地鐵上的“黑科技”

智能的計(jì)數(shù)系統(tǒng)

智能化是交通系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，而自動(dòng)乘客計(jì)數(shù)系統(tǒng)則是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。要想準(zhǔn)確記錄地鐵乘客人數(shù)，就離不開(kāi)每節(jié)地鐵車廂上的標(biāo)配產(chǎn)品：乘客計(jì)數(shù)器。

這個(gè)儀器安裝在地鐵車廂里面，并不顯眼，卻是提升地鐵運(yùn)營(yíng)效率的關(guān)鍵。乘客計(jì)數(shù)器主要采用紅外系統(tǒng)和熱成像技術(shù)對(duì)進(jìn)出車門(mén)的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，它可以自動(dòng)不間斷地實(shí)時(shí)獲取列車車輛在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)上下車乘客的數(shù)量，并將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析軟件相結(jié)合，自動(dòng)產(chǎn)生列車車輛運(yùn)營(yíng)管理所需要的客流統(tǒng)計(jì)、超載警報(bào)和車輛及運(yùn)營(yíng)線路等各種功能報(bào)表。我們都知道，收集和分析乘客信息對(duì)于軌道交通運(yùn)營(yíng)公司來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，這些信息數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)場(chǎng)景和后期管理中有著配合票務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行財(cái)務(wù)核算、合理分配車廂人員配比、通過(guò)超載預(yù)警提升地鐵安全性、輔助做出合理的發(fā)車調(diào)圖、提升地鐵的通勤效率等作用。

以往，這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)工作都是通過(guò)人工來(lái)進(jìn)行，乘客計(jì)數(shù)器的誕生和自動(dòng)化，幫助地鐵公司節(jié)省了人力資源，并減少了數(shù)據(jù)采集費(fèi)用。此外，乘客計(jì)數(shù)器通過(guò)非常高的準(zhǔn)確率，確保地鐵運(yùn)營(yíng)公司制定合理的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，是提升運(yùn)營(yíng)效率的關(guān)鍵。

地鐵空調(diào)通風(fēng)的“秘密”

地鐵作為軌道交通的重要組成部分，在地下隧道中運(yùn)行是其最主要的特點(diǎn)。為了保證舒適的乘車環(huán)境，需要保持車內(nèi)合適的溫度、濕度、空氣流動(dòng)速度和清潔度，地鐵空調(diào)及其通風(fēng)系統(tǒng)不可或缺。眾所周知，地下環(huán)境通風(fēng)不暢，而整列地鐵空調(diào)的功率是巨大的，這就需要設(shè)計(jì)出良好的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)一般分為開(kāi)式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門(mén)式系統(tǒng)，下面我們就了解一下這些“高明”的設(shè)計(jì)。

開(kāi)式系統(tǒng)

開(kāi)式系統(tǒng)是應(yīng)用機(jī)械或活塞效應(yīng)的方法使地鐵內(nèi)部與外界交換空氣的通風(fēng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌钠骄鶞囟鹊陀?5 ℃且運(yùn)量較少的地鐵系統(tǒng)。

活塞效應(yīng)通風(fēng) 當(dāng)列車的正面與隧道斷面面積之比（阻塞比）大于0.4時(shí)，由于列車在隧道中高速行駛，如同活塞作用，使列車正面的空氣受壓，形成正壓；列車后面的空氣稀薄，形成負(fù)壓，由此便產(chǎn)生空氣流動(dòng)。利用這種原理通風(fēng)，則稱之為活塞效應(yīng)通風(fēng)?；钊L(fēng)量的大小與列車在隧道內(nèi)的阻塞比、列車行駛速度、列車行駛空氣阻力系數(shù)、空氣流經(jīng)隧道的阻力等因素有關(guān)，因此在整個(gè)地鐵系統(tǒng)建設(shè)之前，便要做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。為了排放地鐵隧道內(nèi)地鐵空調(diào)產(chǎn)生的廢熱空氣，同時(shí)引入外界的冷卻空氣，還需要在隧道上設(shè)計(jì)活塞風(fēng)井，因此對(duì)于全部應(yīng)用活塞風(fēng)來(lái)冷卻隧道的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還應(yīng)計(jì)算活塞風(fēng)井的間距、斷面尺寸等參數(shù)，使有效換氣量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

