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第四章屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用建议........................11
总结...............................................................12
参考文献...........................................................13
中文摘要
现代社会强调人在社会生活中的重要意义,城市轨道交通作为人们日常接触到的交通方式,提升其服务质量显得格外重要,同时也要求节约能源、乘车环境、乘客安全等多个方面的水平有所提升。
屏蔽门系统应运而生。
屏蔽门系统距离人们的日常生活并不遥远,其作为安全装置被建设在城市轨道交通的站台边缘,用于隔离候车区和列车。
该系统可以在列车停靠后和驶离前自动打开和关闭,通过这种方式防止不必要的安全事故发生,进而向乘客提供安全的候车区域。
本篇论文大致分为四个部分,第一部分为屏蔽门系统概述,该部分就屏蔽门系统的定义、类别以及结构组成进行了详细的阐述;
第二部分为屏蔽门系统的特点,该部分对屏蔽门系统的优点以及运行方式进行详细说明;
第三部分为屏蔽门系统的未来发展前景,该部分阐明研究本课题的意义;
第四部分为通过分析研究为屏蔽门的实际应用提出意见。
关键词:
地下轨道建筑;
城市轨道交通;
屏蔽门系统;
应用;
安全
Chinesesummary
Modernsocietyemphasizestheimportanceofhumanbeingsinsociallife.Urbanrailtransitisameansofdailycontactwithpeople.Itisparticularlyimportanttoimprovethequalityofitsservices.Atthesametime,italsorequiresenergyconservation,rideenvironment,andpassengersafety.Thelevelhasbeenimproved.Thescreendoorsystemcameintobeing.Thescreendoorsystemisnotfarfrompeople'
sdailylife.Itisbuiltasasafetydeviceontheedgeoftheurbanrailtransitplatformandisusedtoisolatewaitingareasandtrains.Thesystemcanbeautomaticallyturnedonandoffafterthetrainstopsandbeforeleaving,therebypreventingunnecessarysafetyincidentsandprovidingpassengerswithsafewaitingareas.Thispaperisdividedintofourparts.Thefirstpartistheoverviewofthescreendoorsystem.Thedefinition,categoryandstructureofthescreendoorsystemareelaboratedindetail.Thesecondpartisthecharacteristicsofthescreendoorsystem,whichdescribestheadvantagesandoperationofthescreendoorsystemindetail;
