城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)功能定位與設(shè)計(jì)

李游

（南昌軌道交通設(shè)計(jì)研究院，南昌330038）

城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)功能定位與設(shè)計(jì)

李游

（南昌軌道交通設(shè)計(jì)研究院，南昌330038）

結(jié)合屏蔽門系統(tǒng)的功能定位，從門體結(jié)構(gòu)、門機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)4個(gè)方面，介紹了城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案的重點(diǎn)進(jìn)行了說明，有利于工程的實(shí)施，避免后期方案調(diào)整，也為相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

城市軌道交通；屏蔽門系統(tǒng)；功能設(shè)計(jì)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.131

1 引言

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157—2013）“新建線路的車站宜設(shè)站臺(tái)門，并應(yīng)具備安裝站臺(tái)門系統(tǒng)的接口條件”的要求[1]，國(guó)內(nèi)新建線路均考慮安裝站臺(tái)門系統(tǒng)。站臺(tái)門系統(tǒng)分全封閉式屏蔽門和半高式安全門兩種類型，根據(jù)工程的氣候特點(diǎn)及車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的方案，地下車站站臺(tái)邊緣通常設(shè)置全封閉式的屏蔽門，將站臺(tái)公共區(qū)和列車軌行區(qū)分隔開來，保證了地鐵乘客的候車安全，統(tǒng)一了全線乘車方式，增進(jìn)了地鐵車站的候車文明。

2 系統(tǒng)功能定位

為了提高城市軌道交通的整體運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平，達(dá)到滿足功能要求，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)約投資和降低運(yùn)營(yíng)成本的目的，屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“安全可靠、功能合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用”的設(shè)計(jì)原則。

屏蔽門系統(tǒng)功能定位主要有以下幾方面的考慮。

2.1 提高運(yùn)營(yíng)的安全性

設(shè)置屏蔽門可以有效防止乘客因擁擠或意外掉下軌道，也可以防止乘客蓄意跳軌自殺，保證了乘客候車安全。同時(shí)，屏蔽門的安裝可以幫助乘客克服心理恐懼，乘客可涉足的范圍得到擴(kuò)大，充分利用了站臺(tái)的有效寬度。因此，安全性是設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)最主要的因素。

2.2 提高運(yùn)營(yíng)的可靠性

設(shè)置屏蔽門后，列車可以用較快速度進(jìn)站，為確保列車班次的準(zhǔn)確性提供了有利條件，從而大大提高了整個(gè)地鐵系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的可靠性。同時(shí)，屏蔽門系統(tǒng)設(shè)置后還可以節(jié)省每個(gè)車站內(nèi)投入的人力資源，從而節(jié)約了營(yíng)運(yùn)成本。

2.3 節(jié)約通風(fēng)空調(diào)能耗

屏蔽門將軌行區(qū)與站臺(tái)公共區(qū)隔離，能有效避免列車活塞風(fēng)對(duì)通風(fēng)空調(diào)的影響，減少了軌行區(qū)與站臺(tái)區(qū)之間冷熱氣流的交換，減少了車站冷氣的散失，降低了環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗，起到節(jié)約能源的作用。

2.4 提高車站環(huán)境的舒適度

全封閉式屏蔽門系統(tǒng)將站臺(tái)公共區(qū)與行車隧道完全隔開，減少了列車行駛噪聲和活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)候車乘客的影響。站臺(tái)環(huán)境條件得到改善，使乘客感覺更舒適，地鐵服務(wù)水平更高。

3 系統(tǒng)各部件功能設(shè)計(jì)

屏蔽門系統(tǒng)由門體結(jié)構(gòu)、門機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大部分組成[2]。各部分詳細(xì)構(gòu)成及功能見圖1。

圖1 屏蔽門系統(tǒng)基本構(gòu)成

3.1 門體結(jié)構(gòu)的功能

門體結(jié)構(gòu)部分主要起到支撐、承載、隔離、裝飾的作用。

1）承重結(jié)構(gòu)。承重結(jié)構(gòu)是確保門體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和整體使用壽命的最關(guān)鍵部件，其材質(zhì)必須采用鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)原則需保證屏蔽門的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及壽命要求。承重結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受屏蔽門的全部荷載的最不利組合，同時(shí)滿足限界要求。

