地铁屏蔽门设计 论文.doc

地铁屏蔽门设计目 录摘 要1Abstract2引 言31屏蔽门系统概述41.1屏蔽门系统定义41.2屏蔽门系统概述41.3屏蔽门控制系统设备51.4屏蔽门系统的门体结构71.4.1门体结构组成71.4.2门本体结构功能要求101.5屏蔽门系统的整体功能101.5.1屏蔽门功能门的组成101.5.2屏蔽门材质的选择121.5.3屏蔽门的控制系统131.5.4地铁屏蔽门供电系统141.5.5屏蔽门系统的执行电机162屏蔽门系统特点及运行模式182.1屏蔽门系统的特点182.2屏蔽门系统的运行模式202.2.1正常运行模式(系统级控制)202.2.2非正常运行模式(站台级控制)212.2.3紧急运行模式(手动操作)213屏蔽门与信号的关系233.1屏蔽门与信号连锁的关系233.2屏蔽门联动系统与信号的关系243.2.1屏蔽门联动系统与信号组成243.2.2屏蔽门联动系统与信号的功能关系254屏蔽门系统国内外应用与发展前景274.1屏蔽门在国内外的应用274.2屏蔽门系统在地铁中的发展趋势284.2.1财务盈利能力分析294.2.2社会经济效益评价295屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用建议31结 论32致 谢33参考文献34地铁屏蔽门设计摘 要在以人为本的现代社会中，城市轨道交通的服务水平需要不断地提高。对乘客安全、车站环境、节能等方面的要求也在相应的不断提高。屏蔽门系统正是因为城市轨道交通的这些需要而产生的。屏蔽门系统是设置在城市轨道交通车站站台边缘的一种安全装置。它将列车与车站站台候车区域隔离开来，在列车到达和出发时可自动开启和关闭，为乘客营造了一个安全、舒适的候车环境。本文从屏蔽门系统的基本定义和结构开始，首先在文章的第一部分对屏蔽门系统进行了介绍，包括屏蔽门系统的定义、类型和门体结构。接下来，文章在第二部分介绍了屏蔽门系统的特点和运行模式。通过一系列概念和分类的介绍，使读者对屏蔽门系统有了一定的认识。从文章的第四部分开始，我们重点讲述了屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用。首先，我们通过举例介绍了屏蔽门系统目前在国内外应用情况。然后又详细的介绍了屏蔽门系统在广州地铁中的应用情况。文章的第四部分对屏蔽门系统以后的应用前景进行了展望和分析。最后，我们还通过分析，对屏蔽门在城市轨道交通中的应用提出了几点建议。关键字：城市轨道交通；屏蔽门系统；应用；安全论文类型：应用研究AbstractIn the humanist modern society, the service level of the city track transportation needs unceasingly to enhance. To aspect the passenger safety, station environment, energy conservation request also in corresponding unceasing enhancement. The platform screen door system is precisely produces because of the need of the city track transportation. The platform screen door is a safety device system which is establishes in the platform edge of the city track transportation station. It isolates the train and the passenger who is waiting on station platform, when the train arrives the door may automatically open and close, and apply a security comfortably environment for the passenger. This article starts from the basic definition and the structure of the platform screen door system , and introduced the platform screen door system , including the definition, type and gate body structure. Receives, the article introduced the platform screen door system characteristic and the movement pattern in the second part. We through a series of introductions, caused the reader to shield the gate