Thethirdpartistheprospectofthefuturedevelopmentofscreendoorsystem,whichclarifiesthesignificanceoftheresearch.Thefourthpartputsforwardsomesuggestionsforthepracticalapplicationofscreendoorthroughanalysisandresearch.
Keywords:
Undergroundtrackbuildings;
Urbanrailtransit;
Screendoorsystem;
Application;
safety
前言
地铁建设作为一个极其巨大并且繁琐的工程,对于城市的未来发展有着极其重要的影响,作为城市的重要组成部分,地铁能够提升一个城市综合竞争能力。
徐州市于2015年开始准备建设地下铁路系统。
地铁是一种绿色出行方式,能够减少出行带来的环境污染,进而使城市的环境情况有所改善;
是一种相对准时并且安全的出行方式,为市民提供方便的交通方式的同时,对于城市交通堵塞现象能起到良好的改善作用;
是一项浩大并且关键的基础设施建设,地铁的建设可促使多个相关产业明确良好的发展方向,提供更多的就业机会,带动城市经济发展。
20世纪80年代,为了进一步加大城市交通轨道的安全性城市交通轨道开始应用屏蔽门这一安全装置,屏蔽门系统能够在列车停靠之后对车门的开作出控制,通过这种方式防止不必要的安全事故发生,进而向乘客提供安全的候车区域。
地铁的出现主要是为了缓解地面交通压力。
地铁之所以能吸引大量用户,是因为其与其他城市交通工具相比具有准时、便捷的特点。
屏蔽门系统不但能优化候车环境、保护乘客安全,还能有效节约环控系统的能源消耗情况。
目前,我国大多数城市的地铁站台均已安装或准备安装该系统,屏蔽门系统为维护城市轨道交通安全做出重要贡献。
第1章屏蔽门系统概述
1.1屏蔽门系统定义
该系统主要安装在轨道的站台边缘,主要用于对候车区和列车停靠区进行隔离。
该系统可以在列车停靠后和驶离前自动打开和闭合,通过这种方式防止不必要的安全事故发生,让乘客能够始终处于安全的候车区域中。
1.2屏蔽门系统的类型
屏蔽门系统的类型可大致分为下述两种:
1.2.1全封闭式屏蔽门
停靠区和候车区之间利用全封闭式屏蔽门实现完全分离,主要由端头的从上到下的玻璃隔墙和活动门组成的。
这种屏蔽门系统不仅能够有效的降低噪音,并且还能够让列车运行的安全性得到一定的提高。
1.2.2半封闭式屏蔽门
半封闭式屏蔽门的设置位置与全封闭式类似,但它是仅由下半部分的玻璃隔离墙或不锈钢篱笆门组成。
其与全封闭式相比的显著优势在于利于空气流通,同时结构简单,价格低廉。
主要应用于乘客和列车之间的隔离,同时该屏蔽门还能够对部分噪音进行隔绝。
1.3屏蔽门系统的门体结构
1.3.1门体结构组成
其主要有以下几个部分组成:
(1)支撑结构
基于其不同的支撑作用,该结构又可以被再次细分为顶部自动伸缩装置、支撑部件、立柱以及门梁4个部分。
支撑结构所要承担的压力有:
地铁在运行过程中,隧道通风系统所产生的风压、乘客上下车时所产生的压力、在行驶过程中进出隧道的活塞风水平压力、或自然灾害,如地震等压力。
构成底部支撑部件的两部分构件,其下部构件需要进行表面绝缘处理,用于保证建筑物和屏蔽门之间的完全绝缘,以此让屏蔽门能够实现前后方向的自由调整。
底部的两个小部分通过椭圆孔相连;
实现纵向调整需要通过底部预埋槽钢。
在顶部装有自动伸缩装置令其连接立柱可以使高度在30mm的范围内进行调整,为使其位置可以前后左右的范围内都进行调整,顶部方形垫板上留有弧形孔并且预埋件的纵向导槽。
(2)门槛
门槛分为固定门门槛、活动门门槛两种。
固定门门槛要求能够经受来自固定门的垂直方向的重量,活动门门槛要求能够经受乘客载荷。
门槛通常运用不锈钢材料进行建造,为了提升门槛的防滑性以及耐磨性,门槛表面需具有防滑齿形槽,确保其和滑动门之间能够进行配合,同时底部还必须要留有直通孔,用于垃圾和灰尘的清除。
(3)顶箱
