题就显得十分的突出，现阶段屏蔽门系统设计上要求门体的安装位置需要满足车辆限界，这导致了屏蔽门与车体之间的间隙理论宽度为100～440mm，由此在列车门和屏蔽门关闭后形成了一个不安全的封闭空间，极端情况下此封闭空间足够容下体型瘦弱的成人或者儿童，如果乘客被夹在屏蔽门与列车车体之间，存在安全事故隐患。现阶段采用人工干预手段容易造成压车影响运营效率，鉴于此有必要开发一套激光扫描异物检测设备满足当前突出问题。
1 地铁屏蔽门激光扫描异物检测设计原理及方案
1.1 设计工作原理
激光扫描异物检测装置集探测、报警、显示及數据交换于一体，真正实现屏蔽门与列车之间无死角动态立体探测，采用的激光雷达安全等级为一级，发射红外激光人眼看不见，可以直视不会有任何安全问题，不会对旅客及司机产生干扰，也不会对其他设备产生干扰。
激光雷达扫描仪采用脉冲飞行时间法（TOF，time-of-flight）基于激光脉冲测距的方式获取被测物体距离。对目标物体发射激光脉冲进行探测，脉冲在目标表面发生反射，再由接收器对回波光信号进行探测。设测量脉冲从系统到目标来回往返飞行时间Δt，根据传输介质中的光速c，可以得到目标距离R为
激光雷达扫描仪发射的红外激光束的方向性极好，光斑发散小因此光能集中，传输效率非常高。在发射功率相同的条件下，激光功率密度是红外对射探测器功率密度的数百倍，而且不受背景、温度等环境影响。脉冲激光被一组旋转棱镜分散为一个扇面，最终形成4条扫描光幕，每条光幕为16377道光束/s，保证无盲区监测，因此可检测到最小直径尺寸30mm的物体。
1.2 系统组成
激光扫描异物检测系统主要由激光雷达扫描仪、激光雷达控制器、控制柜和显示控制终端组成。当运营车辆进站，激光扫描检测装置自动进入工作状态，同时判别进站车辆编组数，系统检测到屏蔽门关闭后，进入检测模式如果激光雷达扫描仪在设定区域及时间内检测到物体（有停靠列车的屏蔽门部分工作），如满足判定条件将触发报警，被报警屏蔽门状态将传输终端控制器显示屏上，转入人工干预，可有效避免误报同时提高运营效率。
1.3 实验安装
考虑地铁车辆限界和检测扫描范围要求，激光雷达扫描仪一般安装在屏蔽门上部顶箱位置，处于地铁车辆轨行区域。地铁屏蔽门的滑动门宽2m，激光雷达扫描角度48°，可计算得出雷达位置至少高于滑动门顶部900mm才能保证全部覆盖门的区域。由于安装误差及冗余，实际安装距站台地面高度大于3000mm才可保证100%覆盖屏蔽门。
取3000mm安装高度计算，我们可以得到如图1所示的扫描范围。根据这个范围我们可以设定深色区域为防护区域。
激光雷达扫描仪不受环境光线影响，抗干扰能力强，可判断闯入物的尺寸，屏蔽飞虫干扰减少误报。通过在国内地铁某站台的进行现场安装与实验，已累计记录通过车辆93218台次且设备运行良好，误报率为0。
2 地铁屏蔽门激光扫描异物检测注意事项
由于激光扫描异物检测系统还没有进行大规模推广，目前只是进行了试验站的安装测试，为保证地铁安全、正点运营，因此对本系统在可靠性和安全性方面提出了更高的要求，在安装操作上需考虑以下几点事项。
2.1 安装稳定性问题
激光雷达扫描仪安装在屏蔽门顶箱门机梁或固定架上，采用刚性连接及避震措施，防止列车通过引起的震动、风压等原因导致激光雷达扫描仪位置变动引起扫描范围的变化而误报警。
2.2 报警信号旁路问题
当激光雷达扫描仪或控制器由于自身设备故障、信号传输等问题发生误报警时，运营人员在确认安全后，可通过旋转控制箱上异物报警检测开关至“旁路”，将整侧报警信号旁路，优先保证列车通行后，再安排人员进行检修。
2.3 显示终端可视化问题
显示控制终端采用可触摸液晶显示器设备，通过显示器运营人员可清晰看到每道滑动门的工作状态，便于直接处理出现异物报警门体。
3 结语
综上所述，地铁屏蔽门由于使用环境复杂，经常面临各种突发情况的发生，为避免屏蔽门与车体之间的间隙遗留异物或乘客被夹在屏蔽门与列车车体之间，从而进行激光扫描异物检测的研究，提高异物检测的精度及较少的误报警，保证地铁更安全更可靠的运营。
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