屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應用

1、 屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應用劉承東 摘 要 介紹了世界地鐵屏蔽門系統(tǒng)的發(fā)展 , 并對目 前世界上比較有代表性的新加坡和香港地鐵屏蔽門系統(tǒng)進 行了介紹和分析 , 提出了對我國設置地鐵屏蔽門系統(tǒng)的建 議 。關鍵詞 地鐵 , 車站 , 屏蔽門1 1988年 , 世界地鐵第一套屏蔽門系統(tǒng)安裝于新加坡地鐵 NE L 線 , 距今已有 10年歷史 。其當時設計的思想是 : 新加坡常年氣候炎熱 , 故空調運 行費用在地鐵運行成本中占有較大比重 。為了節(jié) 省能源 , 提高地鐵運營的經濟效益而設置了屏蔽門 系統(tǒng) ; 考慮乘客乘車的安全性 ; 屏蔽門系統(tǒng)必 須具備良好的運行可靠性以滿足地鐵正常運營的 需要 。 從上

2、述幾點出發(fā) , 新加坡地鐵屏蔽門系統(tǒng)采 用了氣動控制系統(tǒng) , 在外觀上也較少追求美觀 , 力 求經濟實用 。從其 10年來的使用情況看是成功 的 , 既保證了較高的可靠性 , 又滿足了地鐵的運營 需要 , 同時節(jié)能率近 50%。目前 , 人們對安全性和舒適性的要求越來越 高 , 地鐵屏蔽門系統(tǒng)除可節(jié)能外 , 又可以滿足以上 各項要求 , 已被越來越多地用于地鐵車站中 。因 此 , 設置地鐵屏蔽門主要考慮的應是安全性 、 經濟 性和舒適性 。安全性 :地鐵列車在隧道內運行時產生強烈的 活塞效應 , 這樣當列車進站時將會給站臺候車的乘 客帶來被活塞風吹吸的危險 。 設置屏蔽門系統(tǒng)后 , 只有當列車

3、停站時 . 乘客才能通過屏蔽門上下車 , 從而完全沒有跌落軌道的危險 。目前在美國 、 法 國 、 英國 、 日本和澳大利亞等國主要是基于安全性 而采用屏蔽門系統(tǒng) 。此時的屏蔽門系統(tǒng)不一定是完全將站臺與列車運行空間隔開 。經濟性 :, 屏 , 這樣車站內的空 失在區(qū)間隧道內 , 從而大大減少了車站所需空調的 冷量及耗電量 , 提高了地鐵運營的經濟性 。 在這方 面比較有代表性的地鐵如新加坡地鐵 、 香港新機場 線 /東涌線 、 泰國地鐵和馬來西亞的地鐵等 。舒適性 :它與前述經濟性的實現(xiàn)有必然的聯(lián) 系 。 正是為實現(xiàn)其經濟性而采用了全封閉型屏蔽 門系統(tǒng) , 從而隔斷了區(qū)間隧道空氣與車站空氣的流

4、 通 , 同時也降低了列車運行時帶來的噪聲 , 使乘客 的候車環(huán)境更加良好 , 提高了舒適性 。據(jù)此 , 屏蔽門系統(tǒng)可從不同角度劃分為以下幾 類 : 按設置的出發(fā)點不同劃分為全封閉型和半 封閉型。前者既考慮安全性 , 又考慮經濟性 ; 后者 僅考慮安全性 ; 按設置的規(guī)模不同劃分為全線設置型和部 分設置型。 前者為每個地鐵車站均設置 , 如香港新 機場線 /東涌線 ; 后者僅為部分地鐵車站設置 , 如新 加坡地鐵 NE L 線 ; 按屏蔽門系統(tǒng)的具體做法不同可劃分為上部懸吊無柱型和站臺支撐 (有柱 型 , 控制方式有電 動和氣動等 。 如新加坡地鐵屏蔽門系統(tǒng)為站臺支 撐有柱型 , 采用氣動控制

5、方式 ; 香港新機場線 /東涌 線為上部懸吊無柱型 , 采用電動控制方式 。出于經濟性方面的考慮 , 目前世界上軌道交通 系統(tǒng)均趨向設置屏蔽門系統(tǒng) 。 如香港的西北鐵路 、 將軍澳地鐵支線 、 臺北地鐵新線 、 馬來西亞吉隆坡 地鐵和泰國新建地鐵線等均已按屏蔽門系統(tǒng)設計 。34 第 1期 新技術應用劉承東 :廣州市地下鐵道設計研究院 , 主任工程師 , 廣州 510010 地鐵屏蔽門系統(tǒng)經歷了由氣動控制方式向電 動控制方式的轉變 , 以及由笨重型向美觀輕巧型的 轉變 , 而其承重方式也越來越趨向于采用懸吊式 。 其主要原因是 : 采用氣動控制雖然較電動控制便 宜 , 但氣控系統(tǒng)容易漏氣 , 且