由站台侧不锈钢固定板、后盖板以及不锈钢盖板等,多个部分组合而成。
顶箱内包含屏蔽门的驱动系统、门控单元等多个关键性技术零件。
顶箱要求能够经受多种水平载荷。
顶箱前盖板上安装门锁,盖板周围有可压缩橡胶密封条。
当盖板处于关闭锁紧状态时,可以成为一个完全密封箱体,从而高效减少噪音。
(4)滑动门
滑动门(SD)由门玻璃、门框、手动解锁装置等多个部分构成。
处于正常状态下,滑动门是用于乘客上下车。
而当面对火灾等紧急状况或系统出现故障时,列车在停靠后,滑动门可以为乘客提供安全的诉讼通道。
悬挂在滑动门上部的吊挂连接板和门机吊挂板之间进行连接。
滑动门下部大约高于站台内侧1.8米处安装有能够进行手动接收的钥匙孔,并且滑动门下部还安装了滑道,安全门中间位置用橡胶进行密封。
当滑动门处于关闭状态时,手动解锁装置可以强制开启滑动门,滑动门能够接受的操控层级有占台级,系统级和手动级。
其中最具优先性的为手动操作,站台及操控和系统及操控均无法实现应有的效果时,司机可以指挥乘客在内侧通过开门把手开启滑动门,同时也可以通过站台人员手动解锁的方式开启滑动门。
(5)固定门
由铝制门窗和玻璃构成,其主要作用是分离列车停靠区和候车区。
固定门整体处于同一平面,因其插在立柱上留有的方形孔中,在站台方向不能看到铝制门框。
为减轻多种原因带来的震动,铝制门框与承重柱间安有橡胶垫。
1.3.2屏蔽门控制系统组成
由单元控制器、中央接口盘和门控单元等多个组件共同构成,
(1)屏蔽门控制子系统
主要负责站台两侧屏蔽门的控制,其中包括了PMP、DCU、LCU以及与其他系统相连的多个接口。
令其与上下行信号系统彼此配合,然后以此作为基础对各侧屏蔽门进行分区操作,该系统的电路连线为现场联线和硬线连接。
(2)中央接口盘(CIP)
由220伏和50伏的变压器以及单元控制器和大量外围接口构成。
PEDC其操作方式可以分为热备操作和操作两种,主要用于软件存储和数据保存,配有手提电脑接口,在其内部的控制板上拥有导向继电器,主要负责门控信息和操控信息的发布。
CIP作为控制系统的核心构件,监控系统的总体工作情况,从而对系统的内部信息进行获取和发布、收集、总结和研究;
与系统内部PMP、LCU、DCU等多个不同单元之间以及系统外部SIG(信号系统)、EMCS(机电设备控制系统)之间进行信息互换。
运用CANbus总线监控每个DCU的实际工作运营情况,PEDC负责实施来自信号系统或LCU的命令,操控DCU完成对应动作,并将屏蔽门实际所处的状态和LCU的操作、状态信息回复给信号系统;
PEDC可将2种不同的准许信号分别发送给单、双数门,一旦其中某个信号出现问题,保证一半的屏蔽门依然可以完成自动操作。
运用PEDC内设置的程序或下载调试接口、在线或离线调动参数和软件组态,同时对各DCU单元进行重新编程。
当出现某种屏蔽门供电系统故障时,向PMP发送不同的信号作为警报。
(3)控单元(DCU)
该系统属于滑动门电子装置,安装在滑动门顶箱中。
其中包含有一个16位的微控制机,主要用于开关门按钮操控输入和软件存储以及数据保存,同时还带有多个接口。
DCU可以运行PEDC和LCU发布的控制指令。
DCU通过监视对手动解锁装置,收集并发布屏蔽门的状态信息以及故障信息;
运用DCU内设有的编程/调试接口在线或离线调用参数和软件组态,对其实施重新编程并设置参数;
运用自动/旁路/测试三位开关的不同位置操控屏蔽门的实际状态;
运用开关门状态指示灯表现滑动门的运动情况。
第二章屏蔽门系统的特点
2.1屏蔽门系统的优点
(1)有助于提升列车运行安全
目前轨道交通已变成市民外出时的普遍交通选择,地铁站的候车人员会逐渐增长。
这时列车运行产生的强烈活塞效应可能给人们带来危险,人们可能受到因地铁进站带来的活塞风的吹吸。
设置屏蔽门可以有效解决这一问题,因屏蔽门能有效分离停靠区和候车区,仅在列车停稳并且确保列车门与活动门正好对应后才会打开。
