地铁屏蔽门电源系统方案比较

地铁屏蔽门电源系统方案比较（通用7篇）

地铁屏蔽门电源系统方案比较 篇1

供电电源主要由双电源切换装置、蓄电池、驱动电源、控制电源、隔离变压器、配电单元等组成。

1 双电源切换装置

双电源切换装置设置在屏蔽门控制室内, 可对主备两路电源自动切换, 正常状态时由主电源供电, 当主电源断电、相电压过压、欠压、或缺相时, 经设定的时延后自动切换到备用电源供电。当主电源恢复正常后, 经设定的时延后自动返回主电源供电。

2 UPS电源设备

当主电源、备用电源均发生故障时, 由电池组经逆变器将直流转换为交流, 通过AC380V隔离变压器向屏蔽门/安全门配电单元交流供电, 并由门控单元经交直流转换驱动电机运动。在低压一主一备两路交流电源断电后, 蓄电池的容量应能满足屏蔽门驱动系统每小时开/关门5次的要求。当交流电源恢复供电时, 系统具有自启动功能, 保证交流电恢复时能自动恢复正常运行。

充电模块采用N+1冗余配置, 当某个充电模块发生故障时, 由于UPS充电模块的在线式热插拔的固有特性, 使其不会对其余充电模块产生影响, 其余充电模块继续给负荷供电。UPS具有自动均充功能, UPS整机效率不得低于80%, 输出电流、电压应平稳, 是不使用寿命>10年。

3 驱动电源

驱动电源包括UPS主机、蓄电池柜、配电柜。主要由三相隔离变压器、监控模块、绝缘监测模块、馈线回路等构成, 以完成充电和馈电功能。承包商根据屏蔽门控制室面积按规范要求进行配置。

驱动电源设计采用在线式三相变换结构, 输出稳定、无切换时间。

驱动电源的UPS设计应无单点故障, 能实现模块化带电插拔及在线维修, 实现完善的N+1冗余备份功能。模块内部具有多种自检保护功能, 即使其中一个模块产生故障, 也可供给负载不间断的电源。监控模块UPS主机内重要的故障、状态信息实时数据采集并能进行显示;亦能根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等动作;同时, 能对这些处理的结果加以判断, 根据不同的情况实行电池管理、输出控制和故障呼叫等功能。

驱动电源设备的电源输入经双电源自动切换箱和驱动UPS、隔离变压器为屏蔽门两个站台供电。为保证对应一节车厢的其中一个回路电源故障时, 其余四个门能正常工作, 对驱动电源的输出回路数进行了合理设置, 馈线回路采用单母线分段的方式, 每段母线配置六路馈出, 通过断路器分别向对应侧的各个门机与DCU单元供电。

4 控制电源

控制电源在失去市电供电时为屏蔽门控制系统提供临时电源。

控制电源由UPS、单相隔离变压器、监控模块、绝缘监测模块及快点单元构成, 控制电源装置包括UPS主机及蓄电池组。

交流输入正常时, 二路交流输入经自动切换控制电路选择其中一路输入, 并通过交流配电单元和N+1并联冗余的UPS供电, UPS经过隔离变压器向门机负载提供一个不间断的校准好的交流电;同时作为不间断电源系统, 应用了先进的联机电池方案给蓄电池供电, 实现了交、直流供电的双不间断, 并有效提高了系统的充电能力。

虽然控制系统的功率不是很大, 但却非常重要。

5 门体绝缘与等电位连接

1) 屏蔽门与站台土建结构的电气隔离, 在正常大气压试验条件下, 系统绝缘电阻要求:在额定电压U<60V时, 绝缘值>0.5M (用500V兆欧表) 。

2) 屏蔽门底部绝缘应采用绝缘材料将下部支撑组件进行绝缘, 使门槛的金属部件与土建结构绝缘。屏蔽门顶部, 采用绝缘套实现屏蔽门设备与顶部土建结构绝缘。

3) 由于屏蔽门与轨道等电位且与大地绝缘, 站台板距离屏蔽门大概2米的范围内, 都要安装绝缘层, 使乘客上下列车时, 无法在脚踩大地的情况下接触屏蔽门及车门, 保障乘客乘车安全。

4) 屏蔽门与列车之间存在电位差。地铁牵引配电系统采用直流供电, 并把钢轨作为汇流通道, 因此钢轨与大地间存在电位差会对乘客造成影响。

6 小结

由于屏蔽门系统与列车的运营有紧密的联系, 要求屏蔽门的供电电源安全可靠。因此驱动电源和控制电源都采用模块化UPS系统, 组成N+1冗余不间断供电系统。

参考文献

[1]刘承东.屏蔽门系统在地铁中的应用[J].城市轨道交通研究, 2000.

[2]胡维撷.地铁站台屏蔽门系统述评[J].地下工程与隧道, 1997.

