一种全开式疏散门系统在全自动驾驶车辆上的应用

一种全开式疏散门系统在全自动驾驶车辆上的应用

蒋百威  刘健

（中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲412001）

摘要

摘要：近年来全自动驾驶的地铁车辆开通运营数量原来越多，随着轨道交通安全要求的日益提升，对车辆各系统的可靠性要求也越来越高。近年来，最新发布的《地铁车辆运营技术规范（试行）》（即交办运【2022】84号文），要求端部疏散成为城轨车辆设计方案中不可或缺的因素。结合国内市场情况，新推出一种全开式疏散门系统解决了既有地铁列车端部疏散的相关问题，包括车辆车头美观、无人驾驶场景的功能等问题。本文结合整车系统就全开式疏散门系统技术方案与影响进行分析，阐述其技术优势和性能特点。

关键词：地铁列车；全开式疏散门；司机室；端部疏散

1概述

中华人民共和国住房和城乡建设部针发布的《GB 51298-2018 地铁设计防火标准》，其中条款要求载客运营地下区间内应设置纵向疏散平台。当列车中间节发生火灾时，根据通风排烟方向，可以利用列车端门疏散到道床面进行疏散，因此车辆系统上配置端部紧急疏散门具有必要性，使车辆在应急情况下具备逃生门通道。

根据车辆逃生门类型结构特点，地铁车辆端部疏散门常见的两种方案：

1）上翻式：紧急疏散门系统包括门扇、密封框架、卷收器、空气弹簧、门锁等组成，门扇上翻打开，坡道系统包括坡道、链条、防护罩（可选）等部件，展开时由阻尼器进行缓冲，回收时使用棘轮机构完成操作。如下图1所示。

2）下翻式：下翻式疏散门门扇与疏散坡道为一个整体，门扇下翻形成疏散通道。列车正常运行时，滑动踏板收于门扇内，门扇下翻时滑动踏板滑出，延长踏板形成完整行走面。由阻尼器进行展开过程缓冲，上部回收机构进行回收。

图1 上翻式疏散门结构

    随着疏散逃生门系统的不断发展，一种全新的疏散门系统已开始装车应用，即全开式疏散门，该种疏散门结合近年来比较热门的全自动地铁车辆场景进行设计，初步的设计外观结构如下图2所示。疏散通道更宽，控制功能更加完善，可以显示整个司机室视野范围，便于司机等观测。这种疏散门系统相比常规上翻式疏散门，门扇开度更大，司机可视区域不再受常规疏散门的结构影响，具有较好的应用市场前景。

图2 全开式的疏散门系统示意图

2全开式疏散门方案

2.1全开式疏散门结构

地铁车辆司机室前端头罩完全由疏散门门页组成，其它非车门部件如：前窗玻璃、车前灯、雨刮器整体安装在门页上，其中铰链设置在车内门扇后。主要构成如下图3所示。

图3 全开式疏散门主要结构

该疏散门总体结构主要包括下表中的零部件：

2.2全开式疏散门操作说明

全自动驾驶车辆如设置疏散门，在无人驾驶运营时，无法做到对每位靠近端部疏散通道的人员进行培训，并告知紧急疏散的合理使用，当发生火灾时，靠端部疏散的乘客无法做到像经过专业培训的司机一样，能有效打开端部疏散门并进行逃生。因此，结合上述场景下，在全自动无人驾驶场景下，该系统可以实现正常乘客能够一键开启，确保车辆应急情况下，疏散门能够打开并提供疏散通道。

全自动驾驶车辆的场景下全开式疏散门实现“一键启动”的操作与疏散说明：

1）移开疏散坡道罩板；

2）取下疏散门紧急解锁透明盖板，拉下紧急解锁装置手柄，获取开门授权；

3）继续拉下手柄，疏散门门扇自动开启，坡道自动展开；

4）疏散人员沿着坡道向轨道道床疏散。

2.3全开式疏散门的控制逻辑

（1）疏散门扇开启过程

请求与解锁装置向下掰动到请求位，向OCC发送请求信号，同时指示灯进行闪烁。当OCC接收到请求信号后，（符合运营方相关规定）发送“疏散允许”给疏散门，收到“疏散允许”后，请求与解锁装置自带指示灯常亮，门扇下部的电磁锁解锁。请求解锁装置向下掰动后，门扇电子锁动作，开门机构推动门扇打开。门扇开到位后，坡道左/右电子锁解锁，坡道自动展开，此时“一键开门”动作全部完成。

