王飛

摘 要：目前地鐵車站多采用激光對射和瞭望燈帶相結合的方案防止站臺門與列車間夾人，針對該方案受車輛限界限制較大及曲線站無法實施的弊端，提出了站臺門與列車門間隙探測優(yōu)化措施。文中提出來兩種采用頂置式防夾人自動檢測方案并分析了該方案的優(yōu)缺點及適用性，為地鐵站臺門防夾人設計提供新的研究方向和參考。

關鍵詞：地鐵；站臺門防夾人；頂置式自動檢測

中圖分類號：U231.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0060-02

地鐵站臺門與列車門之間的間隙探測，是站臺門系統(tǒng)的其中一個重點也是難點的問題。目前全國地鐵多采用的激光對射和車尾設置瞭望燈帶的方案，但大曲線站臺該方案無法實施，并且激光對射探測裝置和瞭望燈帶的安裝位置受車輛限界的限制，激光探測范圍極小，且誤報率較高，在一定程度上影響了行車組織。針對傳統(tǒng)間隙探測方式的種種問題及局限性，因此提出了一種新的設計方案--頂置式防夾人自動檢測系統(tǒng)。

1 頂置式防夾人自動檢測方案

頂置式防夾人自動檢測方案與傳統(tǒng)激光對射方案的區(qū)別在于：其是在每扇滑動門與列車門之間的間隙范圍內(nèi)頂部設置一套異物識別系統(tǒng)，對滯留在滑動門與列車門之間的異物進行自動探測。

頂置式探測裝置安裝于在距離站臺裝修面高約3m的混凝土頂梁下方、站臺門上部，采用膨脹螺栓與專用支架配合的方式，每個站臺門滑動門開口位置安裝一個。由于車輛動態(tài)包絡線在頂部位置距離站臺門頂梁較遠，探測設備安裝空間充裕，不會不侵入設備限界。如圖1所示。

根據(jù)異物識別系統(tǒng)的識別原理不同，頂置式防夾人自動檢測方案分為基于激光掃描的異物檢測方案和基于機器視覺的異物檢測方案。

1.1 基于激光掃描的異物檢測方案

1.1.1 激光掃描基本工作原理

采用TOF飛行時間測距的基本原理實現(xiàn)一維測量，采用旋轉掃描的方式實現(xiàn)二維測量。如圖2所示。

利用HDDM（High Definition Distance Measurement）采樣技術，提高檢測精度和可靠性。HDDM 技術是一種高精度的距離測量技術，相比于其他光速飛行時間原理測量方式，該測量方法由數(shù)個脈沖的平均值來確定單個的測量值。在一個角度分辨率（1°）內(nèi)，測量點由84個子測量點組成。子測量點的幾何形狀是圓形的，但完整的測量點由子測量點重疊形成了一個窄的長條形。如圖3所示。

1.1.2 激光掃描的異物檢測方案優(yōu)缺點

優(yōu)點：①激光掃描結合HDDM技術，在保證檢測可靠的前提下可有效降低誤報率。

②機身小、重量輕，方便安裝，設備安裝在站臺門頂梁下部，不受限界影響，因此探測區(qū)域不受限制，且不會影響行車安全，尤其適合曲線站臺。

缺點：造價較高。

1.2 基于機器視覺的異物檢測方案

1.2.1 機器視覺檢測的基本原理

在站臺門與列車門之間的間隙內(nèi)設置特征光帶，視覺識別儀向下拍攝縫隙內(nèi)的燈帶圖像。在列車進站后滑動門開門前建立背景模板，在滑動門關閉且緊鎖后進行異物檢測。如有異物，斷開異物檢測結果繼電器，并通過網(wǎng)絡將信號和現(xiàn)場視頻傳送給監(jiān)控主機，并在監(jiān)控觸摸屏上顯示對應的門體情況。同時視覺異物檢測系統(tǒng)的探測信號串入站臺門安全回路，在異物未排除之前，將不允許列車出站。當然該系統(tǒng)同時也具備旁路功能，可視需要脫離站臺門安全回路。

