CN204719236U - 一种城际铁路站台滞留检测传感器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城际铁路站台滞留检测传感器系统，该传感器系统分布式布置于列车门与站台门之间的站台地面下部，用于检测站台滞留的压力实现滞留检测，该传感器的分布式结构为所述站台地面每块地砖下部分布2个及以上传感器，各个传感器并联电接入正负极传输电缆，并在传感器沿垂直于地面的上下两侧面均设置橡胶层，正负极传输电缆之后还并联有电荷放大滤波器，其将5kg重物作用于单块所述传感器所产生电荷信号进行滤除，并将之与报警部件相连实现滞留检测报警。按照本实用新型实现的传感器系统，能够更加稳定可靠地检测站台上是否有乘客或大件物品滞留，使车站管理更加智能化，同时加快了行车效率，消除了人为检查的不确定隐患，保证乘客和车辆的安全。

Description

一种城际铁路站台滞留检测传感器系统

技术领域

本实用新型属于城际铁路行车安全领域，更具体地，涉及一种用于检测列车门与站台门之间的空间是否有乘客或者大件物品滞留的城际铁路站台滞留检测传感器系统。

背景技术

目前城际铁路列车站台与列车门之间的地面上有一条安全线，并且设置了站台门来进一步确保安全性，而为了更加有效地对城际铁路的滞留进行检测，采用了增加列车管理员通过人眼监督查看，或者是在列车关门之前利用声光报警装置来提醒乘客，其中专利文献CN1532341A公开了一种列车站台安全警示装置，其公开了在列车隔离区域设置传感器，其利用了设置于站台两边的传感器发射装置与传感器接收装置的信号传输发生变化来感知乘客或者是物体的进入或离开隔离区域。

而以上的对安全和物体的感测，人眼监督查看方式不仅影响了行车的效率，同时由于列车的长度以及人眼观察范围受限制，同样也存在很多不确定的安全隐患，另外，采用传感器对的方式依赖于两个发射与接收系统，对其可靠性存在一定影响，并且由于乘客和物件的个体的差异，对该传感器对的设置位置存在较高的要求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种城际铁路站台滞留检测传感器系统，其目的在于通过判定站台地面上是否有乘客或者大件物品，由此解决对站台上滞留的实时监控、且安全可靠检测的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，该传感器系统埋设于列车门与站台门之间的站台地面下部，用于检测站台地面滞留的压力实现滞留检测，其包括若干分布式设置的压电传感器。

进一步地，所述压电传感器的分布式结构为所述站台地面每块地砖下部分布2个及以上所述压电传感器。

进一步地，所述站台地面每块地砖下部在其对角线两端各设置一所述压电传感器。

进一步地，所述压电传感器沿垂直于地面的上下两侧面均设置橡胶层。

进一步地，所述橡胶层的厚度均为2-5mm。

进一步地，所述压电传感器并联电接入正负极传输电缆。

进一步地，所述正负极传输电缆之后还并联有电荷放大滤波模块，其将5kg重物作用于一个所述压电传感器所产生电荷信号进行滤除。

进一步地，所述电荷放大滤波模块与报警单元相连。

进一步地，所述压电传感器为聚偏氟乙烯压电传感器。

进一步地，所述聚偏氟乙烯压电传感器的尺寸为150mm×150mm×0.5mm。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用了压电传感器设置于列车与站台门之间的站台地面下部，能够取得下列有益效果：

(1)采用了柔性的压电传感器来分布与站台地面下端，抗干扰能力以及对环境的适应能力强，声阻抗低，更加适用于轨道交通站台这样一个比较复杂多变的环境；

(2)对压电传感器在地砖下的分布进行了进一步地优化，并且合理设置了电路并联方式，在数据处理上进一步地排除复杂环境得干扰，能够提供更加可靠的检测。

按照本实用新型的滞留传感器检测系统，能够更加稳定可靠地检测站台上是否有乘客或大件物品滞留，使车站管理更加智能化，同时加快了行车效率，消除了人为检查的不确定隐患，保证了乘客和车辆的安全