system to have the basic understanding. From the third part of article , we narrated the platform screen door system of the city track transportation application with emphasis. First, we through give an example to introduce the platform screen door system at present in the domestic and foreign applications situation. The article detailed introduction shield gate system in Guangzhou subway application situation. The fourth part of the article, we introduced the future of the platform screen door system. Finally, we also through the analysis, to shielded the gate to put forward several proposals in city track transportation application. Keywords: platform screen door; the city railway transportation; application; safety引 言屏蔽门系统是上世纪80年代出现的应用在城市轨道交通中的一种安全装置。它设置于地铁站台边缘，将列车与地铁站台候车区域隔离开来，在列车到达和出发时可自动开启和关闭，为乘客营造了一个安全、舒适的候车环境。1981 年在日本大阪Putdown 线路中采用了半封闭式的安全门系统，主要用来保证在站台上乘客的候车安全。1988年在新加坡NEL 线首次采用了屏蔽门系统，除保证了乘客的安全以外，也取得了明显的节能效果。在国内，香港新机场快线屏蔽门系统是比较成功的一例，其采用的全封闭式屏蔽门系统不仅具备了安全节能的功能，更成功的是屏蔽门系统与整个地铁车站相结合而形成的美妙的装修效果，令人赞叹。地铁作为城市交通工具，其主要功能是减轻地面交通的压力，具有方便、快捷、准时的特点，因此具有一定的客流吸引力。屏蔽门在保护乘客安全、节省环控系统运营能耗、改善站台候车环境等方面都具有明显的效果。我国部分城市的地铁已经安装了或即将安装屏蔽门系统，作为一项新技术的应用，地铁屏蔽门系统在城市轨道交通中发挥了非常重要的作用。1屏蔽门系统概述1.1屏蔽门系统定义屏蔽门系统是应用在城市轨道交通中设置于车站站台边缘的一种安全装置。它将列车与车站站台候车区域隔离开来，在列车到达和出发时可自动开启和关闭，为乘客营造了一个安全、舒适的候车环境。屏蔽门系统是20 世纪80 年代出现的一种先进装置,它设置于地铁站台边缘,将列车与地铁站台候车室(厅)隔离开来，在列车到达和出发时可自动开启和关闭。地铁屏蔽门的安装能为乘客营造一个安全、舒适的候车环境。我国广州地铁和深圳地铁已经安装屏蔽门系统，上海市在个别车站也安装了屏蔽门系统。屏蔽门在车站内平面布置图如图1.1所示。图1.1 屏蔽门在车站内平面布置图1.2屏蔽门系统概述从目前各国设置的屏蔽门系统来看，主要有两种类型。第一类屏蔽门是一道自上而下的玻璃隔墙和活动门，沿着车站站台边缘和两端头设置，把站台乘客候车区与列车进站停靠区域分隔开。这种屏蔽门系统的主要功能是增加安全性、节约能耗以及加强环境保护。第二类屏蔽门系统是一道上不封顶的玻璃隔墙和活动门或不锈钢篱笆门，其安装位置与第一种方式基本相同, 造价比第一种要低。日本东京地铁南北线1和东京多摩线就安装有这种类型的屏蔽门。这种类型的屏蔽门系统比第一种类型屏蔽门相对简单，高度比第一种屏蔽门低矮，空气可以通过屏蔽门上部流通。因新技术应用此它相对第一种屏蔽门来说，主要起了一种隔离作用，提高了站台候车乘客的安全，从此意义上说可以称其为“安全门”。不过它同时也还能起到一定的降噪作用，象东京南北线上的屏蔽门约可降低噪声10 dB。1.3屏蔽门控制系统设备屏蔽门控制系统设备由中央控制盘（PSC）、远程监视设备（PSA）、就地控制盘（PSL）、紧急控制盘（IBP）、门机控制器（DCU）、就地控制盒（LCB）组成。中央控制盘（PSC）是整个屏蔽门控制系统的核心，收集并处理来自各个监控点的控制、状态、事件信息，并将处理后的控制、状态、事件信息传向各个监控点。远程监视设备（PSA）是一个远程监控站，用来监视屏蔽门系统详细的状态信息，同时在紧急情况下提供远程监视设备（PSA）的紧急操作功能。就地控制盒（PSL）是列车驾驶员与屏蔽门系统交互的设备，用于在非正常状态下（比如信号系统故障）或紧急状态下由列车驾驶员实现对屏蔽门的操作。门机控制器（DCU）是现场控制单元，执行来自中央控制盘（PSC）的控制命令，收集来自现场及自身的状态信息，并将此信息传向中央控制盘（PSC）。