地鐵自動(dòng)輸送系統(tǒng)屏蔽門系統(tǒng)解析

鐘淋

（廣州市地下鐵道總公司，廣東 廣州511430）

從法國到德國，從新加坡到香港，從首都北京機(jī)場(chǎng)線到廣州市珠江新城旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)，無人駕駛技術(shù)逐步從歐洲發(fā)展到亞洲，從國外引用到國內(nèi)。從玻璃自動(dòng)門到半高安全門，再到全封式屏蔽門，與行車息息相關(guān)的屏蔽門系統(tǒng)也有著迅猛的改善。

引領(lǐng)世界潮流的地鐵無人駕駛線路屏蔽門系統(tǒng)，與有人駕駛的屏蔽門系統(tǒng)的不同之處，本文以廣州市地鐵珠江新城旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)的屏蔽系統(tǒng)為例，作個(gè)簡單闡述。

1 屏蔽門系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

屏蔽門系統(tǒng)是為防止乘客及物品不慎掉入軌行區(qū)造成人員傷亡或影響行車，同時(shí)有效阻隔車站站臺(tái)與區(qū)間，減少兩者熱能交換、節(jié)約能源而設(shè)置的。

廣州市珠江新城旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng)（簡稱APM）線路總長3.88 km，全線9座車站，均為地下車站，每站2個(gè)站臺(tái)，共18側(cè)站臺(tái)安裝全封閉屏蔽門。

APM屏蔽門系統(tǒng)由機(jī)械部分（門體結(jié)構(gòu)）和電氣部分即驅(qū)動(dòng)設(shè)備、電源設(shè)備、控制設(shè)備等部分構(gòu)成。

圖1 屏蔽門控制系統(tǒng)控制框圖

APM屏蔽門系統(tǒng)各控制級(jí)別及之間關(guān)系為：系統(tǒng)級(jí)（正常模式）—站臺(tái)信號(hào)系統(tǒng)SIG、系統(tǒng)級(jí)（檢測(cè)模式）—ISCS專業(yè)、站臺(tái)級(jí)（非正常模式）—站臺(tái)控制盤PSL、災(zāi)害級(jí)（火災(zāi)模式）—綜合后備盤IBP、手動(dòng)級(jí)（緊急模式）—LCB控制、手動(dòng)解鎖共6種控制方式，控制優(yōu)先級(jí)別由低到高，安全級(jí)別由高到低。

屏蔽門系統(tǒng)的組成及與有人駕駛線路屏蔽門系統(tǒng)的異同，作如下分節(jié)介紹。

2 門體結(jié)構(gòu)

門體結(jié)構(gòu)由承重結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)門、應(yīng)急門、端門、門檻、頂箱組成。

滑動(dòng)門、應(yīng)急門、固定門及端門數(shù)量的設(shè)置，與以往線路大不一樣。APM線定義為觀光旅游線，其所處位置于廣州最繁華地帶，線路短，車速慢，行車間隔短（最終成型將在3 min以內(nèi)），短車身合適，故每側(cè)站臺(tái)只設(shè)置有6道滑動(dòng)門單元；APM作為無人駕駛線路，如在故障的情況下，要求列車無論停在站臺(tái)的任何位置，都要求有一道車門正對(duì)一個(gè)應(yīng)急門，故每側(cè)站臺(tái)設(shè)置14道應(yīng)急門。

滑動(dòng)門體凈高度為2.2 m，國內(nèi)有人駕駛地鐵屏蔽門門體凈高度一般只有2 m。有人認(rèn)為由于無人駕駛車輛是由國外引進(jìn)的，車輛車門設(shè)計(jì)高度是以外國人身高設(shè)計(jì)的，故對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)門高度也設(shè)計(jì)得較高。筆者認(rèn)為滑動(dòng)門的高度不一定是滿足與車門高度平齊，APM線從“無人值守”運(yùn)營角度考慮，滑動(dòng)門高度設(shè)計(jì)略高于國內(nèi)普通人的伸手高度，某種程度上可以降低人為破壞LCB模式開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，在只需無人駕駛，仍有人站臺(tái)值守的運(yùn)營模式下，滑動(dòng)門凈高度設(shè)計(jì)不超過2 m還是最恰當(dāng)?shù)摹?/p>