地铁屏蔽门电源系统方案比较 篇2

UPS系统，即为不间断电源系统，是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。三号线二期工程加装后每站有3个控制UPS功率模块（体育西路站6个），共18个站，57个控制UPS功率模块。但自加装工程完成以来，控制UPS系统故障频发。

图1  三号线屏蔽门控制UPS系统主机及其功率模块

三号线屏蔽门控制UPS系统使用马来西亚PK的US9001系列UPS模块，采用模块化N+1的冗余备份功能。系统中的所有模块均是并联工作的，负载平均分配在每个模块上，每个模块拥有自己的一组元器件并独立工作，每组元器件只需承担整个负载容量的一部分，如果其中一个器件出现故障，也只影响这个模块，而系统中的其它模块将继续工作。一旦其中一个模块故障或被移走，剩下的模块将继续工作并立即自动地平均分担负载。各个模块通过通讯板相连。每个模块有3块7AH、12V的蓄电池提供内部电源，电池组装入模块内部里。

为保证UPS不间断供电，控制UPS系统能够进行在线式维修，并且在维修过程中不会对屏蔽门系统的正常运作做出影响。为此，控制UPS系统具有旁路功能，设置内置式自动旁路及内置式维修旁路開关。

整个控制UPS主机与一组共50个8.5AH、12V的蓄电池连接，当市电失电或电压波动超UPS限定范围时，转由电池组供电，直到市电恢复正常。电池组耗完容量后会自动跳到市电回路供电。

二、工作原理

三号线屏蔽门UPS系统工作原理如下：当市电正常供电时，市电通过变压后向控制UPS系统供电，经UPS系统整流稳压后，向上、下行屏蔽门控制回路电源模块供电，而上、下行屏蔽门控制回路电源模块分别给上、下行110V直流电源模块、MMS监控主机供电。而110V直流电源模块再分别向下面4组控制回路（屏蔽门自动模式、安全回路、PSL模式、IBP指令回路）供电。

图2  三号线屏蔽门控制UPS系统原理图

市电向UPS系统供电的同时，还通过充电机向与控制UPS主机连接的蓄电池组充电。系统具有对蓄电池限流充电、过放电保护等功能。当市电失电或电压波动超UPS限定范围时，转由电池组供电，直到市电恢复正常。

三、存在问题

虽然三号线屏蔽门控制UPS系统具有整流稳压、不间断供电等优点，但仍存在一定问题。仅今年以来，三号线共发生3起因控制UPS系统故障导致屏蔽门出现无法联动列车开关门的故障，严重影响日常运营。

①控制UPS系统内置自动旁路功能，可以在UPS模块故障时自动切换至旁路，由市电或蓄电池组向系统供电。但当控制UPS主机故障时，由于旁路功能内置于主机内，主机故障死机时导致系统无法切换至旁路功能，使得屏蔽门控制回路市电，造成故障影响进一步加剧。

②当市电电压不稳时，容易导致控制UPS系统的输入总开关误跳闸，此时虽然可切换至蓄电池供电，且恢复简单，影响不大，但当蓄电池电能耗尽，或者同时多站误跳闸或一段时间内数次误跳闸，将对屏蔽门系统正常运作带来严重隐患，同时亦给维修人员带来极大的工作压力。

由于控制UPS系统是屏蔽门系统的重要组成部分，UPS系统出现故障将直接影响屏蔽门正常运作，我部经过对上述问题的讨论分析，研究了整改方案。

四、改进方案

由于三号线现有的控制UPS系统自带的旁路装置无法在系统完全死机的情况下转至市电输入，无法满足实际生产所需。针对上述三号线屏蔽门控制UPS系统存在问题，我部对其系统的工作原理进行分析，设计了在控制UPS系统完全死机或无法输出的情况下转至市电输入的自动旁路系统。如下图所示：

图3  三号线屏蔽门控制UPS系统加装自动旁路装置原理图

该装置能在控制UPS系统死机无输出的情况下，自动转为市电供电。控制UPS系统正常情况下，KA和KM1继电器得电，KM2失电，KM1常开触点闭合，KM2常开触点打开，屏蔽门控制回路由控制UPS系统供电;当控制UPS系统故障导致无输出时，KA和KM1继电器失电，此时KM2得电，KM1常开触点打开，KM2常开触点闭合，屏蔽门控制回路转为市电直接供电。现场安装效果如下：

图4  市桥站加装后的屏蔽门控制UPS系统自动旁路装置

该装置具有以下优点：

①自动旁路功能主要由接触器实现，切换时间短，当控制UPS系统故障时能快速切换至旁路，由市电输入，保证屏蔽门系统稳定供电。

②自动旁路装置使用材料简单，成本较低，安装简单。整个装置与原系统仅有6点相连，可在白天完成装置接线，待晚上运营结束后在控制UPS系统上接线安装，安装需时短，不影响翌日运营。

③自动旁路装置工作原理简单，方便理解，可通过观察KA接触器是否亮灯即可判断控制UPS系统是否旁路至市电输入，方便日常检修。

不足之处及改进措施：

虽通过上述方案，使控制UPS系统故障得以控制，并大大减少控制UPS系统故障对运营的影响，但由于加装的自动旁路装置采用的接触点及硬线连接的结构，切换时间较长（>100ms），使得屏蔽门系统控制回路供电会有一瞬间中断。存在引发下级控制回路故障的可能性。

目前我部正与UPS电源厂家协商，探讨三号线屏蔽门UPS系统改造的可能性，其中讨论了将UPS系统自动旁路装置改为STS静态转换开关，所有切换都是快速的完成（<8ms），主备电源之间不会产生冲击电流，保证屏蔽门控制系统电源稳定输入。

五、总结

屏蔽门系统在轨道交通中的应用 篇3

该文阐述了屏蔽门系统的构成和功能,介绍了屏蔽门系统的控制要求及控制功能,叙述了屏蔽门系统与信号系统的接口,并分析了屏蔽门系统的安全措施以及行业发展趋势.