附图说明

图1是按照本实用新型实现的传感器系统中使用的压电传感器的原理示意图；

图2是按照本实用新型实现的传感器系统中使用的压电传感器的产品成型结构示意图；

图3是按照本实用新型实现的站台边缘布置的传感器系统的整体平面布置结构示意图；

图4是按照本实用新型实现的传感器系统中单块地砖下压电传感器的布置示意图；

图5是按照本实用新型实现的压电传感器的等效并联电路图；

图6是按照本实用新型实现的压电传感器的采集、传输、处理电路连接示意图；

图7是按照本实用新型实现的压电传感器的纵向深度布置结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-PVDF压电薄膜传感器 2-单块地砖 3-站台门 4-列车门5-PVDF压电薄膜传感器封装外壳 6-PVDF压电薄膜传感器电极引线7-PVDF压电薄膜传感器电极 8-传输电缆 8-1-正极传输电缆 8-2-负极传输电缆 9-橡胶层 9-1-橡胶顶层 9-2-橡胶底层 10-地砖层11-地基结构层 12-电荷放大滤波模块 13-报警单元

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

按照本实施例实现的传感器系统，是用于检测列车与站台门之间1200mm左右的空间是否有乘客或者大件物品的滞留，以保证列车和乘客的安全。

为实现上述目的，本实用新型涉及的传感器系统铺设于地板下方，进行站台地面受力检测，从而实现对站台上是否有人或者异物的实时监控。本传感器的设置形式为在站台门与站台边缘中间铺设600mm×600mm的地砖范围内，在每块地砖下部铺设传感器系统。

(一)本实施例涉及的传感器类型

本实施例涉及的传感器类型为压电薄膜传感器，为实现地板下的检测，不能选用传统位移量过大的传感器，而要选择对结构性能影响小，适应扁平式的工作条件，频率响应宽，抗干扰能力强，柔性好，适合于大面积的分布，性能稳定可靠，并且能在列车运行并且噪声吵杂的环境下正常工作的传感器。根据这样的使用需求，选择压电式传感器。与常见的电阻应变片式传感器相比，压电式传感器抗干扰能力以及对环境的适应能力强，声阻抗低，更适用于轨道交通站台这样一个比较复杂多变的环境。

图1为按照本实用新型实现的PVDF薄膜压电传感器1的原理示意图，当材料受到外力作用时，材料内的正负电荷相对移动，从而产生极化现象，使得材料表面产生相反的电荷，如图2所示，利用正负极搜集处理形成电压，当外力消失时，产生的电荷也随之消失。当有乘客或者大件物品滞留于站台时，就会对埋在站台下方的PVDF压电薄膜施加压力，使得薄膜产生压电效应，针对信号进行后处理，实现检测。

本实施例优选的压电薄膜传感器为当下已应用比较广泛的PVDF压电薄膜传感器，具有价格低廉、柔性好、可任意分割、耐久性强等优势，而且其本身聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能，能够很好的保证传感器的使用寿命及可靠性，避免经常性地地砖下检修，除此之外，PVDF压电薄膜柔性和加工性能好，其厚度可制成5μm～500μm，能够融合于站台装饰层，不会影响站台的平整性，本实用新型优选用尺寸为150mm×150mm×0.5mm(长×宽×高)的压电薄膜传感器，图2为封装且安有电极的压电薄膜传感器成型产品，两侧覆盖铝箔作为封装外壳5，并且通过电极7和电极线6将传感器信号引出，封装是为了保证压电薄膜的稳定性和寿命。