中央控制盘（PSC）、远程监视设备（PSA）、门机控制器（DCU）通过通讯网络及硬线进行连接，形成一个功能完善的控制及监视系统。(1) 屏蔽门控制子系统站台每侧屏蔽门配置完整的控制子系统(包括PEDC, DCU, LCU, PMP及连接其它系统的接口)，与上下行信号系统配合，分别控制各侧屏蔽门系统内部采用现场总线和硬线两种连接方法。(2) 中央接口盘(CIP)CIP由单元控制器(PEDC)，220V/50V的变压器和外围接口构成每个CIP包含2个PEDC，PE DC分别控制相应的站台屏蔽门。PEDC采用冗余的双微处理器设计，分别作为控制和热备用，具有存放数据和软件的存贮单元，配备手提电脑接口，在PEDC控制板内采用力导向继电器，对信号系统或LCU发出的门控关键信号进行逻辑控制。CIP是整个控制系统的核心单元，控制整个系统的工作过程，实现系统内部信息的收发、采集、汇总和分析，实现与系统内部LCU，PMP，DCU各单元之间和系统外部EMCS(机电设备控制系统)，SIG(信号系统)之间的信息交换.通过CANbus总线监视所有DCU的工作运行状况.PEDC执行来自信号系统或LCU的指令，控制DCU实现相应操作，并向信号系统反馈屏蔽门的状态信息、LCU的操作和状态信息;PEDC发出2种允许信号，分别传递给单、双数门，任何一个信号发生故障，仍有一半的门可自动操作，通过PEDC内设置的编程/调试接口下载、在线或离线调整参数和软件组态，并对各DCU单元重新编程.，发生屏蔽门供电系统故障(包括:电源、驱动电源UPS、控制电源UPS等故障)时，向PMP发送各种报警信号。(3) 控单元(DCU)DCU是滑动门电机的电子控制装置，每个滑动门都配置一个DCU，并安装在顶箱内.DCU内有一个16位控制微机，还有存放数据和软件的存贮单元、自动/旁路/测试转换开关控制输入接口、手动开门/关门按钮控制输入接口、门状态指示灯接口、两路冗余现场总线接口、连接CIP的硬线接口及连接手提电脑的接口.DCU执行PEDC和LCU发出的控制命令.DCU对手动解锁装置进行监控；采集并发送门状态信息及各种故障信息；通过DCU内设置的编程/调试接口在线或离线调整参数和软件组态，进行重新编程和设置参数；通过自动/旁路/测试三位开关的位置控制门的状态(自动时，门正常工作；旁路时，该门从屏蔽门系统中隔离开；测试时，该门从屏蔽门系统中隔离开，并通过就地控制按钮控制开关门)；通过开关门状态指示灯显示滑动门的运动情况(灯点亮时，门正常开启;灯熄灭时，门关闭锁紧；灯闪烁时，门出现故障)。(4) 就地控制盘(LCU)LCU安装在列车出站，列车正常停车时与驾驶室的位置相对应.每侧屏蔽门设置1个LCU，通过硬线接口与CIP连接。LCU盘面上包括LCU操作允许/禁止双位开关、开门按钮指示灯、关门按钮指示灯、SD/EED互锁解除钥匙开关、SD/EED全关闭状态指示灯及指示灯检测按钮。当信号系统对屏蔽门的控制发生故障或CIP故障时，由该LCU对DCU进行控制，通过LCU盘允许/禁止开关动作实现对门系统的控制(允许时，信号系统的指令失效；禁止时，LCU的指令失效)，通过开门(关门)指示灯显示开门(关门)状态(开门指示灯在门开启过程中点亮，所有门完全开启后熄灭；关门指示灯在门关闭过程中点亮，所有门关闭锁紧后熄灭)。SD /BED全关闭指示灯显示关门信号状态(关门信号存在时，灯点亮；关门信号消失时，灯熄灭)。通过SD/EED互锁解除钥匙开关实现SD/EED互锁的解除(当出现门故障时，实施LCU控制，通过SD/EED互锁解除钥匙开关强制发送SD/EED互锁解除信号给PEDC，PEDC再传送到信号系统)。通过指示灯测试按钮测试指示灯是否正常工作。(5) 站台监控亭远方报警盘(PMP)程的微机，具有存放数据和软件的存贮单元、3英寸软盘驱动器、彩色液晶显示屏、键盘、打印设备并口及连接CIP的串行通信接口.盘面上设有开门状态、LCU操作允许状态、SD/EED手动操作状态、SD/EED互锁解除报警、SD/EED关门故障、SD开门故障、现场总线故障、电源故障、声光报警复归按钮等指示灯及指示灯测试按钮。PMP具有远程监视工作站的所有功能：PMP的液晶显示器显示系统当前运行状态，对各种故障信号进行监视报警，并能显示系统历史运行记录；PMP上的指示灯与液晶显示器同步显示各种状态及故障信号;PMP内设的编程/调试接口可下载可调参数、软件及历史运行记录，并对PMP重新编程;PMP可以在线诊断所有控制器的运行情况，对SD/EED互锁解除、SD/EED关门故障、SD/EED开门故障、现场总线故障、顶箱故障、电源故障等站台设置监控亭(PSB)，P MP安装在PSB内，并监视相应屏蔽门的运行.PMP是可编进行报警，并能对开门状态、LCU 操作允许状态、SD/EED手动操作状态、应急门打开状态等信息进行监视。1.4屏蔽门系统的门体结构1.4.1门体结构组成门体结构由支撑结构、门槛、顶箱、滑动门、固定门、应急门和端门组成。(1) 支撑结构支撑结构包括底部支承部件、门梁、立柱、顶部自动伸缩装置等部分支撑结构能够承受屏蔽门的垂直载荷、隧道通风系统产生的风压、列车运行活塞风形成的正负方向水平载荷、乘客挤压力和地震、震动等载荷.