作 者：施伶 Shi Lingyan 作者单位：上海市建设工程管理有限公司,上海市,31;同济大学经济与管理学院,上海市,200092 刊 名：城市道桥与防洪 英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL 年，卷(期)：20xx ”"(1) 分类号：U23 关键词：屏蔽门 轨道交通 控制系统 信号系统

地铁屏蔽门电源系统方案比较 篇4

(1) PSL盘面辨识清晰, 布局合理, 方便操作, 方便维修和更换。 (2) PSL盘体安装在站台端门外侧, 不得侵入列车限界, 不得侵占疏散通道, 不得妨碍列车驾驶员瞭望站台。本篇对通过PSL盘面功能设计、盘体安装设计进行专题研究, 重点落实PSL优化设计的解决方案。

1 PSL盘面功能设计

PSL站台就地控制盘是在系统级控制出现故障, 如:信号系统故障、信号系统与PSC中央接口盘开/关门命令界面故障状态下, 由列车驾驶员或站务人员在PSL上对屏蔽门进行开/关门的操作, 实现屏蔽门的站台级控制。

(1) PSL的功能要求。

(1) PSL的常规功能要求包括:具有激活“就地控制操作允许”、“互锁解除操作允许”指令的功能钥匙;具有发出“开门”、“关门”、“试灯”命令的功能按钮;具有显示“全门关闭且锁紧”、“滑动门/应急门开门”功能的状态指示灯。

(2) PSL的选配功能要求包括:具有激活“安全防护装置旁路”指令的功能钥匙;具有发出“消音”命令的功能按钮;具有显示“站台级控制状态”、“紧急级控制状态”、“测试级控制状态”、“互锁解除激活状态”、“安全防护装置启用状态”、“安全防护装置报警”等功能的状态信息。

(2) PSL的盘面设计。

针对PSL的常规功能进行盘面布置时, 由于涉及到的功能键 (包括钥匙键、按钮键、状态指示灯) 数量较少, 盘面布置会较小, 整体布局相对美观、辨识清晰, 如图1为常规功能盘面设计方案布局图 (盘体规格尺寸:宽300mm×高300mm×深90mm) 。

考虑到地铁项目的不同, 业主对PSL的选配功能增加, 导致PSL盘面的功能键数量较多, 盘面布置会增大, 影响盘体安装及整体布局和美观性, 需要优化盘面设计方案。如图2所示在考虑了盘面所有选配功能后, 并尽可能减小盘面尺寸情况下, 设置为立体盘面的优化设计方案, 即:采取盘体正面设置操作较频繁的控制按钮和状态指示灯, 而盘体侧面设置操作不太频繁的按钮和指示灯。通过该优化方案, 使PSL盘体尺寸控制在宽200mm×高500mm×深90mm规格, 能很好解决PSL安装时因盘体尺寸过大, 而产生的不利影响, 并且能保证盘体布局紧凑、合理。该优化方案具有借鉴意义, 值得读者借鉴和参考。

2 PSL盘体安装设计

PSL盘体安装方案是随着屏蔽门系统的应用及推广不断优化发展的。就目前已经实施和在设的工程项目看, 主要存在以下三种安装方案, 如图3所示。

图3中, “PSL方案一”为立柱式安装方案, 是将PSL通过独立支撑柱安装在列车司机门的出口处, 盘面与站台方向呈45°夹角, 该方案以广州地铁屏蔽门系统为代表, 如图4所示;“PSL方案二”为墙挂式安装方案, 是将PSL安装在端门外侧的设备房墙体上, 盘面与站台方向平行, 该方案以上海地铁屏蔽门系统为代表, 如图5所示;“PSL方案三”为门挂式安装方案, 是将PSL安装在端门立柱的外侧, 盘面与站台方向垂直, 该方案以杭州地铁屏蔽门系统为代表, 如图6所示。

以上三种PSL安装方案均不会侵入列车限界, 均能满足功能及操作要求。但相对而言, 立柱式方案会占用部分疏散通道, 墙挂式方案不便于驾驶员瞭望站台, 门挂式方案则不存在以上问题。因此, PSL盘体安装推荐采用门挂式方案, 该方案更合理、更优化。

3 结语

笔者根据多年从事屏蔽门系统设计的经验及教训, 在总结PSL盘面功能设计、PSL盘体安装设计的基础上, 提出了优化方案及推荐意见, 供业内人士参考、交流、学习。

摘要：本文首先对屏蔽门系统站台就地控制盘设置的一般性要求提出说明, 并对就地控制盘的常规功能及选配功能进行了介绍, 从而提出PSL盘面功能设计、PSL盘体安装设计的优化设计方案。通过本篇, 能让读者对地铁屏蔽门就地控制系统有一个更全面、更深入的掌握和理解, 并最终为进行屏蔽门系统设计提供有力的技术支持。

关键词：地铁,屏蔽门系统,就地控制盘,优化设计

参考文献

[1]GB50157-2003, 地铁设计规范[S].

