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1、哈 尔 滨 铁 道 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文题 目：姓 名：专业班级：指导教师 城市轨道交通学院 2102年5月10日 目 录摘 要3前 言4第1章 屏蔽门系统概述51.1 屏蔽门系统定义51.2 屏蔽门系统的类型51.3 屏蔽门系统的门体结构5第2章 屏蔽门系统特点及运行模式分析122.1 屏蔽门系统的特点122.2 屏蔽门系统的运行模式15 第3章 屏蔽门系统国内外应用概况163.1 屏蔽门系统在国内外已运营线路上的应用举例173.2 屏蔽门系统在广州地铁的应用概况18第4章 屏蔽门系统在地铁中的应用前景234.1 屏蔽门系统在地铁中的发展趋势234.2 财务盈利能力分析23
2、4.3 社会经济效益评价234.4 结论25第5章 屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用建议25结 束 语25致 谢26参考文献27屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用摘 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
3、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。从文章的第三部分开始，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 前 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
4、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Portdown 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
5、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。第1章 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。1.2 屏蔽门系统的类型屏蔽门可以大致分为以下两种类型：1.2.1 全封闭式屏蔽门它是一道自上而下的玻璃隔离墙和活动门，沿着车站站台边缘和两端头设置，能把站台候车区与列车进站停靠区完
6、全隔离。这种屏蔽门系统的主要功能是增加安全性、节约能耗以及降低噪音等。1.2.2半封闭式屏蔽门它是一道上不封顶的玻璃隔离墙和活动门或不锈钢篱笆门。与全封闭式相比，安装位置基本相同，但结构简单，高度低，空气可以通过屏蔽门上部流通，造价也低。它主要是起一种隔离的作用，提高站台候车乘客的安全，同时它也还能起到一定的降噪作用。1.3屏蔽门系统的门体结构1.3.1 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
7、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。
8、(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
9、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。(6) 应急门应急门(EED)由应急门板、门框、闭门器、推杆锁等组
10、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。(7) 端门端门(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
11、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。1.3.2 门载荷设计要求滑动门、固定门、应急门、端门的门扇及其配件均能承受列车活塞风压土1000N/m2.隧道通风系统风压1500N/m2、乘客挤压力SOON/m2和冲击力1500N/m2.门体受力变形的两种主要载荷类型:首要载荷 A=SL+PL+FL次要载荷 B=S L+PL静载荷 SL=1500N/m2挤压载荷 PL=SOON/m2(结构无屈服变形)疲劳载荷 FL=1000N/m2(每年500,00
12、0次)在上述两 种载荷情况作用下，门体的总变形量不大于12mm.1.3.3 门机驱动系统门机驱动系统由电机及减速箱、传动装置组成。(1) 电机及减速箱门机采用无刷直流电机，电机轴与减速箱直联，减速箱采用蜗轮蜗杆传动，减速箱输出轴装有传动齿轮。(2) 传动装置传动装置由驱动皮带和门悬挂设备组成.皮带传动采用正向啮合驱动，保证两扇门运动同步、稳定.采用重型皮带传动装置，更好地调节皮带张紧力，消除皮带打滑.滑动门由滚轮悬挂在J形截面不锈钢轨道中运行，整个运动过程中，滑动门保持在一个恒定的水平，使其平稳运行，减小摩擦力。1.3.4 供电电源供电电源 包括驱动电源UPS、控制电源UPS,驱动电源屏PDP
13、、控制电源变压器及门单元就地供电单元LPSU组成。(1) 驱动电源UPS驱动电源UPS由UPS和蓄电池组组成.驱动电源 UPS能够为60个门控单元提供30分钟的静止载荷，让60个滑动门完成一次开/关门循环.具有电源功率校正系统，能消除反馈到配电系统的谐波.UPS自带间歇式充电器，可以对电池进行稳压和限流监控，保证对蓄电池的均充、浮充控制.彩色液晶屏显示UPS的各种测量、诊断、状态指示，存储并显示时间记录信息，把故障信号传送到PEDC，并在PMP上显示及报警。(2) 控制电源UPS控制电源UPS由UPS和蓄电池组组成.采用双重在线式不间断电源，蓄电池容量能保证CIP, DUC, LCU和PMP持
