站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

申樟虹，秦建軍

（北京建筑大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院，北京100044）

站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

申樟虹，秦建軍

（北京建筑大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院，北京100044）

站臺(tái)安全門(mén)作為直接服務(wù)于乘客的城市軌道交通機(jī)電設(shè)備，其安全性尤為重要，而系統(tǒng)的安全運(yùn)行離不開(kāi)與其密切相關(guān)的接口設(shè)計(jì)。文章詳細(xì)分析站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)同結(jié)構(gòu)、車輛、限界與軌道專業(yè)的接口，針對(duì)存在問(wèn)題提出設(shè)計(jì)建議。

城市軌道交通；站臺(tái)；安全門(mén)；接口

0 引言

目前，因城市迅速發(fā)展而衍生出的交通問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，發(fā)展城市軌道交通是解決相關(guān)問(wèn)題的方法之一，并廣泛應(yīng)用于大中型城市。隨著城市軌道交通客流量的不斷上升，站臺(tái)候車安全及其環(huán)境要求逐漸被人們重視。廣州地鐵2號(hào)線首次應(yīng)用站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)，使城市軌道交通站臺(tái)候車環(huán)境得到有效改善，同時(shí)在節(jié)能和站臺(tái)候車安全方面都得到了很好的成效。如今北京地鐵1號(hào)線、2號(hào)線、13號(hào)線、八通線等早期開(kāi)通線路也逐步啟動(dòng)站臺(tái)安全門(mén)加裝工程。隨著站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)的廣泛使用，其設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)。

1 站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)由機(jī)械和電氣兩部分構(gòu)成，機(jī)械部分包括門(mén)體結(jié)構(gòu)和門(mén)機(jī)系統(tǒng)，電氣部分包括電源和控制系統(tǒng)。站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)主要與結(jié)構(gòu)、車輛、限界、建筑（含裝修）、信號(hào)系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)等存在接口關(guān)系，同時(shí)還與整條線路的行車與運(yùn)營(yíng)組織、線路、測(cè)量工程、軌道等有接口。本文將針對(duì)站臺(tái)安全門(mén)與土建結(jié)構(gòu)之間常常被忽略的細(xì)節(jié)接口、與車輛的同步接口、與限界和軌道的配合接口進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 主要專業(yè)接口設(shè)計(jì)

在站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)眾多接口設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)、車輛、限界、軌道接口設(shè)置尤為重要，部分接口設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)將直接影響系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的安全性。

2.1 與土建結(jié)構(gòu)專業(yè)接口設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)中，站臺(tái)安全門(mén)與土建結(jié)構(gòu)專業(yè)的接口應(yīng)考慮用房需求、設(shè)備載荷及安裝預(yù)留需求，但容易被設(shè)計(jì)人員忽略的是，結(jié)構(gòu)專業(yè)還應(yīng)為站臺(tái)安全門(mén)專業(yè)提供更多細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)輸入。此接口中，除了設(shè)備載荷、門(mén)體載荷及預(yù)留基礎(chǔ)外，在施工圖階段站臺(tái)安全門(mén)專業(yè)還需向結(jié)構(gòu)專業(yè)提供站臺(tái)板打孔定位，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)復(fù)核打孔位置是否在結(jié)構(gòu)鋼筋布置范圍內(nèi)，或由結(jié)構(gòu)專業(yè)提供建議站臺(tái)板打孔定位邊線。

在站臺(tái)板結(jié)構(gòu)鋼筋施工時(shí)均需做混凝土保護(hù)層處理，根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)不大于35 mm。在實(shí)際工程中，受到施工進(jìn)度及施工水平因素的影響，土建施工不可避免的存在一定偏差，規(guī)范允許偏差為20 mm。結(jié)合以上兩點(diǎn)規(guī)范要求，站臺(tái)板理論配筋位置為從設(shè)計(jì)站臺(tái)板邊緣算起往站臺(tái)側(cè)約35～50 mm 之間，如圖1所示。