2）門檻。滑動(dòng)門、應(yīng)急門、固定門、端門均設(shè)置門檻。門檻面與完工后的站臺(tái)裝飾面平齊?；瑒?dòng)門導(dǎo)靴在門檻中應(yīng)滑動(dòng)自如，且導(dǎo)槽應(yīng)便于清掃，不藏雜物與灰塵。同時(shí)門檻要滿足耐磨、防滑、安裝拆卸方便等要求。

3）頂箱及上部鋼結(jié)構(gòu)。頂箱內(nèi)設(shè)置有門體所有驅(qū)動(dòng)、控制和供電設(shè)備，包括門單元的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖緊及解鎖機(jī)構(gòu)、門控單元（DCU）、配電端子盒、導(dǎo)軌、頂梁、門狀態(tài)指示燈（D0 I）、就地控制盒（LCB）等部件。頂箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)和檢修，同時(shí)對(duì)上述部件應(yīng)起密封保護(hù)作用。

頂箱蓋板的設(shè)計(jì)應(yīng)保證足夠的剛度，固定合理，接觸應(yīng)嚴(yán)密。前蓋板上配鎖，在鎖定后不能由于風(fēng)壓作用而松動(dòng)。解鎖后開啟角度≥70°，并設(shè)置自動(dòng)伸縮定位的支撐裝置，以方便維修、維護(hù)工作。

屏蔽門上部鋼結(jié)構(gòu)與站臺(tái)頂部土建結(jié)構(gòu)通過穿透螺栓連接，連接安裝時(shí)應(yīng)采用絕緣安裝，同時(shí)應(yīng)有保護(hù)底部絕緣件的措施，以防止運(yùn)營(yíng)過程中的水及灰塵破壞絕緣效果。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮可調(diào)整結(jié)構(gòu)件，用于調(diào)節(jié)以適應(yīng)土建結(jié)構(gòu)的變形，滿足結(jié)構(gòu)受力和外觀的要求。

4）滑動(dòng)門?；瑒?dòng)門關(guān)閉時(shí)可作為車站站臺(tái)公共區(qū)與隧道區(qū)域的屏障；打開時(shí)為乘客提供上、下列車的通道；也可作為車站隧道區(qū)域發(fā)生火災(zāi)或故障時(shí)乘客的疏散通道。當(dāng)列車停在站臺(tái)，且位置正確時(shí)，滑動(dòng)門將與列車車廂的乘客門對(duì)準(zhǔn)。

滑動(dòng)門具備三級(jí)控制方式要求，即系統(tǒng)級(jí)控制、站臺(tái)級(jí)控制和手動(dòng)操作，手動(dòng)操作優(yōu)先級(jí)最高，其次為站臺(tái)級(jí)控制。站臺(tái)火災(zāi)或其它緊急情況時(shí)，滑動(dòng)門能執(zhí)行PSC傳來的由車站控制室IBP盤發(fā)出的緊急開門命令，打開滑動(dòng)門。

滑動(dòng)門在軌道側(cè)設(shè)有手動(dòng)解鎖裝置，在站臺(tái)側(cè)設(shè)有鑰匙開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)級(jí)控制和站臺(tái)級(jí)控制失敗時(shí)，乘客可從軌道側(cè)手動(dòng)開門，工作人員可從站臺(tái)側(cè)用鑰匙手動(dòng)操作。

滑動(dòng)門設(shè)置鎖緊裝置，滑動(dòng)門關(guān)閉后該鎖緊裝置可防止外力作用將門打開。滑動(dòng)門自動(dòng)開啟時(shí)，鎖緊裝置能自動(dòng)釋放；手動(dòng)開門時(shí)，采用開門把手和鑰匙釋放鎖緊裝置。

滑動(dòng)門的所有狀態(tài)信號(hào)均反饋到DCU和PSC，并且門已開、已鎖閉等重要狀態(tài)信號(hào)由PSC上傳到車站控制室，并進(jìn)行顯示。

5）固定門。固定門設(shè)置在滑動(dòng)門與滑動(dòng)門之間、滑動(dòng)門與端門之間，在站臺(tái)公共區(qū)與隧道區(qū)域之間起隔離作用。

6）應(yīng)急門。應(yīng)急門設(shè)置在固定門位置，每處兩扇應(yīng)急門中間不設(shè)立柱，打開后為一個(gè)開闊通道。正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，應(yīng)急門保證關(guān)閉且鎖緊，在公共區(qū)與隧道區(qū)間起隔離作用；當(dāng)列車進(jìn)站無法對(duì)準(zhǔn)滑動(dòng)門時(shí)可作為乘客應(yīng)急疏散通道。

