站臺(tái)門系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用

黃 河

（大連地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，大連 116011）

引言

城市軌道交通的站臺(tái)門系統(tǒng)是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、材料、電子和信息等學(xué)科于一體的系統(tǒng)工程，其設(shè)置于軌道交通站臺(tái)的邊緣，以玻璃幕墻的方式包圍地鐵站臺(tái)與列車的上落空間，使站臺(tái)區(qū)域與軌道區(qū)域隔離，當(dāng)列車到達(dá)或駛離時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制其自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。

1 站臺(tái)門系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

安全：站臺(tái)門使站臺(tái)與軌道完全隔離，防止乘客或所攜帶物品跌落軌道而發(fā)生危險(xiǎn)。

節(jié)能：電耗是列車運(yùn)營(yíng)中極大的能源支出，同時(shí)列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的活塞風(fēng)大大加快了地鐵車站的能源散失，站臺(tái)門可減少站臺(tái)區(qū)和軌行區(qū)之間冷熱氣流的交換，從而節(jié)約環(huán)控設(shè)施的能源消耗。

環(huán)保：使用站臺(tái)門可降低列車進(jìn)站時(shí)的噪音和隧道活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)乘客的影響，減少由隧道進(jìn)入站臺(tái)的粉塵，改善了站臺(tái)區(qū)的候車環(huán)境。

增加候車區(qū)有效面積：在不設(shè)站臺(tái)門系統(tǒng)的車站，乘客候車安全線距離站臺(tái)邊緣500mm左右，而安裝站臺(tái)門系統(tǒng)只需要250-300mm，增加了站臺(tái)的有效面積。

1.2 系統(tǒng)分類

站臺(tái)門分為封閉式、開(kāi)式和半高式，其中開(kāi)式和半高式通常被叫作“安全門”，只起到安全和美觀的作用；封閉式的通常被人們叫作“屏蔽門”，也是最常用的一種。

2 站臺(tái)門系統(tǒng)構(gòu)成及功能

站臺(tái)門系統(tǒng)由機(jī)械和電氣兩部分構(gòu)成，機(jī)械部分包括門體結(jié)構(gòu)和門機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電氣部分包括電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

2.1 門體結(jié)構(gòu)

門體結(jié)構(gòu)由承重結(jié)構(gòu)、門檻、頂箱、滑動(dòng)門、固定門、應(yīng)急門和端門等組成（圖1）。每側(cè)站臺(tái)門的單元數(shù)量按站臺(tái)長(zhǎng)度和列車相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而定。

圖1 站臺(tái)門門體結(jié)構(gòu)示圖

（1）承重結(jié)構(gòu)。承重結(jié)構(gòu)包括（上下底部）支撐部件、門梁、立柱、頂部伸縮裝置等部件。

（2）門檻。門檻有固定門門檻、應(yīng)急門門檻、端門和滑動(dòng)門門檻。

（3）頂箱。頂箱內(nèi)設(shè)置門單元的門機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、門控單元（DCU）、頂梁、就地控制盒等部件。

（4）滑動(dòng)門。滑動(dòng)門關(guān)閉時(shí)可作為站臺(tái)公共區(qū)與隧道區(qū)域的屏障。打開(kāi)時(shí)，為乘客提供上、下列車的通道，也可作為特殊情況下乘客的疏散通道。

滑動(dòng)門滿足系統(tǒng)級(jí)、站臺(tái)級(jí)和手動(dòng)級(jí)三級(jí)控制方式要求。每道滑動(dòng)門設(shè)置便于隔離和維修操作用的就地開(kāi)關(guān)（LCB）?；瑒?dòng)門底部設(shè)計(jì)有斜面防站人結(jié)構(gòu)（也可外加防夾擋板），以實(shí)現(xiàn)障礙物探測(cè)功能，避免乘客夾在站臺(tái)門和列車門之間。

（5）固定門（FIX）。固定門設(shè)置在雙扇滑動(dòng)門之間，僅作為公共區(qū)與隧道區(qū)間的屏障。

（6）應(yīng)急門（EED）。正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)應(yīng)急門保證關(guān)閉并鎖緊，作為公共區(qū)與隧道區(qū)間的屏障，特殊情況下可作為乘客應(yīng)急疏散通道。