地铁屏蔽门电源系统方案比较 篇5

地铁屏蔽门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品, 屏蔽门系统是将站台和列车运行区域隔开, 通过控制系统控制其自动开启, 可有效地减少空气对流造成的站台冷热气的流失, 保障乘客进出车厢时的绝对安全, 降低列车运行产生的噪音对车站的影响, 为乘客提供舒适安全的候车环境, 具有节能、安全、环保、美观等功能。根据专家测算, 可以使空调设备的冷负荷减少35%以上, 环控机房的建筑面积减少50%, 空调电耗降低30%, 现已广泛使于地铁站台。

2. 屏蔽门系统后备电源问题的引出

屏蔽门系统的正常运营与否直接关系到地铁运营的服务水平和乘客安全, 要求在正常供电系统故障或车辆在区间阻塞或区间发生火灾时, 屏蔽门系统必须能使处于地铁区间的司乘人员能顺利通过屏蔽门进入站台、站厅疏散到地面的安全区域, 故屏蔽门系统的用电负荷可纳入特别重要负荷。根据《供配电系统设计规范》 (GB50052-95) 要求, 对于特别重要负荷必须采用一级负荷供电, 即输入电源应为两路相互独立的三相AC380V/50Hz电源, 同时还需配备第三电源, 故国内所有地铁工程的屏蔽门系统都配备了蓄电池作为第三电源。因此, 在《地铁设计规范》 (GB50157-2003) 和《城市轨道交通站台屏蔽门》 (CJ/T236-2006) 中对后备电源都作了明确规定:

《地铁设计规范》规定:当屏蔽门的驱动装置采用电动时, 其电源为一级负荷, 且备用电源的容量, 能使屏蔽门控制系统在1h内对每侧滑动门开/关操作5次。

《城市轨道交通站台屏蔽门》标准规定:备用?电源宜作为独立的一个系统进行配置, 应采用一级负荷供电。驱动电源和控制电源应分别独立设置, 驱动备用电源的储能应能满足30min内至少完成开/管滑动门的一次循环, 控制备用电源储能至少应满足负载持续工作30min。

截至目前为止, 国内各地铁工程屏蔽门系统后备电源容量的实际执行情况是, 有的项目考虑1 h内对每侧滑动门开/关操作至少5次, 有的项目采用30min内对每侧滑动门开/关操作至少3次。

由于UPS及其备用蓄电池在应急状态下使用频率极低, 目前市场上有人提出取消后备电源以减少投资, 持这一观点者认为: (1) 屏蔽门系统的用电等级为1级负荷, 即它与车辆、信号等同属最高级别的供电, 理论上来说, 屏蔽门的供电故障也意味车辆等的供电故障, 出现此种情况时列车应已停运, 因此屏蔽门的继续供电已无必要性。 (2) 从国外的以往工程项目经验来看, 有的项目未采用UPS和蓄电池供电, 对运营未产生任何影响, 因此亦提出取消UPS及后备蓄电池方案。

3. 屏蔽门系统后备电源的既有设计方案与取消后备电源设计方案的比较

3.1 既有设计方案

在既有设计中, 屏蔽门系统电源系统包括控制电源和驱动电源两种。两种电源设计方案如下:

1) 控制电源

由于控制电源为屏蔽门系统的控制主机、监视主机、接口继电器等提供电源, 故其电源的重要性和稳定性要求较高。虽然各厂家依据其产品内部特点略有不同, 但控制电源的供配电原理和涉及部件/内容基本相似。其中一种方案主要如下:

UPS输出220V, 50HZ的纯净正弦交流电, 经24V整流模块整流后输出DC24V控制电源为PSC柜内的继电器、监控主机等元器件供电。

UPS输出一路AC220V直接给PSC柜, 在PSC柜内经过变压、整流和滤波后输出DC60V供与信号专业接口的电气回路 (即与信号系统接口继电器) 使用。在信号回路中, 可通过调节滑动变阻器的阻值, 使得当触点闭合时, 继电器线圈上的电压在允许范围内。参见图1所示。

由于UPS的特点是无论市电输入是否存在波动, 输出总为稳定的AC220V电源, 从而可保证与信号接口回路的DC60V/DC24V电源的稳定性, 因此在屏蔽门系统控制电源供电回路中一般都采用了UPS。

同时由于设置一定容量的蓄电池, 可保证在市电停电后的一段时间内监视主机仍可持续工作一段时间, 从而完成内部数据的处理和存储工作, 满足运营的需要。

2) 驱动电源

屏蔽门系统驱动电机均为直流电机, 主要有DC48V、DC110V两种, 其驱动电源部分的供电方式主要有两种:直流供电方式 (即在设备室进行集中整流然后再分配到各门机的用电) 或交流供电方式 (即在每个门单元处进行分散整流) 。具体采用哪种方案除个别项目明确要求以外, 绝大部分项目主要取决于各屏蔽门系统供货商的技术优势而不同。在国内外主要的四家屏蔽门系统供应商中, 英国Westinghouse习惯于采用交流供电方式, 而法国Faiveley公司、瑞士KABA公司和日本Nabco公司则多采用直流供电方式。