在站臺(tái)安全門(mén)底座打孔設(shè)計(jì)中，根據(jù)門(mén)體結(jié)構(gòu)立柱形式多分為2種模式。第一種門(mén)體結(jié)構(gòu)為上下部固定方式，底座打孔多采用1組2點(diǎn)固定方式，即每個(gè)底座設(shè)置2個(gè)與站臺(tái)板的固定點(diǎn)，固定點(diǎn)在同一軸線，并與設(shè)計(jì)站臺(tái)邊緣線垂直。第二種門(mén)體結(jié)構(gòu)為底部固定方式，底座打孔多采用4點(diǎn)固定方式，即在每個(gè)底座設(shè)置2組4個(gè)與站臺(tái)板的固定點(diǎn)，兩兩固定點(diǎn)平行，并與設(shè)計(jì)站臺(tái)邊緣線平行。

圖1 站臺(tái)邊緣結(jié)構(gòu)關(guān)系圖（單位/mm）

經(jīng)多條城市軌道交通線路實(shí)施經(jīng)驗(yàn)得出，以上2種結(jié)構(gòu)固定形式中，靠近站臺(tái)邊緣的固定點(diǎn)孔中心定位參數(shù)為，從設(shè)計(jì)站臺(tái)邊緣線往站臺(tái)側(cè)50～90 mm 之間。以站臺(tái)板站臺(tái)安全門(mén)預(yù)留打孔尺寸直徑為30 mm 的圓孔為例，為保證打孔位置在設(shè)計(jì)允許誤差的站臺(tái)板結(jié)構(gòu)鋼筋范圍內(nèi)，其中心定位尺寸至少應(yīng)距離設(shè)計(jì)站臺(tái)板邊緣65 mm，同時(shí)允許施工負(fù)誤差為0。

由此可知，靠近站臺(tái)邊緣定位點(diǎn)設(shè)計(jì)在50 mm 時(shí)，存在固定點(diǎn)位置在素混凝土保護(hù)層內(nèi)的可能，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能保證。此時(shí)應(yīng)優(yōu)化站臺(tái)安全門(mén)門(mén)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將打孔中心定位移至大于等于65 mm 的位置。如受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，不便調(diào)整打孔定位點(diǎn)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，應(yīng)注意軌道側(cè)打孔不能切斷鋼筋，同時(shí)如發(fā)生打孔位置在素混凝土保護(hù)層內(nèi)時(shí)，應(yīng)要求土建單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)整改，以確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2.2 與車輛專業(yè)接口設(shè)計(jì)

站臺(tái)安全門(mén)與車輛專業(yè)接口之間，除尺寸關(guān)系的配合外，還有一個(gè)重要的接口配合，即開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序配合。下面以北京地鐵7號(hào)線為例分析開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序差異的主要原因，并提出接口設(shè)計(jì)方案。

2.2.1 開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序方案

車輛開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)前設(shè)置鳴響提示乘客，具體指令傳輸時(shí)間和蜂鳴器鳴響時(shí)序描述如下。

開(kāi)門(mén)時(shí)，信號(hào)發(fā)出開(kāi)門(mén)指令或司機(jī)按下開(kāi)門(mén)按鈕，指令傳輸及系統(tǒng)有效判斷時(shí)間為200 ms，判斷信號(hào)有效后，蜂鳴器開(kāi)始以0.5 s 鳴叫、0.5 s 間歇的頻率鳴叫2次，共計(jì)1.5 s，車門(mén)門(mén)機(jī)機(jī)構(gòu)開(kāi)始開(kāi)門(mén)動(dòng)作，門(mén)機(jī)啟動(dòng)緩沖擠壓時(shí)間為0.5 s，之后門(mén)開(kāi)啟，從開(kāi)啟至到位需3±0.5 s。綜合上述數(shù)據(jù)，整個(gè)開(kāi)門(mén)過(guò)程需要5.2 s，開(kāi)門(mén)時(shí)序如圖2所示。

關(guān)門(mén)時(shí)，信號(hào)發(fā)出關(guān)門(mén)指令或司機(jī)按下關(guān)門(mén)按鈕，指令傳輸或系統(tǒng)有效判斷時(shí)間為200 ms，判斷信號(hào)有效后，蜂鳴器開(kāi)始以0.5 s 鳴叫、0.5 s 間歇的頻率鳴叫，考慮關(guān)門(mén)提示時(shí)還可能有乘客進(jìn)入車廂，所以關(guān)門(mén)提示鳴響頻次較開(kāi)門(mén)時(shí)增加1次，一共3次，共計(jì)2.5 s，關(guān)門(mén)到位需3±0.5 s。整個(gè)關(guān)門(mén)過(guò)程需5.7 s，關(guān)門(mén)時(shí)序如圖3所示。