門體結(jié)構(gòu)無需設(shè)計(jì)與站臺(tái)地面的絕緣裝置。國內(nèi)有人駕駛線路列車的電源，基本為直流1 500 V，由于存在交直流轉(zhuǎn)換，難以保證軌行區(qū)地網(wǎng)電勢(shì)與車站站臺(tái)地網(wǎng)電勢(shì)相同，存在電勢(shì)差放電的安全隱患，而屏蔽門門體是與軌行區(qū)地網(wǎng)相連的，故必須在站臺(tái)屏蔽門與站臺(tái)地板及頂部結(jié)構(gòu)梁之間，設(shè)置橡膠板或橡膠端子等絕緣裝置，而APM線由于列車體積小，車輪為膠輪，整體凈質(zhì)量小，只需單軌600V交流供電即可帶動(dòng)，不存在交直流轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)軌行區(qū)地網(wǎng)與車站站臺(tái)地網(wǎng)電勢(shì)一致，故未設(shè)計(jì)絕緣裝置，降低了成本，避免了站臺(tái)屏蔽門放電的棘手問題。但在驗(yàn)收過程中仍要注意的是，站臺(tái)屏蔽門各門體之間，仍要求拉接等電位線，并且要引一等電位線與車站站臺(tái)地網(wǎng)相連，以便能及時(shí)帶走門體局部感應(yīng)電，保證乘客絕對(duì)安全。

門檻位置比國內(nèi)有人駕駛線路增設(shè)了橡膠防撞塊。由于APM線車輛車輪使用的是橡膠輪，一旦在站臺(tái)區(qū)域附近發(fā)生爆胎事件，列車定會(huì)偏斜，為防止列車偏斜后直接與屏蔽門門體及門檻接觸，降低此種情況對(duì)列車及屏蔽門的破壞，故增設(shè)了與站臺(tái)長度同長，寬約1m，厚約35 cm的防撞塊。

3 門機(jī)系統(tǒng)

門機(jī)系統(tǒng)由DCU、電機(jī)、減速器、傳動(dòng)裝置和鎖緊裝置、行程開關(guān)、LCB等組成。

APM線門機(jī)系統(tǒng)的LCB模式開關(guān)手動(dòng)開門時(shí)，需要主電源使能信號(hào)存在的情況下才有效，這是與有人駕駛線路設(shè)計(jì)的又一大不同點(diǎn)。有人駕駛線路屏蔽門系統(tǒng)LCB只需要打到手動(dòng)位，就可控制滑動(dòng)門開與關(guān)，且其權(quán)限高于信號(hào)SIG控制和站臺(tái)PSL操作盤。APM線則必須要求主電源使能信號(hào)和開門信號(hào)同時(shí)存在，滑動(dòng)門才能實(shí)現(xiàn)開門，主電源使能信號(hào)與開門信號(hào)，其中任何一個(gè)消失，滑動(dòng)門立即執(zhí)行關(guān)門動(dòng)作；APM線LCB模式開關(guān)打到手動(dòng)位，操作開門按鈕，只能給出開門信號(hào)，沒有使能信號(hào)，故滑動(dòng)門不能打開。這樣的設(shè)計(jì)看似未實(shí)現(xiàn)LCB獨(dú)立開關(guān)門的功能，實(shí)質(zhì)上這是讓列車停穩(wěn)在站臺(tái)時(shí)（此種狀況下SIG會(huì)給出主電源使能信號(hào)），相關(guān)人員才能操作LCB模式開關(guān)進(jìn)行開關(guān)門操作，列車不在站臺(tái)且停穩(wěn)的情況下，操作LCB開關(guān)門是無效的。這樣的設(shè)計(jì)，是真正意義上尊重了列車自動(dòng)輸送的原則，及列車不停不能人工干預(yù)的原則，最大化地保證了行車安全。