(二)本实施例涉及的传感器分布式设置方式

本实施例涉及的压电薄膜传感器系统具体设置方式如下：压电薄膜传感器在施加外力后，材料表面会出现与应力对应的电荷，撤消外力后，电荷消失。如图3所示，是按照本实施例实现的一种PVDF压电薄膜传感器的分布式的设置方式，对于城际铁路站台门至站台边缘约1200mm的距离，可以将传感器铺设于地面装饰层下，即地砖下部，再根据PVDF压电薄膜的频响范围，可在1200mm的宽度方向上，呈直线分布两个大小为150mm×150mm×0.5mm的PVDF压电薄膜组，并且在长度方向上间隔一定距离设置上述类似的两个PVDF压电薄膜组，并且两组之间在宽度方向上错开一定距离，之后在长度方向上平行复制若干该四组结构，并且在铺设传感器之后，在其上的站台门3与列车门4之间区域铺设600mm×600mm的地砖2，地砖铺设的方式能够保持在每块地砖下部有2块压电薄膜传感器，并且通过传输电缆8来搜集各个传感器的信号。图4为单块地砖2下压电薄膜布置，每块600mm×600mm的地砖下，对角线布置2块150mm×150mm×0.5mm(长×宽×高)的压电薄膜，压电薄膜与地砖边缘的距离为100mm。

并且优选地，为保持PVDF压电薄膜传感器的寿命和检测的稳定性，在PVDF压电薄膜的上下都铺设橡胶层。这样传感器排开在整个预检测站台，对整个站台是否有乘客或大件物品滞留进行实时检测，这样当有乘客或大件物品滞留在这部分站台时，PVDF压电薄膜就会产生电荷，通过信号传输电路进行信号收集传递。

(三)本实施例涉及的传感器系统的电路设置方式

本实施例涉及的压电薄膜传感器系统电路具体设置方式如下：由于PVDF压电薄膜1在压力作用下电荷信号较弱，要通过电荷放大器，对产生电荷进行放大，形成电压信号，由此在各个PVDF压电薄膜传感器的正反两面粘贴铜箔作为电极，并用导线接入到电缆，电缆沿站台长度方向铺设于两部分地砖中间，将各个PVDF压电薄膜传感器的信号传输至值班室。如图5所示，为适用于本实用新型的传感器系统平面电路布置方案。在宽为站台门至站台边缘的距离，约1200mm，长度为有效站台长度的地面，宽度方向布置2块地砖(约600mm)。并且中间布置一条信号传输电缆8，将压电薄膜传感器引出导线接入传输电缆，传输电缆8将各路传感器信号的输出信号接入电荷放大滤波模块12，为按照本实用新型实现的传感器系统等效并联电路，将每一地砖下的传感器产生正电荷电极接入正极传输电缆，产生负电荷电极接入负极传输电缆，这样一个传感器受压后，形成电压回路，可测得信号，且各个传感器之间不相互干扰。

如图6所示，为按照本实用新型实现的压电传感器1的采集、传输、处理电路连接示意图，传感器1输出的信号最后通过电荷放大滤波模块12而形成电压信号，将该电压信号传输到值班室的警示灯或者报警单元13。这样通过整个对信号的处理，可以实现对站台上是否有乘客滞留，是否有大件物品影响行车安全进行实时检测，从而保证车辆进站或者出站时的行车安全。为按照本实用新型实现的压电信号采集、传输、处理电路示意图，PVDF压电薄膜在压力作用下产生的正负电荷，通过电缆传输后进行滤波、放大，形成可信的、足够大的电压信号，施加在报警单元13，该报警单元13可以为警示灯或声报警器，通过这样的电路站台上是否有乘客滞留影响行车时就可以在值班室进行实时监控。

为防误报，本实施例的设置方式使得在600mm×600mm的每块地砖下部对角线上铺设两块150mm×150mm×0.5mm的PVDF压电薄膜。铺设两块并布置在对角线上的目的是：当有乘客或大件物品滞留时，压力会至少作用于1块地砖，地砖再将压力传给2块对角线上的传感器，所以有滞留情况发生时，必然有2块以上的PVDF压电薄膜传感器同时产生电荷，这样可以避免1块PVDF压电薄膜传感器失效，引起误报现象。

更为优选地，压电薄膜传感器的特性是作用于其表面的压力越大，产生的电荷越多，2块以上压电薄膜同时受压会产生较大的电荷，该较大的电荷值会引起压电薄膜传感器的误报警动作，需对传入的较大电荷信号先进行滤波处理，将5kg重物作用于单块压电传感器所产生电荷信号作为滤波的下限，将低于这个值的电荷信号过滤掉，防误报。