6、不易發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障處 , 只能逐個門去檢查 。而電動控制則具備自動記錄 的功能 。 氣動控制的氣缸不太安全 , 須用干燥的氣 體 ; 氣動控制時 , 其只具備兩種開 、 關門的力量 , 不 易用軟件控制 。相比之下電控系統(tǒng)可方便地采用 軟件控制 , 可以根據(jù)實際需要設計不同的開關門運 行曲線來控制門開關的力量 , 使其更合理和安全 。 體現(xiàn)地鐵輕便、 快捷的形象 , 屏蔽門不應設計得 笨重 ; 從建筑角度考慮 , 寬敞明亮的候車空間 。2 新加坡和香港地鐵屏蔽門系統(tǒng)設計簡況新加坡地鐵屏蔽門系統(tǒng)建于 10年前 , 香港地 鐵屏蔽門系統(tǒng) 1998年剛剛投入使用 。 前者為氣動 控制 , 后者為電動控

7、制 。 其供應商分別為西屋公司 和法維萊公司 。 它們分別代表了 80年代和 90年 代水平的地鐵屏蔽門系統(tǒng)。 2. 1 新加坡 NE L 線地鐵屏蔽門系統(tǒng)其當時的設計指導思想是 :節(jié)能目的第一 、 安全功能第二 。 因此除地下車站全部安裝屏蔽門以 外 , 地面及高架站均未設置屏蔽門 。 系統(tǒng)的概況如 下 :(1 列 車 運 行 采 用 第 三 軌 供 電 , 6節(jié) 編 組 (4M2T , 每節(jié)車廂兩側各設有 4個車門 。整列車 全長為 138. 5m , 屏蔽門兩端門 (MS D 之間的距離 為 134. 75m , 有效站臺長度為 140m , 車站長度約 為 150160m 。(2 屏蔽

8、門系統(tǒng)采用上部懸吊方式承重 , 屏蔽 門部分總高度為 3m , 每個車站共設有 48個乘客 屏蔽門 (PS D , 每個門寬 1. 8m , 高 2. 0m , 每兩個之 間的距離為 5. 7m ; 而每道屏蔽門之間不設緊急疏 散門 (EE D , 只是每個 P5D 可在軌道側手動打開或 由工作人員用鑰匙在站臺側打開 。(3 采用氣動控制 , 設一個空壓機房 , 面積為 1215m 2, 共安裝 2臺空壓機 , 一用一備 , 兩者可自動切換 , 并設有自動報警系統(tǒng) 。其用電功率為 10kW 。 空壓機提供的空氣量為 17. 1m 3/s 。(4 列車的停車控制精度設計為 ±0. 5m

9、 , 列車與屏蔽門之間的最窄開度為 1. 0m 。在實際運行 中停車精度可控制在 0. 20. 3m 以內 。(5 在站臺范圍內的端墻上設有在線控制箱 , 在緊急情況下可由司機控制開啟屏蔽門 , 并通知信 號系統(tǒng) 。 在屏蔽門系統(tǒng)調試或維修時可由維修人 員開啟屏蔽門 。(6 當屏蔽門系統(tǒng)或信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障而需要 , 必須由站長發(fā)出 。7PS D 的開關 , 用 、 維修 , 以及當該 PS D 出現(xiàn)故 , 為不影響運營將其從整個屏蔽 門系統(tǒng)隔離開來 。(8 自新加坡地鐵 NEI 線投入運營 10年以來 , 僅出現(xiàn) 67次列車已離站而屏蔽門并未處于關閉 并鎖定的正常狀態(tài) , 顯示了良好的可靠性

10、。(9 車站控制室不顯示屏蔽門的開關狀態(tài) , 也 未設站臺報警柜 (PS A 。(10 NE L 線只是在地下車站中設置了屏蔽門 ,并相應設置信號控制室 ; 非設屏蔽門車站不設信號控制室 。(11 屏蔽門與路軌相連以保持同一電位 , 同時 屏蔽門與站臺之間寬 1. 5m 的地板上鋪設一層電氣絕緣膠膜 , 保證站臺絕緣電阻值 0. 3M ; 而屏 蔽門安裝時與站臺板和頂板電絕緣 , 其電阻值要求 0. 5M , 以保證乘客上下車時的安全 。 2. 2 香港地鐵屏蔽門系統(tǒng)香港地鐵屏蔽門系統(tǒng)代表了 90年代的水平 , 也是香港地鐵新機場線 /東涌線的一大特點 , 與整 個新線的建設水平是相一致的 。