應(yīng)急門在站臺(tái)側(cè)設(shè)門鎖裝置，站臺(tái)工作人員可在站臺(tái)側(cè)用鑰匙開門；在軌道側(cè)設(shè)開門推桿，乘客可在軌道側(cè)推壓開門推桿將門打開。

應(yīng)急門門鎖的開關(guān)狀態(tài)與滑動(dòng)門的開關(guān)門狀態(tài)一起納入與信號(hào)系統(tǒng)的接口功能中，作為屏蔽門系統(tǒng)鎖閉回路的一部分。

7）端門。端門是列車在區(qū)間隧道火災(zāi)或故障時(shí)的乘客疏散通道以及工作人員進(jìn)出站臺(tái)公共區(qū)的通道，隔離站臺(tái)公共區(qū)與設(shè)備區(qū)之間的設(shè)施，包括端門單元承重結(jié)構(gòu)、端門活動(dòng)門、固定門板、門檻、安裝件及密封絕緣等部件。正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，端門保證關(guān)閉并鎖緊，在端門上方設(shè)置門狀態(tài)指示燈。

端門上設(shè)門鎖裝置，站臺(tái)人員可用鑰匙從站臺(tái)側(cè)打開。端門可向站臺(tái)側(cè)旋轉(zhuǎn)90°平開，能定位保持在90°開度，未在全開位置時(shí)端門能自動(dòng)復(fù)位至關(guān)閉；乘客可從軌道側(cè)推壓門鎖推桿開門。

端門狀態(tài)信息送到PSC，再由PSC上傳至車站控制室，并進(jìn)行顯示。端門開啟時(shí)間超時(shí)可報(bào)警。

3.2 門機(jī)系統(tǒng)的功能

門機(jī)系統(tǒng)包括電機(jī)、減速器、傳動(dòng)裝置和鎖裝置等，屏蔽門驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)、減速器和傳動(dòng)裝置安裝在滑動(dòng)門上方的頂箱內(nèi)。

門機(jī)是屏蔽門系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)門進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作的關(guān)鍵部件，滑動(dòng)門是門體結(jié)構(gòu)中唯一頻繁運(yùn)作的部件，其開/關(guān)動(dòng)作是否正常直接影響地鐵運(yùn)營(yíng)的效率，因此要求門機(jī)的安全性必須可靠，在無故障使用次數(shù)不小于100萬次的前提下，還要降低門機(jī)的功耗與噪音，提高門機(jī)的運(yùn)行精度；另外，為了保證乘客在上/下列車時(shí)不被滑動(dòng)門夾傷，還要求門機(jī)有良好的運(yùn)行曲線和較小的夾緊力。

3.3 電源系統(tǒng)的功能

電源系統(tǒng)主要功能是為系統(tǒng)提供可靠的不間斷電源，主要部件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)模塊化在線式熱插拔及在線維修功能，實(shí)現(xiàn)完善的N+1冗余備份功能，應(yīng)無單點(diǎn)故障，主機(jī)設(shè)備個(gè)別部件的故障不能引起整臺(tái)設(shè)備的故障。

屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)部供電電源由驅(qū)動(dòng)電源和控制電源組成。系統(tǒng)內(nèi)部電源系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)電源和控制電源分開、故障分散、隔離的原則進(jìn)行配電，以保證可靠供電。屏蔽門系統(tǒng)配備有備用電源。正常情況下，由交流電源供電（動(dòng)力照明系統(tǒng)提供，一級(jí)負(fù)荷）；事故停電時(shí)，且兩路電源都失電的情況下，由備用電源對(duì)系統(tǒng)供電。備用電源的容量保證在事故停電時(shí)，能使控制系統(tǒng)在1h內(nèi)對(duì)每側(cè)滑動(dòng)門開關(guān)操作3次。

3.4 控制系統(tǒng)的功能

控制系統(tǒng)具有控制和監(jiān)測(cè)2項(xiàng)基本功能[3]。

3.4.1 控制功能

屏蔽門控制系統(tǒng)的控制模式分為正常運(yùn)營(yíng)模式和故障運(yùn)營(yíng)模式。正常運(yùn)營(yíng)模式分為系統(tǒng)級(jí)控制、站臺(tái)級(jí)控制和IBP盤緊急控制3種模式，其中站臺(tái)級(jí)控制模式的級(jí)別為最高，系統(tǒng)級(jí)控制模式為最低。故障運(yùn)營(yíng)模式分為就地控制盒（LCB）控制和手動(dòng)操作。