14、续工作半小时;监视电源装置的输出电压与电流及正常运行和故障状态;对电池进行自动监控和放电测试.显示盘上主要有进线电源故障、蓄电池故障、受馈电路断路故障及对地绝缘下降等信号灯，使监控工作更直观;把故障的信号传送到PEDC，并在PMP上显示。(3) 驱动电源屏PDP驱动电源屏PDP由隔离变压器和断路器组成.每侧屏蔽门分为5路馈出，电缆按照逻辑顺序配电给LPUS，并通过LPUS向DCU供电，因此单一供电电路故障只会影响该节车厢中的一个车门和与其相对应的屏蔽门单元。1.3.5 屏蔽门控制系统组成屏蔽门控制系统由中央接口盘(CIP)、单元控制器(PEDC )、门控单元(DCU)、就地控制盘(LCU)、站
15、台监控亭远方报警盘(PMP) 等组成。(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),2 20V/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
16、.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
17、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;
18、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安装在列车出站端，列车正常停车时与驾驶室的位置相对应.每侧屏蔽门设置I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
19、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
20、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)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
21、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。第2章 屏蔽门系统特点及运行模式分析2.1 屏蔽门系统的特点2.1.1 优点(1) 有助于提商列车运行安全随着轨道交通将成为广大市民主要出行方式，越来越多的人将拥向地铁车站。地铁列车在隧道内运行时会产生强烈的活
22、塞效应，当列车进人站台时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，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意外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次作出开闭动作，这样有效地减少了车门挟人、挟物的事故。如广州地铁二号线安装的屏蔽门，是全国第一套地铁屏蔽门系统，也是目前世界上最先进的第三代屏蔽门系统，它采用了高科技和人性化技术，技术水平已超过目前香港、巴黎和伦敦等地铁使用的屏蔽门系统。
23、广州地铁二号线自开通运营以来，没有发生一起乘客跳轨或落轨的安全事故。而上海地铁因没有安置屏蔽门系统，致使乘客意外进人轨道而发生的事故已达40多起，死亡人数超过20人。(2) 节省能源，降低运营成本为了保证人员夏天乘坐地铁的舒适度，在地下车站设置了保证空气凉爽的冷水机组(类似于中央空调系统)，能源消耗巨大。地铁运行时，隧道产生的活塞风，大大加快了地下车站的能源散失，电耗成为列车运营当中的一项极大的能源支出。如果设置了屏蔽门系统，就能避免隧道活塞风的影响，能量损失将显著降低，因此这是一项非常重要的节能措施。以上海轨道交通一号线、二号线普通规模的地下车站为例，因为未设屏蔽门为了保证人体舒适度，二号线
24、采用冷水机组系统，造价为1300万元/站，环控用电量为44万kwh/月;地铁一号线设计时预留了屏蔽门安装预埋件，冷水机组按考虑屏蔽门系统的情况设置，如果安装屏蔽门，一号线普通地下车站的屏蔽门造价约为820万元/站，冷水机组设备造价为860万元/站，即每站用于环控的投资为1680万元，但耗电量降为27kwh/月。安装屏蔽门系统比不安装屏蔽门系统增加投资为1680-1300=380万元/站，但耗电量节省为44-27=17 kwh明，按目前用电价格0.63元/kwh计算，增加的投资如果用于二号线地下车站的耗电维持时间仅为3800000/( 170000*0.63)-35个月。显而易见，通过以上的比较
25、设置屏蔽门系统将大大节省运营的成本。(3) 利用气流导向.减少事故损失地下区间内与列车运营有关的线路层层叠叠，强弱电管线交叉穿插，隧道内防火成为保证列车安全运行的一项重要工作。安装了屏蔽门系统后，如果隧道内突发火灾，我们就可以利用活塞风人为地给火灾增加导向，为救援提供方便，将事故损失降到最低状态。(4) 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。在日本由于人力资源成本较高，东京地铁南北线安装屏蔽门就是出于此种考虑，大大节省了人工成本。(5) 环保列车行驶时会产生噪声。安装全封闭式屏蔽门系统之后，在站台和轨道之间形成了一个隔音
