SKT型铁路道口电动栏门技术改造方案和可行性分析

邵志兵 程 飞 中国铁路上海局集团有限公司安全监察室

SKT型铁路道口电动栏门具有自动化程度高、运行可靠性强、操控简便等优点，非常适用于城区机动车流量较大的主干道铁路道口，当前SKT型电动栏门在管内工务看守繁忙道口陆续安装并投入运用，总体效果良好，但从近年来道口现场作业实际情况看，还存在一些不足。2019年4月15日管内发生一起道路交通伤害事故（以下简称4.15事故），某工务段看守道口一辆小型货车违法闯红灯，抢越正在关闭的SKT型电动栏门，越过铁道后汽车尾部侧面碰撞正在移动的电动栏门，造成栏门倾翻砸向道口员，致使栏门损坏、道口员受伤。本起道口交通事故虽经交警部门认定肇事机动车负全部责任，但通过内部分析认为，电动栏门的启动程序设置和操控方法还可做适当改进，以降低机动车辆抢越铁路道口的事故风险。

1 SKT型道口装备基本情况和作业组织方式

1.1 SKT型电动栏门基本结构和运行参数

SKT型铁路道口电动栏门采用4扇对开布局（见图1），栏门主体为钢管和角钢构件焊接而成，栏门走行部道路路面部分为无轨橡胶轮，路面以外采用轮轨导向定位运行方式。栏门运行使用三相电机蜗轮蜗杆减速器曳引驱动，栏门运行速度设定为1m/S。控制方式采用遥控器远程操控和控制箱手动操控两种模式，可互为切换。

1.2 道口安全设备设施情况

当前，管内SKT型电动栏门均设置在城区主干道铁路道口，道路安全设施基本相同，道路中间设有上下行隔离护栏，路面标线清晰齐全。道口安全防护设施按铁路道口设计规范要求配置，同时还设置道路交通信号灯（符合GB14887-2016相关规定），安装机动车辆违法抓拍视频监控系统并与当地公安交警部门联网。道口设备和道路安全设施满足SKT型电动栏门使用技术条件。

图1 当前SKT型道口栏门列车通行时工作状态

1.3 SKT型电动栏门道口作业过程

管内淮田线国庆路道口SKT型栏门（图2）具有普遍代表性，现以国庆路道口为例，简要说明当前SKT型栏门工作过程：主道口员1接到列车接近信息后，使用无线电对讲机通知2、3、4位道口员出务接车，人员到岗后1位道口员操纵遥控器启动1-3位栏门同步关闸、2位道口员操纵遥控器启动2-4位栏门同步关闸，各道口员分别在栏门端部跟随栏门移动防护引导。列车通过后，1、2位道口员分别操纵遥控器开闸，铁道两侧电动栏门分别同步移动退回定位，完成一次道口作业过程。

图2 SKT型栏门同步关闸过程中车辆抢越情形

2 当前SKT型电动栏门运行控制存在的不足

以淮田线国庆路道口为例说明（图2）：列车接近后，假设在关闸过程中，2位有机动车辆违法抢越道口，到达4位栏门时，由于时空发生变化，4位道口通行宽度进一步收紧变窄，移动中的4位栏门就有可能被抢越机动车碰撞。如果2位道口员忙于本侧监护，没能及时发现险情按下停止按钮停止栏门移动，就可能发生道口安全事故，同理1-3位栏门存在同样问题。实际道口作业过程中此类险情经常出现，前述“4.15”道口机动车肇事即属这种情形。

3 改造方案

3.1 改造目标

经过对当前SKT型铁路道口电动栏门设备运用情况实地勘察，结合“4.15”事故教训，并模拟道口场景反复推演论证，认为对SKT型电动栏门运行控制系统进行优化，可以有效防范道口交通事故发生。具体方法是设置栏门启动分组延迟功能（以淮田线国庆路道口为例）：通过对栏门驱动电机控制电路的技术改造，使3位和4位栏门关闸运行启动分别滞后于1位和2位栏门一定时间，让1位和2位栏门先行移动一段距离，3位和4位栏门再启动，使栏门关闸过程中3位和4位路面动态宽幅分别大于1位和2位一定宽度（S），形成窄进宽出通行条件，以便违章抢越车辆和行人顺畅通过道口（如图3）。

图3 设置延迟启动功能后机动车抢越情形

3.2 电路设计

以淮田线国庆路道口为例，因1-3组栏门驱动控制电路与2-4组栏门驱动控制电路完全一致，为简化叙述，仅以2-4组栏门驱动电路图为例说明。

（1）改造原理。在4位驱动电机正转（关闸）交流接触器控制回路加装一只通电延时型时间继电器，使4位驱动电机关闸启动滞后于2位驱动电机一段时间（见图4）。

图4 驱动电机控制电路改造示意图

（2）改造方法。参照《SKT型电动栏门控制电路图》（设备技术档案图纸）说明：新增时间继电器输入端分别连接132线、213线，输出端（常开触头）分别连接215线和KM4吸合线圈端（图5）。