这一装置可以限制乘客伸头探望或奔跑追车的现象,同时还可以防止候车人员或物品落入轨道区域。
与此同时,为了防止车门夹人或物品的现象出现,当屏蔽门上的传感器识别存在障碍物之后,会再次发出指令,打开屏蔽门。
当无识别任何障碍物时,屏蔽门关闭。
广州地铁2号线屏蔽门系统是我国首例屏蔽门系统的应用案例,该系统具有极其特殊的人性化特点和个性化特点,该系统研发技术位于世界领先地位,远超过香港、伦敦等地区现在运用的系统。
从运营至今广州地铁2号线未发生一例乘客跌落轨道的安全事故。
但是上海地铁已发生将近40余次类似事故,死亡人数不少于20人,这种惨剧的发生与未安装屏蔽门系统无法脱离干系。
(2)利用气流导向.减少事故损失
由于地下区域有多种线路重叠交错且与地铁运行线路重叠穿插,想要保证地铁运行安全就要求重点关注隧道内部的防火情况。
屏蔽门系统可以在火灾时,协助活塞风人为引导火向,配合救助,降低事故损失。
(3)降低人工成本
在部分客流量较小的车站,屏蔽门的设置可以极大减少甚至无需工作人员维护秩序,这能降低城市轨道交通的运营成本。
日本东京地铁南北线设置屏蔽门的首要原因就是为减少人工成本为地铁运营带来的经济压力。
(4)环保
地铁运行过程中难免产生噪音。
全封闭式屏蔽门的安装相当于在停靠区和候车区之间建立了隔音屏障。
这能使地铁的运行噪音降低20dB(A)-25dB(A),即便是半封闭式屏蔽门也能降低约10dB(A)-15dB(A)。
与此同时,屏蔽门的安装还能隔离列车运行过程中由于活塞风带来的尘土和垃圾,从而维护候车区的卫生情况。
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)
即屏蔽门系统在正常运行过程中的模式。
该模式适用于系统处于正常状态下,地铁进入站台有限误差停靠范围内时,系统在收到列车自动控制指令之后,对屏蔽门进行控制,或也可以经由司机确认之后,操控活动门的开关情况。
(1)开门操作
地铁进入站台后,信号系统对列车停靠地点进行确认,判定其属于误差准许范围内时,向主控机(PSC)发布开门指令,门机控制器(DCU)在收到命令后,进行解锁、开门等后续工作。
(2)关门操作
系统会发布关闭屏蔽门的指令,确保地铁驶离站台时屏蔽门已经将乘客和轨道之间进行隔离,发出指令之后,相对应的接口接收指令并执行指令。
在确定所有屏蔽门均处于闭合状态后,PSC向信号系统发出信号以证明所有屏蔽门均处于闭合并紧锁的状态,方才准许列车驶离。
2.2.2非正常运行模式(站台级控制)
当列车停靠位置不正确时,屏蔽门系统和信号系统之间的通讯就无法实现正常的运行,列车司机可以通过站台端头控制盒(PSL)对屏蔽门进行直接操作。
控制器开关完成屏蔽门系统站台操作。
(1)开门操作
首先开启PSL,然后按下开门按钮,发布开门指令,屏蔽门系统的duc接收到该指令之后执行相对应的操作。
(2)关门操作
同样利用PSL进行关门指令的发布,屏蔽门系统DCU接到指令之后执行相对应的作业,在确定全部屏蔽门均处于闭合状态后,PSL向信号系统发布相应信号,准许列车驶离车站。
(3)屏蔽门关闭后无法发车
如果信号系统在屏蔽门全部闭合的状态下仍然没有给出列车可以发车的信号,列车司机需利用PSL钥匙开关对PSL屏蔽门系统的互锁进行解除,然后发出发车指令,列车驶离站台。
2.2.3紧急运行模式(手动操作)
如果在上述两种控制状态下,都无法实现屏蔽门的有效操纵,那么站台内的工作人员可以利用钥匙强行开启安装在站台内侧的活动门,如果活动门的开启按钮在轨道内侧,则由司机通过广播指挥乘客解锁位于活动门上的锁把,以此开启屏蔽门。
车站内操作人员在面临火灾等较为紧急的状况下需操纵PSA控制按钮或在已经获得准许的前提条件下,利用广播和电话等方式告知站台操作员完成活动门开关操作。
手动控制可以变更为电动控制,站台端头控制可以由司机或自动控制代替。
第3章屏蔽门系统在地铁中的应用前景
3.1屏蔽门系统在地铁中的发展趋势