圖3 關(guān)門(mén)時(shí)序圖

2.2.2 開(kāi)關(guān)門(mén)同步措施建議

按上述時(shí)序分析，開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序差異主要原因是車門(mén)動(dòng)作前判斷時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)車門(mén)與站臺(tái)安全門(mén)同步，可通過(guò)以下2個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。

（1）車輛動(dòng)作時(shí)間調(diào)整。車輛動(dòng)作時(shí)間調(diào)整可通過(guò)減少提示音次數(shù)、縮短提示音頻率，或?qū)④囕v開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作時(shí)間與提示音時(shí)間部分重疊，以此減少車門(mén)動(dòng)作判斷時(shí)間。目前北京地鐵4號(hào)線即采用此方案，其提示音方式為連續(xù)多次鳴響，鳴響時(shí)間與開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間有一定重疊，從而壓縮車輛開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作判斷時(shí)間和動(dòng)作整體行程時(shí)間，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門(mén)同步。

（2）站臺(tái)安全門(mén)動(dòng)作時(shí)間調(diào)整。站臺(tái)安全門(mén)動(dòng)作時(shí)間調(diào)整也可通過(guò)2種方法實(shí)現(xiàn)：①站臺(tái)安全門(mén)自身增加延時(shí)繼電器，在收到信號(hào)控制命令后，自保持一段時(shí)間，再開(kāi)關(guān)滑動(dòng)門(mén)，使開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序同步；②收到車門(mén)開(kāi)啟信號(hào)后，延時(shí)發(fā)送站臺(tái)安全門(mén)開(kāi)啟控制信號(hào)，使其達(dá)到開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)序同步。

車門(mén)與站臺(tái)安全門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)序同步的要求已由專家多次在各線運(yùn)營(yíng)安全評(píng)審時(shí)提出，可見(jiàn)此問(wèn)題將成為未來(lái)新建線路解決重點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)站臺(tái)安全門(mén)與車門(mén)的時(shí)序同步工程，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)注意車輛、站臺(tái)安全門(mén)、信號(hào)3個(gè)專業(yè)間的配合，只有充分了解車門(mén)動(dòng)作的完整時(shí)間流程、站臺(tái)安全門(mén)動(dòng)作判斷時(shí)間等細(xì)節(jié)，才能有效制定準(zhǔn)確的解決方案。

2.3 與限界、軌道專業(yè)接口設(shè)計(jì)

站臺(tái)安全門(mén)與限界的接口問(wèn)題分為橫向限界與縱向限界兩方面，設(shè)計(jì)中橫向限界問(wèn)題往往被廣泛關(guān)注，而縱向限界問(wèn)題常常被忽略。本文以北京地鐵7號(hào)線為例，簡(jiǎn)述站臺(tái)安全門(mén)與車門(mén)之間限界、軌道專業(yè)接口的相關(guān)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

橫向限界主要設(shè)計(jì)焦點(diǎn)為站臺(tái)安全門(mén)與車門(mén)的間隙處理，7號(hào)線車輛輪廓線（站臺(tái)以上部分）最大寬度為1410 mm，直線段站臺(tái)安全門(mén)限界為1524 mm，考慮站臺(tái)安全門(mén)門(mén)體形變量10 mm，安裝限界為1534 mm。7號(hào)線直線段站臺(tái)車輛輪廓線與站臺(tái)安全門(mén)間隙設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值為124 mm，限界值滿足不應(yīng)大于130 mm的規(guī)范要求。站臺(tái)安全門(mén)、車門(mén)關(guān)閉后滑動(dòng)門(mén)玻璃處，因玻璃鑲嵌在門(mén)框靠近站臺(tái)側(cè)區(qū)域，玻璃至車體之間寬度加寬約50 mm，間隙增加到174 mm仍存在夾人或夾包的可能性。為避免事故發(fā)生，7號(hào)線增加了瞭望燈帶設(shè)計(jì)，司機(jī)通過(guò)觀察 LED 瞭望燈帶光源是否被遮擋，對(duì)站臺(tái)安全門(mén)與車門(mén)之間的間隙安全進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