1）系統(tǒng)級(jí)控制。系統(tǒng)級(jí)控制是在正常運(yùn)行模式下由信號(hào)系統(tǒng)對(duì)屏蔽門進(jìn)行開門/關(guān)門控制的控制方式。

2）站臺(tái)級(jí)控制。站臺(tái)級(jí)控制是在系統(tǒng)級(jí)控制因故障失效，由列車駕駛員或站務(wù)人員在PSL上進(jìn)行操作控制。站臺(tái)級(jí)控制還可以實(shí)現(xiàn)ASD/EED與信號(hào)系統(tǒng)的互鎖解除，強(qiáng)制發(fā)出閉鎖信息，使列車盡快離站出發(fā)。地鐵正式運(yùn)營(yíng)階段，信號(hào)系統(tǒng)不能投入運(yùn)營(yíng)情況下可采用站臺(tái)級(jí)控制。

3）IBP盤緊急控制。在火災(zāi)狀態(tài)下，為協(xié)助通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行迅速排煙，從IBP盤發(fā)送開啟相應(yīng)側(cè)首末兩端各兩道滑動(dòng)門的命令，協(xié)助通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)排煙，以便乘客疏散。

4）手動(dòng)操作。單個(gè)門故障情況下，站臺(tái)人員或乘客可進(jìn)行手動(dòng)操作，可獨(dú)立于各種控制方式。當(dāng)控制系統(tǒng)故障或個(gè)別控制回路故障或屏蔽門的傳動(dòng)裝置等機(jī)械部件發(fā)生故障時(shí)，站臺(tái)工作人員用鑰匙或乘客手動(dòng)操作開門把手打開滑動(dòng)門。

5）就地控制盒（LCB）控制。每道滑動(dòng)門單元均設(shè)置一套LCB，其具有四種模式：自動(dòng)、隔離、手動(dòng)關(guān)、手動(dòng)開。正常運(yùn)營(yíng)情況下，處于自動(dòng)控制模式，可以接收站臺(tái)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、IBP盤等的控制指令。當(dāng)發(fā)生故障，導(dǎo)致某一門單元無法正常運(yùn)行時(shí)，可通過LCB使此單元隔離，脫離系統(tǒng)，從而不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。處于手動(dòng)開/關(guān)位時(shí)，可以對(duì)該門單元進(jìn)行開門、關(guān)門等操作、測(cè)試，此時(shí)，該門單元不接受系統(tǒng)發(fā)來的指令。

3.4.2 監(jiān)控功能

屏蔽門單元中所有設(shè)備的狀態(tài)信息通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳達(dá)到每個(gè)屏蔽門控制子系統(tǒng)的PSC上。PSC中的顯示屏能夠及時(shí)顯示系統(tǒng)中的狀態(tài)和報(bào)警信息。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，便于維修人員從顯示窗口上快速找出故障的具體部件。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，屏蔽門系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用越來越廣，其在工程上的主要作用是：保護(hù)乘客安全，保障運(yùn)營(yíng)的準(zhǔn)時(shí)性，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，對(duì)改善乘客候車環(huán)境、增進(jìn)社會(huì)效益、節(jié)省勞動(dòng)力資源等方面均有貢獻(xiàn)。本文從屏蔽門系統(tǒng)的門體結(jié)構(gòu)、門機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)到控制系統(tǒng)，較為全面地介紹了城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的定位及功能設(shè)計(jì)，也為相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

【1】GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】CJJ 183—2012城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].

【3】CJ/T 236—2006城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門[S].

Functional Orientation and Design of Urban Rail Transit Platform Screen Door System

LI You
(Nanchang Rail Transit Design and Research Institute,Nanchang 330038,China)

Combined with the function of the platform screen door system,this article comprehensively introduces functional design of the urban rail transit platform screen door system from four aspects of the structure,door-motor system,power system and control system,and illustrates the key point of the design scheme,which is conducive to the implementation of the project,to avoid the adjustment of subsequent scheme,and also to provide related projects with a reference.

urban rail transit;platform screen door system;functional design

U231；X924.4

B

1007-9467（2016）08-0238-02

2016-07-18

李游（1984～），男，江西南昌人，工程師，從事城市軌道交通機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究。