另外，更加优选地是对压电薄膜传感器的连入电路的方式进行了并联的选择，即为防漏报并保证系统稳定性，将所有压电薄膜传感器用并联的方式接入传输电缆，这样即使有一块压电薄膜破坏也可以保证其他传感电路畅通。并且在进行检修维护时，只需要测试出哪块地砖受压后不报警，对其下面压电薄膜进行更换或维修即可。

本实用新型通过合理选择适用于城际铁路站台地面工作环境的传感器，并适应站台的大面积分布阵列，通过传感器合理布置，对整个待检测区产生的压电信号进行采集、传输和处理，形成运营管理人员可以观察到的警示灯或者报警器信号，从而实现本实用新型的目的：城际铁路站台边缘乘客滞留检测。

(四)本实用新型的传感器设计施工如下：

在城际铁路车站设计及施工过程中，对于站台门至站台边缘约1200mm的地面，需要土建结构专业多预留10mm～15mm的装修厚度，并预留传输电缆管线。在粘贴地砖时，如图7所示，在0.5mm厚的压电薄膜上下铺设厚度为2～5mm的橡胶层以保证压力传递的均匀性以及传感器的寿命和检测的稳定性。之后设备专业(或委托PVDF压电薄膜厂家)在此橡胶层的上方按照图5进行PVDF压电薄膜的阵列铺设，并将压电薄膜传感器并联接入传输电缆。压电薄膜层铺设好后，在其上方再次铺设2～5mm的橡胶层，这样整个传感器的铺设完成。接下来在上方粘贴地面地砖即可。

车站值班人员在车辆进站或者出站前，只需要在值班室内观察警示灯是否亮起(报警器是否响起)。如果警示灯亮起(报警器响起)那就代表此时在站台边缘有乘客滞留影响行车安全，此时就需要警告车辆司机，并对站台上的乘客进行疏散；如果警示灯没有亮起(报警器没有响起)，则代表车辆可以正常驶入或驶出车站。

按照本实用新型实现的传感器系统，在站台门与站台边缘的地砖下合理布置PVDF压电薄膜，对站台边缘是否有乘客滞留进行实时监测。传统的方式是通过车站运营管理人员在车站进站和出站前进行肉眼检查，这种传统方式浪费人力，且存在很多人为操作的不确定因素。本实用新型更加稳定可靠地检测站台上是否有乘客或大件物品滞留，使车站管理更加智能化，同时加快了行车效率，消除了人为检查的不确定隐患，保证了乘客和车辆的安全。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，该传感器系统埋设于列车门(4)与站台门(3)之间的站台地面下部，用于检测站台地面滞留的压力实现滞留检测，其包括若干分布式设置的压电传感器(1)。

2.如权利要求1所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述压电传感器(1)的分布式结构为所述站台地面每块地砖(2)下部分布2个及以上所述压电传感器(1)。

3.如权利要求1或2所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述站台地面每块地砖(2)下部在其对角线两端各设置一所述压电传感器(1)。

4.如权利要求3所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述压电传感器(1)沿垂直于地面的上下两侧面均设置橡胶层(9-1,9-2)。

5.如权利要求4所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述橡胶层(9-1,9-2)的厚度均为2-5mm。

6.如权利要求5所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述压电传感器(1)并联电接入正负极传输电缆(8-1,8-2)。

7.如权利要求6所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述正负极传输电缆(8-1,8-2)之后还并联有电荷放大滤波模块(12)，其将5kg重物作用于一个所述压电传感器(1)所 产生电荷信号进行滤除。

8.如权利要求7所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述电荷放大滤波模块(12)与报警单元(13)相连。

9.如权利要求8所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述压电传感器(1)为聚偏氟乙烯压电传感器。

10.如权利要求9所述的城际铁路站台滞留检测传感器系统，其特征在于，所述聚偏氟乙烯压电传感器的尺寸为150mm×150mm×0.5mm。