（2） 疏散门扇开启安全逻辑

电子锁及下部冗余电吸锁装置具有状态检测功能，疏散门反馈给列车，当所有状态均正常时，才表示疏散门正常，任一状态不正常代表故障或在疏散过程中。其中门扇关到位设置行程开关并串联，仅当所有行程开关同时开路时，判定为门扇未关闭，其中有一个行程开关发生故障，不会导致列车紧急制动或无法牵引。

同时门扇另将设置冗余电吸锁装置，此电吸锁装置为疏散门安全冗余保护装置，仅受列车线控制或失电解锁，以防止车辆运行中人工误操作或门扇电子锁故障导致的门扇意外打开。

（3）全自动驾驶车辆使用场景分析和安全分析

全自动驾驶车辆上，疏散门使用场景分为有电有疏散允许、有电无疏散允许、无电状态。其中对3种状态具体描述：

①有电有疏散允许时，可以操作自动一键启动（如上文的描述的疏散门扇开启过程）；

②有电无疏散允许时，由于车辆有冗余电磁锁保护，操作“请求与解锁装置”，不能完成“一键启动”指令输出。

③处于无电状态时，冗余锁自动解锁，可以通过手动操作打开疏散门。

门扇下方设置冗余电吸锁装置, 仅当车辆失电时自动解锁或列车给出“疏散允许”时解锁。此冗余电吸锁装置为疏散门安全冗余保护装置，能防止车辆运行中人工误操作或疏散门控制装置故障导致的门扇意外打开。疏散门反馈“一键开门”、“门扇关到位”、“门扇锁到位”等状态给整车，整车依据需要可进行实施紧急制动或牵引封锁等。

3全开式疏散门系统分析

（1）对整车重量的影响

全开式疏散门布置在车辆车头位置，根据其结构特点，疏散门系统集成了刮雨器、玻璃、车辆前照灯，结构设计复杂，如下图4所示。设备布置比较紧凑，同时需要兼顾走线路径，因此比常规逃生门系统重。因此需要考虑车辆在司机室一端疏散门的重量对整车轴重分配要求，确保符合整车车辆的轴重要求。

图4开启疏散门后的示意图

（2）对整车噪声影响

全宽式疏散门与头罩缝合线长，跨度大，如图6所示。头部弧线造型影响全宽式车门与头罩吻合度差，同时受疏散门结构刚度影响，司机室噪声将受到一定影响。因此，需要通过合理设计疏散门扇的厚度，包括优化缝合线的密封胶条断面，能够实现对整车噪声控制要求。包括能满足：静止条件下，司机室测得的噪声值不得超过65 dB（A）；车在隧道线路上，以80 km/h运行时，测得的客室噪声值不得超过83 dB（A），司机室测得的噪声值不得超过80 dB（A）。

（3）对防水密封影响

因门扇范围过大，且材质一般为玻璃钢或碳纤维材料，受力过程中容易发生变形，导致门扇与头罩吻合度较差，经常出现门扇安装过程中的角翘变形现象，装配后存在降低整体的密封性能，甚至存在局部漏水的故障案例。解决措施包括：①通过内嵌整体骨架并加强，确保不发生变形。②密封位置结构设计考虑有调整量，确保现场安装具体足够调整量。

4结束语

地铁车辆安全运营是城市轨道交通发展中最重要课题之一，因此车辆提供全方位的系统创新，是企业保持健康发展、开拓市场的重要举措。作为车辆上的一种智能疏散系统，全开式疏散门作为一种在既有逃生门基础上全新开发并应用的关键技术，满足全自动无人驾驶场景要求，同时实现最快捷的逃生通道开启，也满足用户对车辆外观的要求。目前全开式疏散门系统在实际项目运行过程中展现出安全、可靠的优异性能，获得车辆运营方的高度赞誉。