1、 中国矿业大学力学与建筑工程学院20122013 学年度第二学期地铁与轻轨课程报告学 号：11124713班 级：中国语言文学类 2012-3 班姓 名：周 恋力学与建筑工程学院教学管理办公室成 绩评卷人日 期中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用（中国矿业大学文学与法政学院中国语言文学类 2012-3 班 周 恋）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
2、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。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。关键词：地下轨道建筑；城市轨道交通；屏蔽门系统；应用；安全 前 言据悉徐州市将于 2015 年开始着手修建地下
3、铁道，然而地铁建设是一个复杂的系统工程，它影响着城市未来的各个方面，是城市重要的有机组成部分，同中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告时也能提升徐州城市的综合竞争力。作为一种绿色的交通方式，能够减少能耗和对城市的污染，改善城市环境；作为一种准点、安全的交通方式，能够缓解城市交通拥堵，更好的为居民出行提供便捷的服务；作为一项重大基础设施建设，能够带动一大批相关产业的发展，促进新的经济增长点，为社会提供大量的就业岗位。 抓好地铁项目建设，要认真做到“七个要”：一要安全。最重要的是施工安全。目前地铁施工保持了零轻伤、零死亡、零质量工程事故、工程验收合格率 100%的好
4、成绩，要研究保持好这个成绩。要了解并吸取外地地铁施工安全事故的教训，深入研究，加强教育，避免类似安全事故；相关部门要履行好对地铁项目安全监管的职责。快捷舒适、占用土地资源少、客运量大、能耗量小、污染度低、安全性能高等,这一新兴交通方式在我国大中城市的建设过程中受到越来越多的重视,并得到更加广泛的应用。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 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
5、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
6、要的作用。中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告第 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
7、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.支撑中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告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.
8、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。(3) 顶箱顶箱由站台侧不锈钢固定板铰
9、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
10、;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) 应急门中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告应急门(EED)由
11、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。(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
12、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。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
13、 FL=1000N/m2(每年 500,000 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。中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告(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
14、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、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
15、，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，
16、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)、站台监控亭远方报警盘(PMP) 等组成。中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告(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 2
17、0V/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
18、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
19、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
20、(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/禁止中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告双位开关、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
21、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
22、)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记录;PMP 上的指示灯与液晶显示器同步显示各
23、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塞效应，当列车进人站台
24、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中国矿业大学力学与建筑工程学院屏蔽门在城市轨道交通系统中的应用课程报告屏蔽门，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
25、超过目前香港、巴黎和伦敦等地铁使用的屏蔽门系统。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
26、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
27、维持时间仅为 3800000/( 170000*0.63)-35 个月。显而易见，通过以上的比较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)，