（7）端門。端門單元是指隔離站臺(tái)公共區(qū)與隧道之間的設(shè)施，作為特殊情況下乘客疏散的通道，也作為車站工作人員進(jìn)出隧道的通道。

2.2 門機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

門機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、門鎖裝置、位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)等組成。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)門體的水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)門的開(kāi)關(guān)。

2.3 電源系統(tǒng)

供電專業(yè)按一級(jí)負(fù)荷向站臺(tái)門設(shè)備室提供兩路獨(dú)立的380/220V交流電源。

站臺(tái)門電源系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電源和控制電源，各自有獨(dú)立的UPS主機(jī)、蓄電池柜、配電柜，驅(qū)動(dòng)電源和控制電源分別為門機(jī)和系統(tǒng)控制線路提供電源，并能為斷電后的站臺(tái)門系統(tǒng)提供備用電量，控制并實(shí)現(xiàn)一定的開(kāi)關(guān)門次數(shù)，為工作人員提供應(yīng)急處理的時(shí)間。

2.4 控制系統(tǒng)

站臺(tái)門控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成：中央控制盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、門控單元（DCU）組等，同時(shí)每道滑動(dòng)門還設(shè)置一個(gè)就地控制盒（LCB）。 控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

（1）中央控制盤（PSC）。每個(gè)車站設(shè)有一個(gè)PSC，由兩套邏輯控制單元（PEDC）和至少一套監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）及其外圍接口構(gòu)成。每個(gè)邏輯控制系統(tǒng)控制一側(cè)站臺(tái)。圖3為PEDC原理框圖。

PSC內(nèi)的邏輯控制部件是站臺(tái)門系統(tǒng)內(nèi)部、外部關(guān)鍵命令執(zhí)行及反饋的重要部件，每個(gè)車站內(nèi)的各PEDC配有獨(dú)立的回路與車控制室IBP盤、站臺(tái)端頭PSL相連，以便于在火災(zāi)、系統(tǒng)控制故障狀況下，可以打開(kāi)站臺(tái)相應(yīng)側(cè)的滑動(dòng)門。

監(jiān)控主機(jī)是每個(gè)控制子系統(tǒng)的主要設(shè)備，屬于整個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。每側(cè)站臺(tái)門單元中所有設(shè)備的狀態(tài)信息均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳送到系統(tǒng)PSC上，利用監(jiān)控主機(jī)可以從PSC上查詢到所監(jiān)視設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，并可更改相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。PSC將與運(yùn)營(yíng)相關(guān)的站臺(tái)門狀態(tài)及故障信息發(fā)送至BAS監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)顯示和故障報(bào)警。

圖2 控制系統(tǒng)原理圖

圖3 PEDC原理框圖

（2）門控單元（DCU）。DCU是滑動(dòng)門電機(jī)的監(jiān)控裝置，每對(duì)滑動(dòng)門單元均配置一個(gè)DCU，安裝在門體上部的頂箱內(nèi)，用于執(zhí)行系統(tǒng)控制和就地控制設(shè)備發(fā)來(lái)的控制命令，并能夠采集并發(fā)送門機(jī)狀態(tài)信息及各種故障信息。圖4為DCU原理框圖。

（3）就地控制盤（PSL）。每側(cè)站臺(tái)設(shè)置一個(gè)PSL。當(dāng)系統(tǒng)控制失敗時(shí)，由PSL對(duì)站臺(tái)門進(jìn)行就地控制。

（4）就地控制盒（LCB）。就地控制盒位于靠近門控單元（DCU）的頂箱內(nèi)。每個(gè)門單元如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)通信故障、電源故障、門機(jī)故障以及其它故障，均可通過(guò)就地控制盒（LCB）使此單元隔離，切斷電源，從而不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，便于維修。

3 站臺(tái)門系統(tǒng)的控制功能

站臺(tái)門控制系統(tǒng)應(yīng)具有系統(tǒng)級(jí)控制、站臺(tái)級(jí)控制（含PSL控制和緊急模式IBP盤控制）和手動(dòng)操作（含LCB控制、手動(dòng)解鎖開(kāi)門）三級(jí)控制方式。三種控制方式中以手動(dòng)操作優(yōu)先級(jí)最高，而手動(dòng)解鎖開(kāi)門比LCB高；站臺(tái)級(jí)次之，IBP盤的控制模式比PSL控制模式高；系統(tǒng)級(jí)控制優(yōu)先級(jí)最低。