26、屏障，大大降低了地铁候车区域中的噪声，能够降低约20dB(A)一25dB(A)。安装半封闭式屏蔽门，也能减少噪声约lOdB(A)一15dB(A)，同时还可以把活塞风从隧道中带来的垃圾和灰尘拒之于屏蔽门外，使候车区域保持良好的卫生环境。(6) 不会减少候车面积由于安装屏蔽门系统只需要25cm一30cm的宽度，而在没有屏蔽门系统的车站，乘客候车的安全线距站台边缘的距离有50 cm一60cm，因此安装屏蔽门后不会影响车站的有效候车面积。2.1.2 缺点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
27、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，无法。收回设备投资;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类屏蔽门能够节能，而对
28、于北方城市这种情况就不太需要。北方不宜设置第一种形式的屏蔽门，如果确有必要安装，可考虑选择半高式屏蔽门(上部不封顶)。据了解，站台的半高式屏蔽门系统在地铁单个站台的造价为600万元，轻轨站台为400万元，仅为国际同类产品造价的1/3单个站台节省200万一300多万元人民币，一条轨道交通线路将直接节省投资几千万元人民币;其次，维护成本明显低于全封闭屏蔽门系统，同时也不影响现有的广告发布设备收入。半封闭屏蔽门系统的优势明显大于屏蔽门系统，值得在国内轨道交通建设项目上大力推广。2.2 屏蔽门系统的运行模式2.2.1 正常运行模式(系统级控制)系统级控制为正常运行模式，用于在系统正常情况下，列车到站并
29、且停在允许的误差范围内时，屏蔽门接受ATC(列车自动控制系统)指令自动控制或经列车司机确认后控制活动门的开、关。(1)开门操作当列车停站，信号系统确认列车停止位置在允许的范围内时，发出开门指令，信号系统通过屏蔽门主控机(PSC )发出开门指令，门机控制器(DCU)接收到开门命令后，执行解锁、开门等顺序操作。(2)关门操作当列车离站时，信号系统通过PSC向DCU发出关门命令。DCU接收到关门命令后，执行关门、闭锁等顺序操作。在所有屏蔽门关闭后，PSC向信号系统发出所有屏蔽门关闭并锁闭的信号，允许列车离站。2.2.2 非正常运行模式(站台级控制)当系统级控制不能正常运行时，如列车停位不准确、信号系
30、统故障、信号系统与屏蔽门系统通信中断、屏蔽门系统故障等非正常情况下，司机可通过站台端头控制盒(PSL)开关屏蔽门门体，实现屏蔽门的站台级操作。(1) 开门操作列车司机先打开PSL上的钥匙开关，然后操作PSL的开门按钮，发出开门命令，DCU接收到开门命令后，执行解锁、开门等顺序操作。(2) 关门操作由司机操作PSL的关门按钮，发出关门命令，DCU接收到关门命令后，执行关门、解锁等顺序操作。在所有屏蔽门关闭后，PSL向信号系统发出所有屏蔽门关闭并锁闭的信号，允许列车离站。(3) 屏蔽门关闭后无法发车当所有屏蔽门关闭，但信号系统仍然不能确认而不能发车时，由列车司机先打开PSL上的钥匙开关，然后操作P
31、SL上的屏蔽门(PSD)互锁解除钥匙开关，发出强制发车信号，允许列车离站。2.2.3 紧急运行模式(手动操作)当正常运行模式(系统级控制)、非正常运行模式(站台级控制)均不能操作屏蔽门时;在站台侧，由站台工作人员用钥匙打开活动门;在轨道侧，由司机通过车内广播通知乘客使用活动门上的手动解锁把手自行开启屏蔽门。在紧急运行模式下，如隧道内或者站台发生火灾等情况下，可由车站值班员操作车控室内PSA控制按钮或经授权后通过电话和广播通知站台值班员操作PSL对活动门进行开供控制。以上控制方式中，手动控制优先于电动控制，站台端头控制优先于自动控制或列车司机室控制。第3章 屏蔽门系统国内外应用概况新加坡于198
32、8年在NEL地铁线上成功安装了世界上第一套全封闭式屏蔽门系统。当时主要考虑了经济与安全等以下几个因素:(1) 充分考虑了乘客乘车的安全性。(2) 为了节约能源。由于新加坡常年气候炎热，空调运行费用在地铁运行成本中占较大比重，安装屏蔽门系统后其空调节能效率达到50%左右。(3) 既有较高的可靠性，又满足了地铁的运营需要。在新加坡地铁第一个装设了屏蔽门系统后，世界许多国家不少城市如伦敦、吉隆坡、曼谷、香港地铁等，为了增加地铁乘客的安全，也纷纷采用了屏蔽门这一系统，取得了良好的运行效果。在保证乘客安全的前提下，为了降低地铁的运营管理成本，日本在东京地铁南北线和东京多摩线上安装了半封闭式屏蔽门。在东京
33、地铁南北线上，站台几乎都设在400m一500m半径的曲线上，这样从车头或车尾都无法看到列车全长，如果采用站务人员人工监视列车的方法就必须增加车站工作人员。设置了屏蔽门之后，站台上无需站务人员维持秩序，只需司机一人操作就可保证安全，减少了站台上的工作人员，降低了地铁的运营成本。3.1 屏蔽门系统在国内外已运营线路上的应用举例香港地下铁机场线 Faiveley HK Ltd上悬式已完成将军澳线 Nissho IwaiNabco Consortium上悬式已完成荃湾线 KABA上悬式旧线加装中香港九广铁路西铁线 Nissho IwaiNabco Consortium上悬式已完成东铁马安山线 上悬式施
34、工中新加坡地铁地铁捷运 Westinghouse下支撑式已完成Circle Line Westinghouse下支撑式施工中Marina Line Westinghouse下支撑式施工中英国地铁 Jubilee LineWestinghouse 下支撑式已完成法国地铁14号线 Faiveley 下支撑式已完成广州地铁2号线 广州奥的斯（OTIS）/Westinghouse下支撑式已完成广州地铁3号线 深圳方大集团/Faiveley下支撑式设计中广州地铁1号线加装工程 深圳方大集团/Faiveley设计中深圳地铁首期工程 广州奥的斯（OTIS）/Westinghouse下支撑式接近完成3.2 屏