4 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電源和控制電源等組成。

APM線驅(qū)動(dòng)電源UPS與控制電源UPS合二為一，相應(yīng)的蓄電池也是共用的。APM線由于每側(cè)站臺(tái)只有6道滑動(dòng)門，數(shù)量極少，所需功率小，故將驅(qū)動(dòng)電源與控制電源UPS合在一起，蓄電池組也共用1套，這樣的設(shè)計(jì)雖然經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但對(duì)UPS可靠性要求很高，驗(yàn)收時(shí)一定要注意，UPS至少能實(shí)現(xiàn)“1+1”熱備式冗余，其中一個(gè)UPS壞了能自動(dòng)切斷到另一個(gè)，若兩個(gè)UPS同時(shí)壞，還應(yīng)具有自動(dòng)切換到旁路的功能，同時(shí)注意所選擇的自動(dòng)旁路裝置盡量為可靠性高傳統(tǒng)中繼器裝置或知名品牌的靜態(tài)旁路開關(guān)。

5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由中央接口盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、就地控制盒（LCB）、光報(bào)警器、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)與外部接口有信號(hào)系統(tǒng)接口、綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口、綜合后備盤接口。

APM線整側(cè)滑動(dòng)門的開與關(guān)，可受信號(hào)系統(tǒng)單獨(dú)控制，國內(nèi)有人駕駛線路必須經(jīng)過屏蔽門PSC控制柜，方能實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)門的開與關(guān)。有人駕駛線路是由信號(hào)系統(tǒng)發(fā)開門指令給PSC柜，PSC柜再將開門指令傳給門機(jī)系統(tǒng)的DCU打開整側(cè)滑動(dòng)門；APM線開門命令是由信號(hào)系統(tǒng)直接發(fā)到滑動(dòng)門門頭PLC，PLC再將開門命令發(fā)給門機(jī)系統(tǒng)的DCU打開滑動(dòng)門，開門指令繞過了PSC控制柜，故即使PSC控制柜故障，也不會(huì)影響信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)滑動(dòng)門開與關(guān)。

APM線信號(hào)系統(tǒng)可單獨(dú)控制1對(duì)滑動(dòng)門的開與關(guān)，有人駕駛線路只能控制整側(cè)滑動(dòng)門的開與關(guān)。APM線每個(gè)DCU對(duì)應(yīng)設(shè)置1個(gè)門頭PLC，信號(hào)系統(tǒng)可單獨(dú)控制1組門頭PLC，這樣設(shè)計(jì)就能在運(yùn)營過程中方便地切除任何1組故障滑動(dòng)門，也可以根據(jù)客流情況，稍作改動(dòng)，快速調(diào)整運(yùn)營列車車廂的數(shù)量和屏蔽門的數(shù)量。

APM線屏蔽門系統(tǒng)“互鎖解除”功能，在PSL操作盒打到允許的情況下才有效。有人駕駛線路則可直接操作有效。有人駕駛線路只需操作PSL操作盒上的互鎖解鎖鑰匙開關(guān)，即可解除信號(hào)系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的聯(lián)鎖，而APM線無人駕駛模式下一旦發(fā)生故障，維修人員必須趕到現(xiàn)場(chǎng)處理，故障原因未清楚，不能動(dòng)車，“互鎖解除”功能在APM線已經(jīng)失去了傳統(tǒng)意義上保證列車連續(xù)運(yùn)行的目的，而是主要作為維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢修設(shè)備或故障處理時(shí)進(jìn)行測(cè)試的工具。

6 結(jié)束語

APM線屏蔽門系統(tǒng)已經(jīng)逐漸由控制權(quán)與監(jiān)視權(quán)并重的傳統(tǒng)理念，過渡為監(jiān)視權(quán)獨(dú)重的局面，屏蔽門門體開與關(guān)可由信號(hào)系統(tǒng)單獨(dú)控制，在無人值守的運(yùn)營模式下，屏蔽門的PSL開關(guān)門功能已經(jīng)失去了降級(jí)控制的意義，淪為檢修工具，這是進(jìn)步的體現(xiàn)，讓信號(hào)系統(tǒng)能獨(dú)立控制屏蔽門或是其他與行車相關(guān)的設(shè)備，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)集中控制與自動(dòng)控制。

[1]劉承東，屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2000（1）：34-38.

[2]GB50157-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]JGJ02-96，玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB50054-96，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]GB/T13423-92，工業(yè)控制用軟件評(píng)定規(guī)則[S].

[6]CJ/T236-2006，城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].