3.1 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)直接對(duì)站臺(tái)門進(jìn)行控制的方式。在系統(tǒng)級(jí)控制方式下，列車到站并停在允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，列車駕駛員在駕駛室內(nèi)進(jìn)行開(kāi)門和關(guān)門操作，控制命令經(jīng)信號(hào)系統(tǒng)向站臺(tái)門中央控制盤發(fā)送開(kāi)/關(guān)門命令，中央控制盤通過(guò)DCU對(duì)滑動(dòng)門開(kāi)/關(guān)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門的系統(tǒng)級(jí)控制操作。

開(kāi)門操作：信號(hào)系統(tǒng)確認(rèn)列車停在允許范圍內(nèi)時(shí)，向站臺(tái)門控制系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)門命令到中央控制盤。中央控制盤通過(guò)硬線安全回路向門控單元DCU發(fā)送開(kāi)門的命令，門開(kāi)啟時(shí)門狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。

圖4 DCU原理框圖

關(guān)門操作：列車即將離站時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出關(guān)門命令到中央控制盤，中央控制盤通過(guò)硬線的安全回路向DCU發(fā)送關(guān)門命令，整列滑動(dòng)門動(dòng)作關(guān)閉，關(guān)門過(guò)程中頂箱狀態(tài)指示燈閃爍，門關(guān)閉并鎖緊后門狀態(tài)指示燈熄滅。中央控制盤通過(guò)向信號(hào)系統(tǒng)反饋門鎖閉信號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)接收到站臺(tái)門鎖閉信號(hào)，司機(jī)確認(rèn)所有列車車門和站臺(tái)門關(guān)閉鎖緊、無(wú)夾人夾物后，列車離站。

3.2 站臺(tái)級(jí)控制

站臺(tái)級(jí)控制是由列車司機(jī)或站務(wù)人員在站臺(tái)PSL上對(duì)站臺(tái)門進(jìn)行開(kāi)/關(guān)門的控制方式。當(dāng)系統(tǒng)級(jí)控制不能正常實(shí)現(xiàn)時(shí)，如在列車停位不正確、信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)通信中斷、站臺(tái)門系統(tǒng)局部故障等非正常情況下列車司機(jī)或站務(wù)人員可以在PSL上進(jìn)行開(kāi)門、關(guān)門操作，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)門的站臺(tái)級(jí)控制操作。

開(kāi)門操作：列車司機(jī)或站務(wù)人員用鑰匙開(kāi)關(guān)打開(kāi)PSL上的操作允許開(kāi)關(guān)，此時(shí)PSC及PSL面板上“PSL操作指示燈”點(diǎn)亮；列車司機(jī)或站務(wù)人員在PSL發(fā)出開(kāi)門命令，滑動(dòng)門開(kāi)始打開(kāi)，當(dāng)滑動(dòng)門完全打開(kāi)后，狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。

關(guān)門操作：列車司機(jī)或站務(wù)人員在PSL上打開(kāi)操作允許開(kāi)關(guān)后發(fā)出關(guān)門命令，PSL上操作指示燈點(diǎn)亮，滑動(dòng)門開(kāi)始關(guān)閉，當(dāng)滑動(dòng)門全部鎖閉后，PSL上關(guān)門狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮。列車司機(jī)或站務(wù)人員用鑰匙開(kāi)關(guān)關(guān)閉PSL上的操作允許開(kāi)關(guān)，此時(shí)中央控制盤面板上的“PSL操作指示燈”熄滅。司機(jī)確認(rèn)所有列車車門和站臺(tái)門關(guān)閉鎖緊、無(wú)夾人夾物后，列車離站。

門關(guān)閉后無(wú)法發(fā)車：當(dāng)站臺(tái)門全部關(guān)閉，但列車自動(dòng)控制系統(tǒng)因無(wú)法確認(rèn)站臺(tái)門全部關(guān)閉且鎖閉信號(hào)而不能發(fā)車時(shí)，由列車司機(jī)用鑰匙打開(kāi)站臺(tái)端頭控制盒（PSL）上的操作允許開(kāi)關(guān)，再用鑰匙打開(kāi)站臺(tái)端頭控制盒（PSL）上的“互鎖解除”開(kāi)關(guān)，向列車自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出允許列車離站的信號(hào)。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，工作人員可以在車控室的IBP盤上操作站臺(tái)門應(yīng)急開(kāi)關(guān)打開(kāi)站臺(tái)門，配合站臺(tái)火災(zāi)排煙模式需要。