底部支承部件分为上下两部分，底部下部构件表面通过绝缘镀层处理，采用绝缘安装，使屏蔽门与建筑结构绝缘，底部上下部分采用椭圆形孔连接，实现前后方向的调整；与底部预埋槽钢配合，实现纵向调整。顶部自动伸缩装置与立柱连接，实现高度方向士30mm的调整，通过顶部方形垫板上的弧形孔和预埋件的纵向导槽实现前后左右的位置调整。(2)门槛门槛是地下铁道站台屏蔽门系统必不可少的部分，屏蔽门系统需要门槛与土建结构相连，与站台构成一个整体，双扇滑动门底部的导靴与门槛配合在一起能达到更好的密封效果，并且能给屏蔽门的移动起导向作用。门槛包括固定门门槛和活动门门槛。固定门门槛承受固定门的垂直载荷，活动门门槛承受乘客载荷。门槛采用不锈钢材料，表面设有防滑齿形槽，提高门槛的耐磨性和防滑性。门槛结构中有滑动导槽，与滑动门配合。导槽底部有直通孔，导槽内的杂物和灰尘可以下落。(3) 顶箱顶箱由站台侧不锈钢固定板铰接、不锈钢盖板和后盖板等组成。顶箱内设有门驱动系统、锁紧和解锁装置、门控单元、配电端子箱、导轨及顶梁等部件。顶箱可以承受各种水平载荷。顶箱前盖板上设有门锁，盖板周边有可压缩橡胶密封条，当盖板关闭紧锁时，形成完整的密封箱体，有效地降低噪声。(4) 滑动门滑动门(SD)由门玻璃、门框、门吊挂连接板、导靴、门榜相交密封条、手动解锁装置等组成。正常运行时，滑动门是乘客上下车的通道，也是车站隧道内发生火灾或故障时，列车到站后乘客的疏散通道。滑动门上部的吊挂连接板与门机的吊挂板连接，下部装有导靴，两扇滑动门靠近中心处装有橡胶密封条，站台侧1.8 米高处有手动解锁的钥匙孔。滑动门设有锁紧装置和手动解锁装置；滑动门关闭后，锁紧装置可以防止门由于外力作用被打开；采用开门把手或钥匙手动释放解锁装置可将门打开。滑动门能满足系统级控制、站台级控制和手动操作要求，手动操作为优先级。当系统级、站台级控制失败时，乘客可从导轨侧使用开门把手将门打开，站台工作人员也可以用钥匙进行手动操作。(5) 固定门固定门(FSD)由门玻璃和铝制门框等组成。固定门是把车站与列车隧道隔离的屏障之一所有固定门处在同一水平面内，从站台看不到支撑固定门的铝制门框，固定门门框插入立柱上的方形孔，门框和支承柱之间有橡胶垫，可有效降低振动。固定门主要就是起到隔离站台与轨行区侧的作用，固定门的结构比双扇滑动门结构简单，固定门只需要门框、防踢板和玻璃门板，固定门没有手动解锁机构、防站坡、导靴、密封条和吊轮组件等。为了将固定门固定在双扇滑动门单元的架体上，在固定门的顶部装有固定板，通过架体上的下横梁将其固定在双扇滑动门的架体上，固定门底部与门槛固接，双侧一侧与立柱连接，另一侧与固定门装饰柱连接，从而将整个固定门固定在相应的位置上，防止受载后被推离原来位置造成危险。(6) 应急门应急门(EED)由应急门板、门框、闭门器、推杆锁等组成。应急门是列车进站停车后，列车门无法对准滑动门时，至少有一道应急门对准列车门作为疏散乘客的通道.在应急门的中部装有手动推杆解锁装置，应急门不会因列车活塞风压、隧道通风系统风压影响而自动开启.在导轨侧，乘客只能推压推杆，推杆带动门框内的解锁机构，松开应急门上下的门将门打开；在站台侧，站台工作人员也可以用钥匙打开应急门。门框的上部装有闭门器，保证应急门在手动开启后能够自动关闭。应急疏散门单元中的应急门与端门都不需要动力源来带动，它们都只能靠手动解锁的方式来打开，都可以将门平推至90的位置。一般情况下，应急疏散门是用来避免停车故障或其他故障导致列车无法停靠在站台正常位置，端门是乘务人员，站台工作人员和司机的出入通道，当出现紧急事故时，也可以作为乘客的逃生通道。应急疏散门单元设计。应急疏散门单元与双扇滑动门单元有很多一样的结构，如立柱、双扇滑动门固定门、门槛、顶箱等等。不一样的是应急疏散门单元在双扇滑动门的一个固定门安装位置安装一扇应急疏散门。而对于应急疏散门的安装要视站台具体情况和列车编组形式来定。从理论上来说应急疏散门安装的越多对屏蔽门系统的安全是越高的，因为应急疏散门越多，则出现紧急事故时乘客的逃生通道也越多，但过多的应急疏散门会影响到整个屏蔽门系统的密封性，因为应急疏散门的密封性要远小于固定门的密封性能，因此到目前为止，一般站台都安装不超过5扇应急疏散门。对于门体及双扇滑动门的手动解锁等都可以参照双扇滑动门的分析过程，而对于应急疏散门的设计，门体的设计分析都与双扇滑动门相同，在此不再赘述。而对于应急门的手动解锁机构，在本设计中应急疏散门的解锁方式和端门手动解锁采取相同的方式。(7)端门端门位于车站站台的两端，与端墙连接在一起，主要是用来给列车司机及车站管理人员以及维修人员等的出入，在轨行区侧有手把可以手动解锁，在站台侧站台管理人员可以用钥匙将门打开。端门(PED)由门玻璃、门框、闭门器、P7锁和手动解锁装置等组成.端门是当区间隧道发生火灾或故障时，列车停在隧道内，乘客从列车下到隧道后疏散到站台的通道，也是车站工作人员进出隧道进行维修的通道.在端门的中部装有手动推杆解锁装置，乘客在隧道推压推杆，推杆带动门框内的解锁机构，松开端门上下的门门将门打开；在站台侧，站台工作人员也可以用钥匙打开端门，门框的上部装有闭门器，保证端门在手动开启后能够自动关闭。端门的门框、玻璃门板、顶箱及立柱等的强度等都可以按照双扇滑动门单元的设计与分析。