屏蔽门系统是为满足地铁发展需求而产生的辅助系统。
目前,屏蔽门系统在世界范围内广泛运用,并且获得了乘客的一致好评。
屏蔽门的安装减少地铁运行过程中不可避免的活塞风带来的危害,营造了一个舒适、整洁、现代化的候车区域。
另一方面,该系统还能有效提升地铁行业的服务水平,为地铁系统逐渐发展成无人驾驶打下坚实基础。
未来建设新路线或修建原有路线时,屏蔽门系统的运用范围将进一步扩大。
目前,全世界约有8个国家的20多条轨道线路已使用或计划采用屏蔽门系统。
随着需求市场的扩大,研发屏蔽门系统的公司也逐渐增多,以Westinghouse为代表的四家外国公司目前已实施过地铁路线屏蔽工程,我国以广州奥的斯为代表的多家公司也开始考虑以此为发展方向。
就目前现状分析可知,屏蔽门系统的技术以及实施经验均满足发展并普及该技术的要求。
在这个背景下,随着经济进一步发展,屏蔽门系统必然因其具有安全性、节能性的特点获得更大的市场。
3.2财务盈利能力分析
依财务现金流量表计算可知,投资回收期为9.39年。
同时,不只建设工程需要现金投入,开始运营后的维护费用也是一笔不小的开销。
而现金流入则包括节约的能源消耗以及人工费用。
3.3社会经济效益评价
以广州地铁1号线安装屏蔽门系统为例,安装屏蔽门系统将对车站运营各项费用都产生影响。
为旧线路补装该系统,预计投资回收期比较长,但是由于这一系统升级能带动地铁的整体服务水平,同时西朗站和坑口站两站在地面上,也安置安全门。
这样的改造并未现实令环控运营成本下降的目的,但是大大提升了乘客的安全性,带来了良好的社会影响。
3.4结论
(1)在地铁站台安置屏蔽门系统对地铁系统的未来发展有益,此工程的开展具有急迫性和必要性。
(2)目前的技术水平可以满足开展此工程的需求。
包括屏蔽门系统、信号系统以及多种其他技术均符合施工条件。
(3)此工程建成后将节约大量能源。
该技术与闭式环控系统相比可以节约30%~50%的运营消耗。
以广州地铁一号线为例进行估算,大约可以节省4000万kW·
h电力资源。
第4章屏蔽门系统在城市轨道交通中的应用建议
(1)屏蔽门系统的安装有助于构建安全、整洁的候车区,有效避免乘客坠入轨道,因此应广泛推广各站台安装该系统。
(2)对于一些处于地面上的站台或轨道交通车站,因其使用开放式环控系统,对候车环境以及温度要求较低,可以安装安全门。
其与屏蔽门系统之间显著的区别时:
安全门只能保护乘客,防止其坠入轨道,缺少屏蔽门节省能源的特点,但是其建设价格仅有屏蔽门的三分之一。
以上海地铁五号线为例,其全程建立安全门系统,高度仅有1.2米。
(3)全封闭门可以让全年进行空调环控的地铁站的经济利益得到一定的保障。
(4)要充分的对屏蔽门建设的过程中,地域环境对其建设的影响作出考虑比如从节约资源的角度来说,南方就更加适用于全封闭式屏蔽门的建立,而北方则是用于半封闭式屏蔽门的建立。
(5)屏蔽门系统的修建需要在地铁线路修建或地铁站修建时同时考虑。
如果后期进行补建一方面修建难度大幅度提升,另一方面也将耗费大量的人力财力。
以上海地铁一号线的重建为例,其改造过程面临极大的困难,且施工时间较长。
总之,屏蔽门虽然具有提升地铁站台的安全性、节约能源、减少噪音等多方面优点,但是其消耗的资金数额较大。
因此我们要充分考虑各个线路以及站点的特点,再决定该站台是否需要安装屏蔽门,以及哪种类型的屏蔽门更符合该站的实际需求,让轨道交通不但具有便捷性,还能提升它的安全性和环保情况。
总结
屏蔽门系统是为了满足城市轨道交通对于节能和安全的需求,而诞生的能协助提升地铁系统服务质量的设备系统。
目前全世界多个国家已开始在城市轨道交通系统中使用这一技术,并因其能维护乘客的安全、打造良好的候车环境使各国乘客对其印象良好。
如今,屏蔽门系统已被广泛的运用于多个国家的城市轨道交通系统,这使人们的出行更加便捷、安全。
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