(1) 屏蔽门系统电源包括门机驱动电源和控制电源, 分开配电。

(2) 针对本工程每辆车5樘车门的特点, 驱动电源的输出回路数至少为5路, 即对应每节车厢五道车门的5樘滑动门分别采用不同的输出回路, 以保证对应一节车厢的其中一个回路电源故障时, 对应该车厢其余4个车门的滑动门能够正常工作;

(3) 屏蔽门系统应配有UPS和蓄电池组作为备用电源。当事故停电时, 由UPS和蓄电池组对屏蔽门系统供电。其容量应保证在事故停电时, 能使屏蔽门控制系统在1h内对每侧滑动门开关操作至少5次。

在屏蔽门系统的供电中, UPS/蓄电池还同时作为整流器功能接入屏蔽门系统配电回路中, 从而避免外电源波动对屏蔽门系统的影响。

采用此种方案, 设备柜一般由4～5面组成, 包括PSC柜+电源柜。如果配电柜 (PDP) 单独设置, 则电源部分一般包括一个PDP+控制电源+驱动电源+蓄电池。如果PDP不单独设置, 则电源部分的设备柜将由控制电源+驱动电源+蓄电池组成。其设备室大小要求宜为6m×4m, 困难情况下不小于5.2m×3.2m (净) 。

3.2 取消UPS和蓄电池的变更方案

仍分控制电源和驱动电源进行分析。

3) 控制电源

控制电源如取消UPS和蓄电池后, 则直接进行整流和电源分配满足PSC、信号接口等的用电需求。

4) 驱动电源

驱动电源如取消蓄电池, 则直接由外电源进行整流、分配后提供屏蔽门单元用电。

采用此种方案, 设备柜一般由3～4个 (最紧凑情况下2面, 但电源柜可能比较拥挤) 组成, 包括PSC柜+电源柜。如果配电柜 (PDP) 单独设置, 则电源部分一般包括一个PDP+控制电源+驱动电源+蓄电池。如果PDP不单独设置, 则电源部分的设备柜将由控制电源+驱动电源+蓄电池组成。其设备室大小要求宜为4m×4m, 困难情况下不小于3.5m×3.2m (净) 。

设置与取消UPS和蓄电池后的电源系统配电方案的比较参见图3所示。

设置UPS和蓄电池的方案是目前国内屏蔽门系统项目普遍采用的。但是从图中也可看出, 如果“交流输入”的供电质量 (包括电源波动、供电可靠率等) 能完全满足屏蔽门系统的需求, 同时在双路外电源均停电后如果车站现场运营管理能跟上, 则取消UPS和蓄电池从理论上来说也是可以的。

4.取消UPS和蓄电池可能存在的问题分析探讨

4.1 如果控制电源取消UPS和蓄电池

如果控制电源取消UPS, 即AC220V电源不从UPS取, 而直接取自市电一级负荷, 那么如果市电出现波动 (超过一定允许范围) , 将直接影响信号 (PSD-SIG) 回路电压的稳定性, 有可能使得相关继电器不能工作在允许的电压范围内, 影响信号的稳定性。

如果控制电源取消UPS和蓄电池, 则一旦市电停电, 则监视主机立即停止工作, 可能会丢失一定的数据, 不利于后期运营管理。

另外屏蔽门的控制系统一般为一台工控机, 如果突然断电有可能会造成其软件的损坏导致系统瘫痪。

4.2 如果取消UPS和蓄电池增加告警功能

虽然可以在设计中要求实现一路或两路外电源失电时配电盘具备告警功能, 但是两路交流电源失电的情况下, 即使有告警功能也对屏蔽门有比较大的影响。因为一个车站两路交流电源都失电时, 严重的状况为本站降压变电所退出运行, 整个车站 (特别是地下站) 处于应急照明状态, 公共区照度只有正常照明的1/10, 此时应疏散站内旅客;如果列车在区间阻塞 (如牵引供电中断或火灾状况) , 势必要进行乘客疏散, 乘客需通过屏蔽门进入站台, 从而由车站疏散到地面, 这种情况下需要及时打开屏蔽门, 否则势必造成人员恐慌反而不能及时疏散乘客, 恶劣情况下有可能造成严重后果。虽然屏蔽门具备手动解锁功能, 但该功能应是在其它开门功能都失效的不得已的情况下才考虑使用。而且乘客在慌乱之下不一定能及时解锁开门疏散, 同时站台值班人员也不一定能确保在任何情况下均可在站台侧解锁打开屏蔽门, 因此可能影响安全疏散。

(1) 如果取消后备电源屏蔽门失电时全开启

如果取消屏蔽门后备电源, 考虑在双路外电源都失效的情况下屏蔽门自动全部开启, 我们认为存在安全隐患。因为在工程设置屏蔽门后, 乘客已经适应了有屏蔽门的乘车方式, 在此情况下屏蔽门关闭应属于安全状态, 否则开启将是不安全的。这种状况的全开门功能与工程本身并未设置屏蔽门时的安全标准应有所不同。

因此, 从上述分析, 鉴于目前国内一级负荷供电不能完全满足屏蔽门系统的需要 (影响供电可靠性的因素比较多, 如元器件、各处供配电开关等均可能存在故障, 而且国内地铁系统或多或少地发生过双路外电源停电而用后备电源的情况) , 因此在屏蔽门电源系统中取消UPS和蓄电池存在一定的风险, 还是有必要存在的。