設(shè)計(jì) LED 瞭望燈帶時(shí)，依然要注意燈帶安裝的限界問(wèn)題。7號(hào)線車輛限界最大值為1499 mm，直線段站臺(tái)安全門(mén)限界為1524 mm，兩限界值間隙僅為25 mm，瞭望燈帶不得侵入車輛限界，同時(shí)為保證燈帶的有效可視性，燈帶安裝應(yīng)在站臺(tái)安全門(mén)安裝限界有效值范圍內(nèi)?？紤]一定的安裝誤差，允許誤差為正公差10 mm、負(fù)公差0 mm。同時(shí)為保證燈帶的探測(cè)范圍，建議燈帶安裝在地面300 mm以上，高度為1700 mm，具體效果參見(jiàn)圖4瞭望燈帶現(xiàn)場(chǎng)照片。同時(shí)建議在后續(xù)專業(yè)設(shè)計(jì)中，考慮在滑動(dòng)門(mén)軌道側(cè)玻璃處約1 m 高位置增設(shè)橫向欄桿，以起到填充滑動(dòng)門(mén)玻璃位置的空隙，減少人員站立在此區(qū)域的作用。

圖4 望燈帶現(xiàn)場(chǎng)照片

縱向限界指從設(shè)計(jì)軌道面往上的垂直限界，其中與站臺(tái)安全門(mén)相關(guān)的分兩部分，一部分是全封閉式站臺(tái)安全門(mén)或半封閉式全高安全門(mén)的頂箱限界，其直接體現(xiàn)在站臺(tái)安全門(mén)限界圖上，一般不容易被忽略，本文重點(diǎn)討論另一部分站臺(tái)安全門(mén)門(mén)檻高度限界。

3 結(jié)束語(yǔ)

站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，橫向限界、絕緣等問(wèn)題一直是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以上問(wèn)題的解決方案也越發(fā)成熟，使得站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐步趨向標(biāo)準(zhǔn)化，這樣就容易造成設(shè)計(jì)過(guò)程中只注重重點(diǎn)問(wèn)題的分析及處理，而忽略一些細(xì)節(jié)接口設(shè)計(jì)。如文中所述的同土建等專業(yè)的接口，而往往這些細(xì)節(jié)決定了設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞及設(shè)備安裝的安全可靠。站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)作為直接與乘客接觸的城市軌道交通車站設(shè)備，其安全性尤為重要，接口設(shè)計(jì)涉及專業(yè)較多，也相對(duì)繁瑣，且針對(duì)不同類型城市軌道交通制式，站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)也不盡相同，其中仍有許多有待設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步研究及發(fā)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

[1] 黃中全. 軌道交通站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)中的安全保護(hù)措施[J]. 城市軌道交通研究，2010（3）：72-74.

[2] 祝建成. 站臺(tái)安全門(mén)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2015（5）：167.

[3] 裴志康. 淺談地鐵屏蔽門(mén)的作用和意義[J]. 城市交通，2005（2）：9-11.

[4] 歐陽(yáng)科華，劉升華. 軌道交通站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)[J]. 中國(guó)電子商務(wù)，2010（6）：76-77.

[5] 向駿. 城市軌道站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)[J]. 四川建筑，2006，26（4）：114-116.

[6] 孫增田. 屏蔽門(mén)系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用前景[J]. 都市快軌交通，2005，18（2）：4-7.

[7] 王亮平. 簡(jiǎn)析南京地鐵安全門(mén)系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2011（4）：30-32.

責(zé)任編輯 孫銳嬌

Interface Design of Platform Safety Door System

Shen Zhanghong, Qin Jianjun

As a direct service to passengers, the platform safety door is the urban rail transit mechanical and electrical equipment particularly important, and its safe operation of the system cannot be separated from its closely related interface design. The paper makes a detailed analysis of platform safety door system interfaces with structure, vehicle, clearance and track, aiming at the existing problems and puts forward some design suggestions.

urban rail transit, platform, screen door, interface

U231+.6

2016-09-08

申樟虹（1981—），女，高級(jí)工程師