端门是通过安装在门槛及土建结构中的地弹簧来实现旋转开门，这个跟普通的安装有地弹簧的门是一样的，比较容易实现平推至90。故在此主要对端门的手动解锁机构进行分析。端门的解锁机构是利用手把连接锁杆，通过旋转手把带动其转动，从而带动锁杆组成的连杆机构的上下运动来实现解锁。若在站台侧站台工作人员可以利用专用的钥匙来解锁，其解锁过程与在轨行区侧解锁一样。端门的手动解锁机构相对比较简单，因为人一般开锁高度为1.4m，于是手柄的设置高度为1.4m处，门总高和双扇滑动门是一样的，显然处于上端的锁杆要明显短于下端的锁杆，利用杆本身的自重可以实现在开门后的自动回复到原来的位置，即锁死状态。对于端门的解锁力同样不大于75N，在本设计中手动解锁需要克服的力有杆的自重和杆件与锁杆导向块间的摩擦力。杆的自重约为16N，摩擦力约为10N，手动解锁所施加的力不超过40N，这要远远小于设计要求。地铁屏蔽门系统属于车站设备系统之一。它在广州地铁设置的主要目的是：将车站站台公共区与轨行区隔离,简化环控系统，降低车站空调系统的运行能耗；减少列车运行噪音及活塞风对车站站台候车乘客的影响，为乘客提供一个更加舒适、安全的候车环境；防止人员跌落轨道产生意外事故, 为以后地铁车辆的无人驾驶创造条件。屏蔽门系统作为一个机电紧密结合的产品，又工作在地铁这个特殊的工作环境中，所以在选用屏蔽门产品时, 要从其功能、周围环境对其的影响、重要零部件及子系统的性能上进行详细斟酌,力求选出一个高可靠性、技术先进的屏蔽门系统。1.4.2门本体结构功能要求门本体结构总体的功能是起到隔离站台与轨行区以达到安全及节能的目的。而其中的各个单元所起到的作用各不相同：(l)双扇滑动门单元是门本体结构的主体，是门体结构的最主要组成部分，由一道双扇滑动门和其左右相邻固定门组成。其主要功能是保证列车正常运行时乘客的正常上下车，为了保障上下车的安全性，要求双扇滑动门的夹紧力要小于150N;当屏蔽门系统出现故障导致双扇滑动门无法正常开启时，要求能在站台侧及轨行区侧均能打开，且轨行区侧解锁力不大于133N，站台区侧手动解锁力不大于75N。(2)应急疏散门单元是屏蔽门系统中必不可少的组成部分，它主要是为保障安全而设计的，当列车停车失位时，要保证列车至少有一扇车门对准应急疏散门。应急疏散门单元应由一道双扇滑动门、一道固定门和一道应急疏散门组成。(3)端门单元是供列车司机及车站乘务人员出入的通道，同样它也可以作为紧急突发事故的疏散通道，结构上可以与应急疏散门相似。综上所述，双扇滑动门单元是屏蔽门系统的主要构成部分，而应急疏散门单元是双扇滑动门单元结构形式的变换，端门和应急门可以采用同样的结构，故在本论文中着重对双扇滑动门单元及端门结构进行设计与分析。1.5屏蔽门系统的整体功能屏蔽门系统功能：每个车站屏蔽门控制系统均包括两个控制子系统，控制两侧站台屏蔽门。两个控制子系统是独立的，每个子系统中包括主控单元PSC（中央控制盘）、就地控制单元PSL（就地控制盒）、控制回路及门头开关等，系统还配置与其他专业的通讯接口。系统配置完善的网络系统实现屏蔽门的状态监视。系统由现场总线通讯局域网构成总线型监视系统，监控主机可通过该网络与每个DCU（门机控制器）实时通讯，对每个DCU（门机控制器）状态进行显示、查询记录，可对整个监视系统进行参数修改。每侧站台均配置与信号系统、（环境与设备监控）系统、车站紧急控制盘进行通讯的物理接口。站台每侧屏蔽门的控制子系统可接收并响应侧信号系统的控制信号，控制响应侧屏蔽门的开启和关闭。1.5.1屏蔽门功能门的组成屏蔽门功能门一般应由固定门、滑动门、应急门及端门组成。滑动门在数量及位置上的设置应与车辆门一一对应。在两对滑动门之间的屏蔽结构由固定门组成。固定门是不能打开的。应急门是当列车进站的停车误差超过了设计时所考虑的停车误差而列车又刚好不能再进行位置调整时的疏散通道(其中包括列车未完全进站或未完全出站发生的意外情况)。端门设置在站台两端,与靠站台而设的屏蔽门垂直接壤，并与它们一起与设备房外墙构成一个全封闭的屏蔽系统。(1)屏蔽门系统的气密性屏蔽门系统应采取密封措施以防止在屏蔽门两边有压差的情况下气流交换量过大,以提高系统的整体性能。在任何两个功能门之间、门体与顶箱及门槛之间、滑动门上端滑靴两侧与顶箱面板结合处、门体与结构的接口等,都必须考虑静态或动态密封方式进行密封。屏蔽门系统的气密性可以直接反映出整个系统在制造、安装及功能上达到的水平。正常情况下，无论屏蔽门两侧压力差有多大，都不能出现能明显感觉到的气流束。广州地铁2 号线选用的屏蔽门气密性标准，则要求安装完成后的屏蔽门各条间隙不透光。香港新机场线则有具体的数字标准：在屏蔽门两边压差在300 Pa 的情况下，系统不动作的屏蔽区域每小时每平方米面积上泄露量不超过2.74 立方米；而经常动作的屏蔽区域每小时每米长度上的泄露量不超过3. 4立方米。(2)屏蔽门系统动作的故障率屏蔽门布置在站台边缘，是乘客上、下列车时必须动作的设备；并且屏蔽门系统动作次数比较频繁，每年运行365天，每天连续动作20小时，高峰期每2分钟开或关1次。地铁最大特点是准时、快捷。屏蔽门系统的安装不能影响地铁的运营计划或延迟列车在车站的发车时间。所以屏蔽门系统的可靠性是最至关重要的。