3.3 手動(dòng)操作

手動(dòng)操作是由站臺(tái)人員或乘客對(duì)站臺(tái)門進(jìn)行的操作。當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障或個(gè)別站臺(tái)門操作機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，站臺(tái)工作人員在站臺(tái)側(cè)用鑰匙或乘客在軌道側(cè)用開(kāi)門把手打開(kāi)站臺(tái)門。

當(dāng)需要時(shí)，工作人員可通過(guò)就地控制盒（LCB）直接開(kāi)/關(guān)或暫時(shí)隔離該檔滑動(dòng)門，從而不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，以便維保人員單獨(dú)為該道門進(jìn)行測(cè)試及維護(hù)。

4 保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的建議

為保障站臺(tái)門系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠，建議如下：

（1）防夾設(shè)計(jì)。由于列車車門與滑動(dòng)門之間有一定的空間，存在乘客因某種原因被夾于列車門與滑動(dòng)門之間的可能，為了減少這種危險(xiǎn)，建議采用防夾監(jiān)測(cè)裝置，并在滑動(dòng)門上加防站人結(jié)構(gòu)和防夾擋板，防止發(fā)生人、物被夾于兩門之間的情況。

（2）安全回路。為了保證站臺(tái)門關(guān)閉和鎖緊狀態(tài)的安全檢測(cè)，采用一個(gè)串聯(lián)式連線回路，穿過(guò)所有的滑動(dòng)門與應(yīng)急門，僅當(dāng)回路閉合時(shí)，向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)“所有滑動(dòng)門、應(yīng)急門關(guān)閉和鎖緊”的信號(hào)，才允許列車離開(kāi)車站，當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí)，禁止列車離開(kāi)或進(jìn)入車站。

（3）站臺(tái)門系統(tǒng)火災(zāi)模式不與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。站臺(tái)門系統(tǒng)設(shè)置有火災(zāi)控制模式，在設(shè)計(jì)時(shí)往往與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，車站火災(zāi)工況的啟動(dòng)將引起站臺(tái)門的相應(yīng)動(dòng)作，但由于防災(zāi)報(bào)警探頭的積塵、性能不穩(wěn)定等因素常常引起聯(lián)動(dòng)設(shè)備的誤動(dòng)作，實(shí)際運(yùn)營(yíng)中建議取消站臺(tái)門與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在相應(yīng)的火災(zāi)模式下，由車站值班人員在車站控制室操作消防聯(lián)動(dòng)盤的站臺(tái)門緊急控制開(kāi)關(guān)，配合打開(kāi)或關(guān)閉滑動(dòng)門，疏散乘客和配合環(huán)控系統(tǒng)排煙即可。

（4）控制電路。建議PSC對(duì)于SIG、IBP、PSL都有獨(dú)立的繼電器邏輯電路，如果SIG 與IBP的繼電器邏輯電路出現(xiàn)故障，站臺(tái)門系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)可以通過(guò)PSL操作。

（5）控制命令線路。建議PEDC與每側(cè)DCU之間的控制命令線路采用雙路冗余的方式，確保在一路控制命令失效的情況下，PEDC仍能通過(guò)另一路控制命令回路正?？刂崎T體動(dòng)作。

（6）冗余現(xiàn)場(chǎng)總線。建議PSC采用雙路冗余總線通訊，以增強(qiáng)系統(tǒng)通訊的可靠性。

（7）雙CPU設(shè)計(jì)。建議PEDC內(nèi)采用雙CPU技術(shù)，兩個(gè)CPU互相備份，在其中一個(gè)CPU產(chǎn)生故障時(shí)能夠自動(dòng)切換到備份CPU進(jìn)行工作。

（8）控制電源。建議上、下行線PEDC供電分離，SIG、IBP、PSL的繼電器電路電源和DCU控制命令電源等分路供電，如果SIG或IBP繼電器電路的電源出現(xiàn)故障，PSD系統(tǒng)可通過(guò)PSL操作。

（9）驅(qū)動(dòng)電源。建議在每側(cè)驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)采用分散間隔的方式，保證某些線路出現(xiàn)故障時(shí)，每節(jié)車廂仍有對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)門可以正常開(kāi)關(guān)。