图5 电路改造接线图

3.3 工作原理

改造完成后（图5），按下遥控器按钮“2-4关”，遥控接收控制器A11-A12和A7-A8回路同时导通，2位栏门驱动电机立即启动带动2位栏门关闸（此处原控制电路未做改动）。4位栏门驱动电机控制回路（改动部分）电流经A7→A8→132→KT（吸合线圈）→213→QF3→122→B构成回路。KT继电器延迟一段时间衔铁吸合，KT常开触头闭合，4位驱动电机交流接触器KM4控制回路导通，电流经A7→A8→132→KA4/.6→214→KM3/.2→215→KT（常开触头）→XXX→KM4→213→QF3→122→B构成回路，交流接触器KM4衔铁动作，主触头闭合，4位驱动电机启动，栏门关闸。按下遥控器“2-4开”按钮，2位和4位栏门同步启动开闸（开闸电路未做改动）。

3.4 施工测试

本技术改造在电气控制箱内即可完成，材料备品：通电延时型时间继电器1只（具体型号可根据电气控制箱内安装空间选取）、4平方绝缘铜导线若干。电路改造工程可委托设备供应商售后团队进行施工，也可由本单位持有《电工作业证》的电工负责施工。电气元件布局固定和接线完成之后，调整时间继电器延时时长，先期设定延迟2 s。按下遥控器“2-4关”按钮，2位栏门启动，4号栏门滞后2 s启动，栏门关闸过程中2-4位栏门动态通行宽度相差2 m（设定栏门运行速度1 m/s情况下）。可根据道口实际通行情况对延迟时长做适当调整，也可将时间继电器延迟旋钮设在0位取消延时，恢复2-4组栏门原有同步启动功能。

4 安全性能分析

4.1 设备结构安全性能

本技术改造方案，未对栏门结构和驱动走行系统进行硬件改造，改造后的电动栏门结构强度和外部尺寸与改造前没有变化，驱动系统的牵引受力工况没有改变、运行速度没有调整。因此，技术改进后设备机械强度、受力状态、轮轨关系、动态稳定性等均没有变化，各项硬件参数与改造前完全相同，与原厂设计安全性能一致。

4.2 电路安全性能

（1）驱动电机主回路。电路改造部分只涉及到部分控制回路，没有对驱动电机主电路进行任何改动，电源开关、过载保护器、主控交流接触器、电力线路容量等所有元器件均为既有装置，原厂设计完全满足运行需求。

（2）电气控制回路。本改造方案所需时间继电器，市售合格正品均能满足安全可靠使用要求。增加XXX号（暂未纳入统一编号）控制回路导线，串联在驱动电机正向牵引控制回路中，承载电流强度与串联线路相同，因此XXX段导线线径选择与本回路导线一致即能满足电流负荷需求。无须进行计算验证，即可确保电路运行安全稳定。

（3）触电伤害风险。本设备技术改造所涉及的电气元件连接固定均与箱体绝缘，控制回路电源采取隔离变压器220 V供电，杜绝了作业人员单相触电的可能。同时控制箱壳体接地，避免电路故障等非正常情况下的触电伤害发生，从而确保操作者人身安全。

4.3 行车和设备安全

技术改造完成投入使用后，列车接近进行道口作业时，电动栏门在关闸过程中，铁道两侧栏门保持窄进宽出关闸动态，有利于快速疏解抢越道口的机动车辆，缩短机动车辆停留道口的时间，降低了列车相撞事故风险，同时有效避免了机动车辆碰撞电动栏门导致的栏门损坏并侵入铁路安全限界的情形，继而保证通过列车安全。

4.4 岗位人员安全

电动栏门实施技术改造后，仍然采取原有的作业方式，道口员在引导栏门关闸时与通行机动车辆安全距离增大，从而降低了机动车辆伤害风险，同时电动栏门被撞概率降低，道口作业人员被损毁栏门砸伤的可能性减小。因此，道口员人身安全保障能力较改造之前有了显著提高。

5 经济性分析

5.1 改造费用

按照本方案进行SKT型电动栏门技术改造，按照当前市场价格，改造所需材料全部费用不足100元。正常情况下，1名持证电工在当班道口员的配合下，0.5个工作日即可完成改造和调试，因而施工费用很低。

5.2 安全经济效益

避免事故发生即是最大的安全和经济效益，淮田线国庆路道口实施改造投入使用一年来，没有发生机动车辆违法抢越铁路道口后碰撞电动栏门事故和铁路行车安全事故，也没有发生道口作业员机动车辆伤害事故。道口设备维修费用较上年同期大幅度降低。如其他相同类型道口装备比照本方案改造，同样会取得较好的安全经济效益。

6 推广价值

采用上述方案对SKT型铁路道口电动栏门进行技术改造，不变动主体设备结构，安全性能可靠。具有投入资金少、施工简单、不需申请作业天窗等特点。栏门运行参数可根据道路车流情况随时调整，并能方便切换到原有运行模式。道口员作业方式不变，不需经过专项培训即可适应岗位要求。改造后能对当前城市铁路道口快速疏解通行车辆、减少道口事故、保障道口作业人员安全起到重要作用，对将来道口作业组织调整、岗位缩编后降低行车安全风险同样具有积极意义。

7 结束语

铁路道口电动栏门具有作业人员劳动强度低、人身伤害风险小等特点，在正线繁忙道口不具备“平改立”的条件下，实施“人改电”是一种趋势。目前，全国铁路正线有人看守道口一千余处，在优化道口设备性能、减轻道口劳动强度、提升道口安全等级方面大有可为。如果能针对不同道口的作业特点，对既有道口装备实施技术改进，以降低行车和人身安全风险，必将产生很好的安全经济效益和社会效益。