系统的故障率通常用平均无故障次数(n(MCBF)来衡量(n(MCBF)=系统所有门单元动作总次数/故障次数)。n(MCBF)是反映系统综合性能的重要指标，它的大小与整个系统的设计及制造都有很大关系。像控制系统的信道传输质量、误码率及机械系统的设计及加工水平等。由于屏蔽门系统与列车的运营有紧密的联系，n(MCBF)在可能的情况下要尽量地大。广州地铁2号线首期工程16个车站、34侧站台安装有屏蔽门，每侧站台30个单元，n(MCBF)定为60万次。在运营正常的情况下，大约每天全线的所有屏蔽门会有一次故障，运营部门基本上是可以接受的。香港地铁旧线改造工程共74侧站台，每侧站台38套屏蔽门单元，n(MCBF)为30万次，从系统的角度来讲，其精度及要求要稍高于广州地铁2号线。(3)屏蔽门系统的带载运营屏蔽门的运营环境为地下车站。其所承受荷载主要有三个来源：车站及隧道内设有地铁环控系统所必须的各种风机类负载，因此会造成在屏蔽门的站台侧与轨道侧存在静态压差；列车进入及离开车站时由于列车速度所产生的气流局部压缩及局部真空而造成的活塞风对屏蔽门的风压负载，特别要考虑到列车在有些情况下高速过站所引起的更大负载；候车乘客或意外人群对门体的冲击力及挤压力等。所以，当屏蔽门从被完全安装完毕后开始运营的一刻开始，就一直处在带负载运营状态。系统的梁柱结构(包括门框、立柱、玻璃、门机梁、顶箱面板及门槛)上都承受着大小不同的负载。根据广州地铁2号线地下车站环控设备设置情况再结合土建结构的实际情况，列车过站速度以70 km/ h考虑，作为设计人员或业主，其各种负载类型及大小的考虑情况大致如下表1.1所示。 表1.1 屏蔽门的各种负载情况静态压差隧道通风系统1500N恒定负载时刻存在疲劳负载列车活塞风1000 N交变负载列车进出站时挤压力乘客接触500N短时间偶然性冲击力乘客1000N(1.125高)瞬间偶然性所以，一个真正适合在地铁环境应用的屏蔽门系统，首先应满足地铁环境中荷载的要求。在表1 所示的四类负载作用下，屏蔽门单元的结构框架及门体在强度及刚度上均必须达到一定的要求；玻璃与门框的粘结强度应足够；门体、顶箱面板、立柱在内所有构件上的每一点的弹性变形及残余变形均应满足所规定的挠度要求及残余变形要求。对整个系统而言，受载后屏蔽门结构轨道侧上任何一点都要保证与列车动态包络线之间的安全距离；另外，在结构处于受载状况下，驱动系统及门体上各部件的变形必须保证滑动门的顺利打开，不能因结构受载而影响滑动门的打开速度及改变滑动开门力的大小。对于不同的列车运营速度、不同的环控模式及不同的隧道结构形式，所产生的各类负载就有区别。例如香港新机场线性质为快线,运营最高速度达100 km/ h 以上，所以其各类负载较广州地铁2号线大。1.5.2屏蔽门材质的选择屏蔽门直接面对乘客，是地铁车站占用面积最大、最醒目的设备。因此，对屏蔽门外表的装饰及制造工艺应有严格的要求。屏蔽门材料通常采用铝合金挤压型材外加表面处理或直接使用不锈钢钣金属件。对于铝合金型材，一般采用可热处理的强化型的变形铝合金，具有密度小、强度高、导电性能良好等特点。其中用于挤压为各种规格型材的型号主要是LD31(即6063合金) 。LD31具有中等强度，有良好的塑性和优良的可焊性、抗蚀性,无应力腐蚀裂倾向,可阳极氧化，适合作建筑装饰型材及各种需要良好耐蚀性要求的结构件。如果用LD31制造屏蔽门门体，则要先对其进行阳极氧化处理，然后对其表面进行氟碳喷涂或静电喷涂等防腐措施。它的最大优点是可以根据不同需要来选择所需喷涂的颜色，但也需采用严格的喷涂工艺来保证喷涂的质量及寿命。采用不锈钢材料制作屏蔽门门体，一般采用奥氏体系列不锈钢(如304L、316 等材料)。奥氏体不锈钢的韧性、塑性及工艺性能相对于其它类型不锈钢来说都比较好，且硬度适中，焊接性能较强，表面抗污力强；但在焊接中可能会出现晶间腐蚀，所以要采用较好的焊接工艺来预防或减少晶间腐蚀及应力腐蚀。其中的304L,国内牌号为00Cr18Ni10,抗晶间腐蚀及应力腐蚀性能优越,焊后可不进行热处理,且其室温机械性能,无论硬度、强度或其它各项机械性能指标均优于LD31。所以，采用刷纹不锈钢就一次解决了美观与防腐的问题。1.5.3屏蔽门的控制系统屏蔽门控制系统所采用的网络在其拓扑结构上应是总线型的局域网。其中PSC(中央接口盘, 也称主控机)、PSA (远方操作报警盘)以及每个DCU(门控器)都是挂接在总线上的一个网络结点。其总线结构及网络协议应采用公开、规范的通用形式，以便于完成与EMCS(机电设备监控系统)系统之间的接口。总线型结构的网络可以保证网络上任何一个结点发生故障都不会影响整个网络其它结点的正常运行，并可以通过网络对屏蔽门进行全程控制、运行参数修改、声光报警等功能。屏蔽门控制系统在一些重要的节点及命令上也要采用硬线传输，充分利用其高可靠性及抗干扰性能, 保证整个控制系统的可靠性。像PSC与信号系统、PSC 与PSL (站台端头控制盒)之间,以及屏蔽门的开门、关门命令的发送及反馈，均要采用硬线传输。控制系统至少应该实现系统级、站台级、手动三级控制。其中手动控制优先级最高,系统级最低。