对于后备电源的容量可以根据运营需求等因素适当调整。如果必须考虑降低后备电源容量, 可以根据运营的要求采取小容量的蓄电池。如从停电后控制电源可在1h内每侧滑动门开关操作5次减少为30min内可对每侧滑动门开关操作1次, 保证停电后至少可保证整列门开启和关闭一次满足疏散后再关闭, 除非人为手动开启。

5. 结论

综上所述, 我们认为屏蔽门系统UPS和蓄电池能否取消主要取决于市电 (一级负荷) 的供电质量和可靠性以及停电故障时运营的应急处理措施和对故障的接受程度。也就是说在满足以下条件的情况下才可考虑取消UPS和后备电源:

(1) 电源波动情况能够满足屏蔽门控制系统的要求;

(2) 可靠性比较高, 能避免两路电源均停电;

(3) 外电源停电后, 运营部门能够加强车站现场的应急开门功能, 即可提前将门打开, 迎接区间疏散乘客。

但是根据国内地铁工程的实际应用情况, 以及地铁外市政供电反馈情况, 由于市电供电环节较多, 外电源停电和电源波动有可能超过屏蔽门系统的要求都存在可能, 故为确保屏蔽门系统安全可靠运行, 应仍然保留UPS和蓄电池。

如果从降低投资和设备室发热量等因素考虑, 可以考虑采用UPS配备小容量蓄电池作为屏蔽门电源系统的后备电源, 在两路交流电源失电的情况下, 系统能够实现屏蔽门可以开启和关闭至少一次满足疏散后再关闭的功能, 以保证安全。

参考文献

[1]《地铁设计规范》 (GB50157-2003)

地铁屏蔽门结构设计 篇6

一、屏蔽门的概念及功用

屏蔽门又称月台幕门或安全门, 是指在月台上以玻璃幕墙的方式包围铁路月台与列车上落空间。列车到达时, 再开启玻璃幕墙上电动门工乘客上下列车。其主要功能有:

1. 保障乘客的安全。

2. 增加基础设施的有效使用率:安装屏蔽门后, 可节省站台边缘设置的一米警戒线空间, 使站台有效使用面积增加。

3. 保障运营的安全:可避免未经许可的人进入隧道。

4. 减少能量消耗:使用全高封闭式屏蔽门, 可减少隧道空调流失, 避免电能浪费。

5. 改善站台环境。

二、屏蔽门的分类及系统构成

1. 屏蔽门的分类。

地铁屏蔽门按其功能可分为两大类:闭式和开式。闭式屏蔽门即通常所说的地铁屏蔽门, 开式屏蔽门即安全门。安全门又分全高开式屏蔽门 (全高安全门) 和半高开式屏蔽门 (半高安全门) 两种。

闭式屏蔽门的气密性良好, 能使车站与区间的热交换减小到最低程度, 达到节能的目的。其门体高度为2 800~3 200 mm, 多用于装备有空调系统的站台。

半高开式屏蔽门主要的作用是保证乘客的安全, 高度一般为1 200~1 500 mm, 多用在敞开式地面站台或高架站台。全高开式屏蔽门除具有保证乘客的安全的功能外还能减轻列车进站的气流对乘客的影响, 其高度一般为2 800~3 200 mm, 多用于未装备有空调系统的地下站台。

2. 屏蔽门的系统构成。

屏蔽门系统由机械和电气两部分构成, 机械部分包括门体结构系统和门机传动系统, 电气部分包括供电系统和控制系统。

门体结构主要包括承重结构、固定门、应急门、滑动门、端门、顶箱、门槛、预埋件、密封件、绝缘件等;门机系统主要包括门机梁驱动装置、传动装置、门锁及其他相关附件。供电系统主要包括驱动电源、控制电源、电源监视系统等;控制系统主要包括控制设备 (PSC、DCU、PSL、MMS等) 、现场总线网络及相关软件。

三、轨道交通站台屏蔽门结构设计

屏蔽门结构主要包括承重结构、门体 (包括固定门、应急门、滑动门、端门等) 、顶箱、预埋件、密封件、绝缘件等。

在结构设计上应充分考虑安全性、可靠性、可维修性, 同时应遵循模块化设计原则, 尽量减少备品备件的种类和数量, 降低维保成本, 提高维保效率。

1. 结构设计总体原则。

(1) 屏蔽门设置在车站的站台边缘, 以有效站台中心线为基准向两边对称布置, 在站台公共区域形成一个连续的屏障。在列车的正常停车范围内, 滑动门应与列车门一一对应。

(2) 屏蔽门整体结构强度、刚度、疲劳强度应满足设计要求。

(3) 屏蔽门在任何情况下均不应侵入车辆限界。

(4) 屏蔽门的门体与建筑主体的连接构件应具有三维调节功能。

(5) 屏蔽门应能适应温差变形及建筑主体的非均匀沉降和伸缩缝的影响。

(6) 当屏蔽门与列车车厢有等电位要求时, 屏蔽门系统应与土建结构绝缘。

2. 承重结构。

屏蔽门承重结构主要由上部支撑件、伸缩装置、横梁、立柱、门槛等部分组成, 承重结构装置的设计寿命一般为30年。

(1) 承重结构是屏蔽门的主要受力和传力构件, 其主要功能是将由门体承受的人群荷载、活塞风压、机械风压、冲击载荷和地震力等, 传递至站台土建结构, 以满足使用过程中负载条件的要求。