35、蔽门系统在广州地铁的应用概况屏蔽门系统在广州地铁2号线的实际应用3.2.1 屏蔽门系统的整体功能(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。端门主要用作站务人员出人站台公共区与非公共区的通道，紧急情况下也可
36、用作乘客疏散通道.(2) 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问隙不透光。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
37、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。(3) 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;井且屏蔽门系统动作次数比较频繁，每年运行365大，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(MCB动来衡量(n(. C.,)=系统所有门单元动作总次数故障次数)。n(MCne)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
38、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(-u 1)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，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。3.2.2 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
39、造成在屏蔽门的站台侧卜j轨道侧存在静态压差;列车进人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70km/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应该在设计时进行相应考虑。所以一个真正适合在地
40、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
41、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。3.2.3 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饭金属件。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5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
42、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(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品间腐蚀及应力腐蚀。其中的304L,国内牌号为000rl8Ni10，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
43、各项机械性能指标均优于.D31,所以，采用刷纹不锈钢就一次解决了美观与防腐的问题.3.2.4 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EMC狱机电设备监控系统)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
44、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:当列车进人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
45、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ENICS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，还可以通过其白身固有的串口进行故障信息的卜载。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
46、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，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决及最方便的手段打开屏蔽门，以免发生事故。3.2.5 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5.5s一7.5，内完成开/关门一个周期，响应精度10.1s。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10i
47、，在关门行程中的最后100 mm不能超过1其运动速度曲线在整个关门过程，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匕轮转矩(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口标运行曲线。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Zm，那么每扇门体在35内就必须完成loom 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。第4章