其控制模块一般如下：当列车进入车站停靠在允许误差范围内的停车位置时，信号系统会发出一个“ 开门”命令；此开门命令会经过PSC送到每个应该打开的屏蔽门单元的DCU上, 从而控制电机驱动门体做开门动作。当所有ASD(滑动门)/EED(应急门)打开时，DCU会将检测装置检测到的“门已打开”的状态信息经PSC 反馈给信号系统及EMCS系统；当列车要离开车站时，信号系统发出“ 关门”命令至PSC，PSC会将关门命令发送至每个应该关闭的屏蔽门单元的DCU，从而控制电机驱动屏蔽门开始关门。当所有屏蔽门关好以后,DCU会将检测装置检测到的“门已关闭并锁紧”的信号反馈至信号系统及EMCS系统。当信号系统收到关闭并锁紧信号以后,才会发出开车命令。如果在整个控制过程中任何一个屏蔽门单元出现故障, PSC会将DCU及其它设备反馈给它的故障信号发送至PSA进行声光报警,并可将故障信息显示在液晶显示器上或可以通过打印机打印出来，还可以通过其自身固有的串口进行故障信息的下载。当列车、信号以及屏蔽门系统本身出现故障, 导致屏蔽门无法自动打开或关闭,就要运用PSL站台级控制的功能,以节点发送方式使屏蔽门处于理想状态。在每个屏蔽门单元的ASD及EED上, 无论在站台侧还是在轨道侧,均有手动装置可将门打开。在站台侧,站务人员可用专用钥匙进行操作，使门打开；在轨道侧，则设有紧急把手可手动打开屏蔽门，以保证在非常时刻乘客或站务人员以最快及最方便的手段打开屏蔽门，以免发生事故。1.5.4地铁屏蔽门供电系统地铁屏蔽门供电系统主要由驱动电源系统、控制电源系统，站台照明箱3部分组成。屏蔽门供电系统示意图如图1.2所示。图1.2 屏蔽门供电系统示意图驱动电源系统由电池系统、模块化UPS、站台配电系统组成。由UPS为2侧或3侧站台屏蔽门系统提供不间断电力供应。UPS采用台达模块化设计之UPS,，N+1模块化冗余供电方案，具有维护方便、简洁，系统可用性高，整机效率高等特点。电池采用阳光长寿命胶体电池。配电系统采用施耐德开关，内置隔离变压器，输出分路个设有备用分路，供灵活使用。系统功率一般为40-60KVA 左右，主要为地铁站里屏蔽门的驱动马达供电。其功率的大小主要取决于地铁站中屏蔽门个数的多少。驱动马达又直流驱动型也有交流驱动型。驱动电源系统原理图如图1.3所示。图1.3 驱动电源系统原理图控制电源系统由控制系统UPS及隔离变压器、24V直流供配电系统。24V直流供电系统采用中达MCS1800系统，由于交流输入由UPS提供，故系统无需配置蓄电池后备。系统采用每套两个ESR24V/50A整流模块、监控模块以及直流配电分路等组成。控制电源系统容量一般较小，只有几百瓦到几K伏安，主要取决屏蔽门厂家的控制方式。一般，控制系统采用直流供电，电压等级有24V/48V/110V等。控制电源供电系统原理图如图1.4所示。如图1.4 控制电源供电系统原理图虽然控制系统的功率不是很大，但却非常重要，驱动电源和控制电源都采用具有高可用性的DELTA 模块化UPS系统组成N+1冗余不间断供电系统，使得系统具有以下优点：（1）可靠性：电源子系统通过使用已证明具有高可靠性的组件，降低子系统故障概率和有关影响正常运行的随机性；（2）可维护性：各部件模块化设计，维护快捷、简便；（3）绿色高效：UPS系统体积小巧，智能化程度高，绿色高效。另外，屏蔽门供电系统还包括配电系统和灯带照明系统。地铁供电系统中，由于铁轨是导电回路。因此，地铁的供电系统一般需要采用隔离变压器，以便完全隔离地线。在屏蔽门电源系统中，也不例外。地铁供电系统对蓄电池的要求也非常特殊，一般采用胶体电池或比较耐高温且寿命长的电池。对电池的延时要求一般为1小时左右。由于负载时屏蔽门，故其具体延时要求一般为一段时间内屏蔽门能够开关门3-5次。1.5.5屏蔽门系统的执行电机屏蔽门系统的执行电机属于一种短时间周期性动作的设备。根据广州地铁2号线对屏蔽门的要求,它必须在5.5 s7.5s内完成开/ 关门一个周期,响应精度0.1s。而电机在关门阶段一般就必须经过加速、速度保持、减速、低速保持、制动五个阶段。门体在整个关门行程中动能不能超过10J,在关门行程中的最后100 mm 不能超过1J。其运动速度曲线如图1.5所示。 图1.5 屏蔽门运动速度曲线图在整个关门过程,电机一直处于速度不断变化的过程中,所以要求电机要有比较好的调速性能, 而且要快速响应性好、调速精度高。一般应选用执行类直流电机或交流变频调速电机等机械特性好的电机，并且电机应具有比较小的飞轮转矩(GD2)以及较小的传动比,以减小其动态工作特性中的机械时间常数，来获得良好的跟随特性。此外，我们还应对电机运行的过程进行分析并确定目标运行曲线。对拖动过程中电机的启动、运行、制动过程的完成方式及其合理性进行分析，以保证有一个性能良好的门控系统。假设滑动门的关门时间为3s，滑动门开门宽度为2m，那么每扇门体在3s内就必须完成1000mm的行程。在门关闭的过程中,应严格控制门体速度及关门力度,避免因此夹伤乘客;还要充分考虑电机在整个行程中的启动及制动过程。所以，我们要选定一条电机运行曲线, 使得门体的运行平稳、快捷、噪声小、无明显抖动；还要保证门体夹到乘客以后，作用于乘客的夹紧力及动能足够小，以防夹伤乘客。广州地铁2号线屏蔽门系统选用了额定电压为110V的无刷直流电机。