(2) 承重结构一般采用Q235钢材制作, 表面经热浸镀锌处理, 锌层厚度不少于80μm, 满足30年以上使用寿命要求。

(3) 根据《城市轨道交通站台屏蔽门》 (CJ/T236-2006) 标准, 承重结构在使用过程中可能出现的荷载组合作用下的最大总变形量应满足以下要求:

若门体高度≤4000 mm, 最接近列车动态包络线构件的最大变形量≤15 mm;若门体高度>4000 mm, 最接近列车动态包络线的构件的最大变形量≤20 mm;半高屏蔽门顶部最接近列车的构件的最大变形量≤15 mm;半高屏蔽门活动门扇的最大变形量≤50 mm;所有门体构件均不发生永久塑性变形, 残余变形量≤1 mm。

(4) 屏蔽门结构应具有三维调节功能, 同时还应考虑到温差变形及建筑主体的非均匀沉降和伸缩缝的影响。

(5) 当屏蔽门与列车车厢有等电位要求时, 屏蔽门系统与站台结构可靠绝缘。

3. 门体。

屏蔽门门体包括滑动门、固定门、应急门、端头门等。滑动门为电动双扇对称门;应急门和端头门的开启方式为手动开启, 从轨道侧向站台侧推动打开。门体的门扇框架材料一般选用不锈钢型材或铝合金型材, 门板选用钢化玻璃、夹层钢化玻璃、防火玻璃等材料。

(1) 滑动门。每个标准的滑动门模块都由一对中心对称、能够自动开合的滑动门组成。当列车停靠在预定位置时, 滑动门模块分别与列车车厢的每个车门对齐 (一般列车前部第一个单元和列车尾部最后一个单元的滑动门设置为不对称门) 。为确保乘客安全, 国家对滑动门运动过程中的动能有严格的限制 (每扇滑动门最大动能不超过10 J, 每扇滑动门关门的最后100 mm行程最大动能不超过1 J) , 因此, 在进行滑动门结构设计时, 应在确保其达到标准强度、刚度的前提下, 尽量减少门体重量。

(2) 固定门。固定门位于两个滑动门之间, 通过安装支点可以靠地安装在立柱上, 起到封闭列车各个车箱之间空隙及站台端部空间的作用。在进行固定门结构设计时, 需重点解决的问题是要使单元模块尽量统一, 使其与门楣梁、踏步板或立柱的连接简单、方便, 方便拆卸、安装和维护。

(3) 应急门。应急门由应急门门体、门槛和顶盒组成, 是在列车门与滑动门不能对齐时, 疏散乘客的门。正常运营状态下, 应急门应保持关闭并紧锁。列车运行正常情况下, 应急门当做固定门使用, 保持关闭并紧锁, 起隔离公共区与隧道区间的作用;当列车进站且无法对准滑动门时, 应急门可作为乘客应急疏散通道。因此, 在进行应急门结构设计时, 应重点确保急门锁锁紧或解锁功能的有效性。

(4) 端头门。端头门位于通向轨旁区域的站台端部, 是供工作人员进出站台公共区域的通道, 也可在列车发生区间隧道火灾或故障时作为乘客疏散通道。端头门中活动门的功能及结构与应急门基本相同, 但端头门位于站台端部, 在施工及测试过程中其绝缘功能更很难得到保证, 因而一般情况下, 端头门与站台侧的屏蔽门间要进行独立绝缘设计。

4. 顶盒、顶箱、预埋件、密封件和绝缘件。

顶盒主要由联结件、安装框架、前后盖板、前后盖板与屏蔽门顶梁间的密封件等组成, 内置驱动装置、门机控制器、配电端子箱、滑动门导轨、闭锁机构、声光报警装置等。顶箱前盖板一般兼作导向标识。顶箱的结构设计及前后盖板应能承受正/负向风压荷载并保证密封, 顶箱盖板与盖板之间及盖板与顶箱面板之间应有密封措施, 以便于对顶箱内的驱动电机及传动机构、门锁装置、门控单元 (DCU) 、配电端子箱、DCU电源开关等重要部件提供相对密闭的使用环境, 顶箱的开启及固定方式便于安装调试和维护检修, 一般顶箱前盖板开度设计应不小于70°。预埋件的作用主要是方便屏蔽门安装, 但由于不同厂家的屏蔽门在结构形式上有较大差别, 其对预埋件结构形式和安装位置的要求都不一样, 因此, 如果采用预埋方式, 需要屏蔽门专业工作人员尽早介入, 以确保预埋方案的有效性。密封件、绝缘件应为不爆炸、不放射有毒气体、低烟、低热量的难燃材料, 检测结果应满足国家难燃材料B1级要求。