11、該線列車的運行 速度最高可達 135km/h , 列車進站速度高達 90km/h , 如不設屏蔽門 , 列車運行時產生的活塞效應 將對乘客帶來極大的危險 。 其主要設計要點為 :(1 新線車站的環(huán)境溫度設計為 24 。一方 面進一步提高了候車舒適度 ; 另一方面 , 屏蔽門使 列車進出站給站臺帶來的噪聲降低約 10dB , 保證 了車站廣播的效果 , 為乘客提供良好的服務 , 從而 在總體上提高了地鐵的服務水平 。(2 屏蔽門在車站內所占空間應盡量地小 , 以 突出地鐵輕便 、 快捷的形象 。44 城市軌道交通研究 2000年 3 屏蔽門系統(tǒng)建設和實際運營過程中出現(xiàn)的主要問題 新加坡和香港地鐵

12、屏蔽門系統(tǒng)通過實際運營 也發(fā)現(xiàn)了以下的一些問題 :(1 香港地鐵屏蔽門與站臺之間的絕緣電阻值 在初次安裝后的測試中不能達標 , 主要原因是土建 施工的問題 ; 而新加坡地鐵則在施工中采取先將站 臺結構板打磨得非常平整 、 光滑后 , 再鋪上絕緣材 料板 , 這樣就避免了土建施工后其中的鐵絲刺穿絕 緣材料而失去絕緣效果的現(xiàn)象 。(2 的出現(xiàn)了 DC U 。法維萊 。實際上通過分 析可以發(fā)現(xiàn)應該是硬件問題 , 原因是香港地鐵屏蔽 門系統(tǒng)在正式投人運營前經過 W orks and offsite testing 、 Site T ests 、 Pre -commissioning 、 C ommis

13、sioning 、 Performance tests Integrated tests 、 T est running &T ests on com pletion 等 , 因此不可能是軟件設計的問題 , 只能是 DC U 本身的可靠性有問題 , 進而影響了屏蔽 門系統(tǒng)的可靠性 。(3 在屏蔽門的連續(xù)開關測試過程中 , 框架變 形問題出現(xiàn)最多 。4 對國內地鐵屏蔽門系統(tǒng)設置的探討考慮到我國國民經濟的發(fā)展情況和國務院提 出的地鐵設備國產化的要求 , 因此屏蔽門系統(tǒng)很有 必要在南方城市地鐵中應用 , 以滿足安全 、 節(jié)能 、 舒 適 、 實用和可靠的要求 。 對此筆者有以下建議 :(1

14、國內地鐵屏蔽門系統(tǒng)宜采用下部支撐 , 支 撐點可放在站臺上 , 其優(yōu)點是造價便宜 , 缺點是不 如懸吊式美觀 。(2 屏蔽門玻璃的偏離量建議取 ±15mm (香 港新機場線取為 ±10mm , 標準較高 。(3 除了 DC U 及門操作器必須進口外 , 其他部分均可實現(xiàn)國產化 , 國產化率可達 80%。(4 建議在項目實施時 , , 。如曼谷 、 新加 。, 電壓宜采 V , 這樣電流可取較小值 , 使用起來更方便 。(6 屏蔽門門框采用不銹鋼或鋁合金 , 其選用 的絕緣材料將不同 。(7 建議采用鋁合金 , 可使屏蔽門重量減輕 。 (8 參照香港新機場線的施工計劃 , 屏

15、蔽門的 制造時間為 6個月 (與站臺長度 、 數(shù)量有關 , 其安 裝 、 測試和調試的時間為 12個月 ; 對于東涌線 , 每 個站臺屏蔽門的安裝 、 測試和調試時間為 810個 星期 , 其計算前提是 , 安裝人員為 15個熟練工人 , 其中機械工人 10個 , 電工 5個 。(9 可不設 PS A (站臺報警值班室 及 EE D (緊 急疏散門 。(10 建議國家重視開發(fā)和引進屏蔽門系統(tǒng)的設計 、 制造 、 測試技術 , 并逐漸形成一個新興的機電 一體化行業(yè) , 完善行業(yè)標準 , 使之規(guī)范化 , 從而填補 我國在這方面的空白 , 更好地服務于將來城市軌道 交通事業(yè)的建設和發(fā)展 。The A

16、pplication of the Screened Door System in Metro LinesLiu Chengdong(Designing Institute of G uangzhou Metro C orporation , G uangzhou 510010Abstract With an introduction to the developement of platform screened door system in the w orld , the author makes an objective analysis of s ome representative s