此电机呈细长形式，定子内外径比值小，转动惯量低。电机采用16位的微机脉宽调制(PWM)闭环控制，驱动回路采用场效应晶体管(FET)三相星形全桥驱动，可以实现电机的双向四象限运行。用户只要根据需要在DCU中设定电机的目标运行曲线，DCU便会在速度、转矩、工位等各个参数上控制电机按照所设定的曲线参数进行工作。科技在不断地发展，社会文明也在不断发展。屏蔽门系统将会逐渐走入中国的地铁，使地铁的服务水平更上一个档次。也许在将来会出现性能更好的新材料、新技术，会出现性能更好、可靠性更高的部件，屏蔽门系统在各个系统各个部件的选取上将有更好的选择范围。我们只有对系统中每个技术细节进行更认真地研究，才能选出更适合地铁环境的屏蔽门系统。2屏蔽门系统特点及运行模式2.1屏蔽门系统的特点 (1)优点:安全性地铁列车在隧道内运行时产生强烈的活塞效应，这样当列车进入站台时将会给站台候车的乘客带来被活塞风吹吸的危险。装设屏蔽门后，由于站台与隧道空间有屏蔽门隔离开来，只有当列车停靠站台，并且列车门与屏蔽门完全对正时，屏蔽门才同时打开,以便乘客上下车，从而避免了乘客探头张望和随车奔跑的现象，也避免了候车人员及物品跌落站台轨道的危险。另外，屏蔽门上还安装了探测各种障碍物的传感器,一旦有障碍物存在，传感器发出的信息将使屏蔽门再开闭机构动作，这样可有效地减少车门挟人、挟物的事故。社会上还有些悲观人士，他们往往会选择大桥、地铁车站作为其结束生命的场所。安装屏蔽门之后，由于无法方便地进入隧道，他们没有了合适的自杀地点和方法，其中一些自杀倾向不是很严重的人，随着时间的推移，可能就会放弃轻生的念头。屏蔽门的安装既可保障站台内乘客安全候车，也能在一定程度上减少社会上的自杀现象。节能由于地下车站和区间隧道是长条形的地下建筑,除车站的出入口、通风亭和隧道洞口与室外沟通外，基本上与大气隔离,因此需要环控系统来保证乘客安全、舒适和确保设备使用寿命。设置第一种类型屏蔽门系统后，车站空间与列车运行空间完全隔开，避免了大量空调冷气进入隧道，减少了列车刹车时所散发出的热量进入候车区，并减少站台出入口由于列车活塞作用吸入大量新风所形成的冷负荷。这样首先是减少了冷量消耗，达到空调节能的目的，其次是减少空调设备容量，相应地减少了空调机房土建面积与投资。对于常年需要空调系统进行环控的车站，采用第一种类型屏蔽门系统的车站与采用闭式系统的车站的节能效果是不一样的。其中:屏蔽门系统空调估算冷量10 370 kW ，仅为闭式系统估算冷量的36%；环房机房面积较小，约1000m2/站；相应降压变压所,环控电控室面积也可减少约215m2/站；而且全年环控运行能耗较小(约2547万kWh)。就节能来说，还需具体考虑一下地域情况。我国地域辽阔,各地在修建地铁时，各个车站采用的环控方案不尽相同。南方地区以广州为例，年平均气温和年最热平均气温都较高, 土壤温度全年25，日夜温差小，四季变化不明显，因此单纯利用土壤畜冷以及通风排热是不可能的。与广州地理位置相似的还有香港和新加坡都是全年通过空调来进行环控调节。在这些地区安装屏蔽门之后,将能够大量地减少能耗。我国北方地区,以北京为例，夏季日间气温可能高达35以上,但日夜温差大，有可能利用土壤的畜冷来克服白天的高温。因此在该地区可以不采用空调进行环控。在这些地区,安装屏蔽门系统对于节能就没有多大的帮助了。中间地区的气候特点介于两地区之间。如上海地区,可以采用在510月开空调进行环控这些地段的地铁车站安装屏蔽门系统后的节能效果介于南方地区和北方地区之间。降低人工成本在有些乘客不多的车站，安装屏蔽门后，可以减少甚至不需要站台工作人员，这将减少地铁的日常运营管理费用。由于人力资源成本较高，地铁安装屏蔽门就是出于此种考虑，大大节省了人工成本。环保列车行驶时会有噪声产生。安装屏蔽门系统之后，站台屏蔽门在站台和轨道之间形成一个物理屏障，可以大大降低地铁候车站厅中的噪声。这会给乘客提供一个更加舒适安静的候车环境。在那些利用活塞风通风的车站，活塞风经常把轨道上的垃圾和灰尘带至站台，设置屏蔽门后可将垃圾和灰尘拒之于屏蔽门外，使站台能保持一定的舒适度和清洁度。城市形象采用屏蔽门后，乘客们能够舒适、安全地候车, 直接感受到政府对市民的关心，增加市民对政府工作的信任与支持。此外，屏蔽门系统是一种新型装置，自动化程度高，能够增加乘客的安全感，对于塑造国际化大都市的形象也很有帮助。站台屏蔽门系统的缺点首先是投资昂贵，目前一个地铁车站的屏蔽门系统的成本为800多万元人民币，一条线路一般超过1亿元，设备投资过大。其次是屏蔽门系统维护成本很高，一般每个站台年维护费用为造价的10%左右，合人民币约80多万元；站台通透性、舒适性要求不允许在屏蔽门上发布广告；安装屏蔽门系统后，列车排放在隧道内的热量由通风设备强制排出，必须增加通风设备投资；扩大了列车在隧道内行驶时产生的活塞效应，导致机车功率消耗增大。再次是缺少人性化设计，在侧式站台安装屏蔽门系统后会使站台变得狭长，乘客候车时感觉环境有些压抑，站厅舒适性明显下降；在已运营的地铁隧道壁墙上设有的广告箱安装屏。蔽门之后，广告效应下降，影响广告收人。半高式的屏蔽门(又称为安全门)系统与第一类屏蔽门系统相比，最大的优势是造价低。在南方城市安装第一