四、结论

浅谈地铁屏蔽门的机械设计 篇7

关键词：地铁屏蔽门,机械设计,可靠性

1 地铁屏蔽门的重要性分析

地铁屏蔽门是地铁车辆控制体系中的有机组成部分, 能够有效地将车辆和地铁车站站台隔离[1]。地铁屏蔽门的应用对地铁的安全运行具有重要作用。主要表现在以下几个方面:

1) 地铁屏蔽门系统能够相应地减少空调设备的冷负荷, 降低空调的电量损耗, 达到节能和环保的效果。同时, 地铁屏蔽门还能够有效地减少列车在运行过程中所产生的噪音对站台的影响。

2) 近年来, 地铁车站的安全问题引起社会的广泛关注。各大地铁车站站台“掉下站台”的现象时有发生。不论是乘客有意掉下去, 还是被人推挤下去, 都给人们的生命安全带来一定威胁。地铁屏蔽门的设计则有效地阻挡乘客由于意外、自杀等因素掉下站台, 对保障司乘人员的安全性具有重要意义。

3) 地铁屏蔽门的应用还能够适当地减少候车站台中空气灰尘的含量, 为司机和乘客提供一个舒适、健康的候车环境。

2 地铁屏蔽门的相关设计要点研究

地铁屏蔽门系统主要包括:顶箱、滑动门、固定门、应急门、端门、门槛和连接件、下部预埋件等组成部分, 每一个部分的设计都关系着地铁屏蔽门应用的可靠性和安全性。本文重点探究地铁屏蔽门的固定门结构和玻璃加固设计。

2.1 地铁屏蔽门的固定门结构设计

地铁屏蔽门的固定门由门框、门玻璃、密封件等组成。门体框架材料一般采用SUS304L (不锈钢材料) , 门体玻璃为单层钢化玻璃, 其厚度为10 mm。密封材料采用三元乙丙橡胶, 具有良好的气密性, 且低烟、无毒、阻燃、耐老化。固定门设计技术要求包括: (1) 外观美观大方, 与车站建筑整体相协调。 (2) 固定门玻璃边缘设有装饰性颜色边框, 用以遮挡门框结构, 在门玻璃上设必要的防撞标识。 (3) 门体部件的设计考虑互换性, 以减少安装时间和简化维修备件的种类。 (4) 结构上无造成人身伤害的隐患。 (5) 固定门与两侧立柱、门楣及门槛均采用橡胶条密封, 橡胶条为挤压成型, 安装时直接压入胶条槽内, 简单方便, 更换时可在不拆门的前提下直接更换, 且使用寿命不小于5年。密封件的安装保证固定门各条缝隙不透光线。 (6) 玻璃与门框的粘贴采用硅酮结构胶, 应当采取措施保证玻璃与门框的粘贴即使在脱胶的情况下, 玻璃也不会脱落。

2.2 地铁屏蔽门的固定门玻璃加固设计

地铁屏蔽门的固定门一般采用大玻璃, 玻璃与门框的粘贴采用硅酮结构胶。 (如图1所示) , 如固定门门体框架由60 mm×40 mm×2 mm不锈钢方通组焊而成, 玻璃为10 mm厚钢化玻璃, 并用结构胶粘贴在门体框架上, 组装后固定门外形尺寸约为:长2 445 mm×高1 980 mm。

在进行玻璃和不锈钢门框粘贴时, 要在无尘的环境下进行。粘贴表面的尘埃、油渍和其他污物, 应分别使用带溶剂的擦布和干擦布清除干净。在清洁后1 h内进行注胶, 注胶前再度污染时, 需重新清洁。硅酮结构密封胶注胶前必须取得合格的相容性检验报告, 应加涂底漆。注胶必须饱满, 不得出现气泡, 胶缝表面应平整光滑。固定门组件在固化并达到足够承载力前不应搬动。

固定门的工作环境非常恶劣, 在列车进出车站的过程中反复受正负载荷的冲击, 同时隧道内的高温和粉尘也会加速结构胶的老化, 长年累月必将出现玻璃从门框脱落的情况。为保障乘客的安全, 对固定门玻璃的加固是十分必要的。

固定门将承受的最大荷载为:2 100 Pa风压荷载, 荷载正方向为:从轨道侧指向站台侧。固定门玻璃固定方式, 玻璃扣件为2.5 mm厚铝合金型材, 当结构胶部分或完全脱落时, 可防止玻璃在风压作用下掉落至站台侧。同时, 当风压为负风压时 (荷载方向由站台侧指向轨道侧) , 玻璃与门框作用, 玻璃扣件基本不受玻璃传递荷载的影响, 故本次校核不考虑重力荷载和负风压的影响

本方案玻璃可能掉落的原因为玻璃扣件在玻璃传递的风压荷载作用下被破坏, 因此, 只需对玻璃扣件进行强度和刚度校核。

3 结语

综上所述, 地铁屏蔽门作为高新技术的机电一体化设备, 科学的机械设计有利于提升地铁的运行水平和改善地铁的服务质量。因此, 地铁屏蔽门在设计过程中必须根据实际需要, 进行不断地调整, 才能够更好地投入使用。

参考文献

[1]王东波.地下车站屏蔽门系统[J].城市轨道交通研究, 2011, 2 (3) :101.

[2]张德荣.一种全高封闭式地铁屏蔽门系统的设计[J].机械工程师, 2012, 8 (6) :33.