圖像匹配IM技術：（Image Matching）是一種圖像處理的方法，基于圖像差值的最小匹配位置。在遠焦光學中。相機的平移和旋轉僅僅帶來被測圖像的偏移。利用這個特點可以對視覺傳感器中固定目標的特征量進行匹配，以獲得視覺傳感器因為外因造成的旋轉和偏移。從而對特征光源應該出現(xiàn)的位置進行補償，也就是整個系統(tǒng)允許振動造成微位移的原理。

實時高清畫面確認技術：以往所有傳感器都不具備障礙物判別能力。只能大致判斷在檢測區(qū)域內(nèi)是否有超過最小檢測尺寸的物體。本裝置本身就采用高清圖像傳感器。系統(tǒng)可以控制圖像傳感器工作于檢測模式或圖像模式。當系統(tǒng)處于檢測模式檢測到有異物時，裝設在端門位置處的監(jiān)控顯示屏可以轉換到高清圖像模式，可以指示給工作人員檢測區(qū)域的實時高清畫面，從而給工作人員關注報警區(qū)域異物的實時畫面。增加了二次確認異物的機會。這樣就可以大大減少誤報的概率。如圖4所示。

站臺門每個門單元布置一套異物檢測單元，其中檢測單元的視覺識別儀設置位置比較關鍵，取決于它拍出的視頻圖像是否清晰，攝像范圍是否存在盲區(qū)。因此設計上采用將圖像采集的攝像頭安裝在距離站臺面高3m的混凝土頂梁下方，視覺識別儀的處理單元則設置在門機梁上，以方便后期的維護管理。頂置式的安裝方式避免了風壓震動導致圖像不清晰或誤報的情況，同時安裝高度的提高可進一步增大可檢測范圍。如圖5所示。

1.2.2 機器視覺異物檢測方案的優(yōu)缺點

優(yōu)點：①核心部件選型：圖像傳感器、特征光源采用工業(yè)級設備，IM（圖像匹配）技術可以消除振動、位移造成的檢測錯誤，從根本上同時解決穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)位置變化造成誤報警。②高清畫面二次確認，當系統(tǒng)檢測到夾人夾物后，自動實時顯示有障礙物站臺門現(xiàn)場高清畫面并凸顯障礙點位置，工作人員很容易通過畫面分析障礙物特點從而判斷障礙物性質(zhì)。就像倒車雷達和倒車視頻從安全性上有本質(zhì)的區(qū)別。③視覺識別儀安裝在混凝土頂梁下部，受限界影響小，可靈活調(diào)整探測區(qū)域，滿足能探測到兩門之間中部位置的要求，避免了以往激光對射方式由于受限界影響僅能探測站臺門外30mm范圍的弊端，尤其適用于曲線站臺。

缺點：對光照的穩(wěn)定性要求高，因光帶裝在門檻防踏空膠條下，站臺燈光可照射到膠條，準確度相對受站臺的光照影響大。因此設計上要重點考慮環(huán)境光的干擾以及保證主動照明光源的發(fā)光穩(wěn)定性，同時提高相機分辨率，也是抗環(huán)境干擾的解決措施。

3 結語

目前全國地鐵普遍采用的激光對射探測方案由于受限界限制，探測范圍小，盲區(qū)大，而頂置式防夾人自動檢測系統(tǒng)因其頂置式的布置，核心優(yōu)勢在于不受限界影響，可探測兩門之間的任何位置，并且通過圖像二次確認，提高可靠性。鑒于頂置式防夾人自動檢測系統(tǒng)是全新的方案，作為科研項目在廣州地鐵現(xiàn)有運營車站一個站臺門上做過試驗，效果良好。結合試驗結果將進一步改進完善后推廣使用，不僅解決曲線站臺帶來的安全問題，而且為縮短發(fā)車間隔及實現(xiàn)無人駕駛提供了有利條件。

參考文獻

[1]施仲衡，等.地鐵設計規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013：234-237.

[2]陳韶章，等.城市軌道交通站名屏蔽門系統(tǒng)技術規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012：3-7.