機(jī)械通風(fēng) 當(dāng)活塞通風(fēng)不能滿足地鐵除余熱與余濕的要求時(shí)，要設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。機(jī)械通風(fēng)就是利用通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)給空氣提供能量，造成通風(fēng)壓力使地面空氣不斷地進(jìn)入地下并沿著預(yù)定的線路流動(dòng)，同時(shí)再將廢熱空氣排出地下的通風(fēng)方法。根據(jù)地鐵系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)師會(huì)在車站與區(qū)間隧道分別設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。車站通風(fēng)一般為橫向的送排風(fēng)系統(tǒng)，區(qū)間隧道通風(fēng)一般為縱向的送排風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)區(qū)間隧道較長(zhǎng)時(shí)，區(qū)間隧道中部還會(huì)設(shè)中間風(fēng)井。對(duì)于當(dāng)?shù)貧鉁夭桓?、運(yùn)量不大的地鐵系統(tǒng)，可設(shè)置車站與區(qū)間連通的縱向通風(fēng)系統(tǒng)，總之，具體的設(shè)計(jì)都要通過(guò)實(shí)際情況計(jì)算確定。

閉式系統(tǒng)

閉式系統(tǒng)就是指地鐵內(nèi)部基本上與外界大氣隔斷，僅供給滿足乘客所需的新鮮空氣量的通風(fēng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌钠骄鶞囟雀哂?5 ℃且運(yùn)量較大的地鐵系統(tǒng)。采用閉式系統(tǒng)的地鐵車站一般都有大負(fù)荷空調(diào)來(lái)制造新鮮的冷風(fēng)，區(qū)間隧道的冷卻則是借助于列車運(yùn)行的活塞效應(yīng)攜帶一部分車站空調(diào)冷風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

屏蔽門(mén)式系統(tǒng)

屏蔽門(mén)式系統(tǒng)是在車站的站臺(tái)與行車隧道間安裝屏蔽門(mén)，將兩者分隔開(kāi)，其中車站安裝空調(diào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，隧道則采用機(jī)械通風(fēng)、活塞通風(fēng)或兩者兼用。當(dāng)隧道的通風(fēng)系統(tǒng)不能將區(qū)間隧道的溫度控制在允許值以內(nèi)時(shí)，則需要采用其他有效的降溫方法。安裝屏蔽門(mén)的最大作用，就是使車站成為單一的建筑物，令它不受區(qū)間隧道行車時(shí)活塞風(fēng)的影響，這就大大降低了車站空調(diào)的冷負(fù)荷。據(jù)計(jì)算，采用屏蔽門(mén)式系統(tǒng)的車站，空調(diào)冷負(fù)荷僅為閉式系統(tǒng)的22%～28%，節(jié)能效果非常明顯。由此可見(jiàn)，小小的一扇門(mén)，卻能產(chǎn)生巨大效益。

屏蔽門(mén)的“幕后幫手”

地鐵屏蔽門(mén)是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、材料、電子和信息等學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品。屏蔽門(mén)將車站與行車隧道隔開(kāi)，可以大幅度地減少司機(jī)瞭望次數(shù)，減輕司機(jī)的思想負(fù)擔(dān)，同時(shí)也減少了列車運(yùn)行和噪聲對(duì)車站的干擾，這不僅使車站環(huán)境安靜、舒適，也使旅客進(jìn)出站更為安全。

我們?cè)诔俗罔F前可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)列車停穩(wěn)的第一時(shí)間，屏蔽門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，那屏蔽門(mén)究竟是由誰(shuí)操控的呢？原來(lái)，為了保證地鐵及乘客的絕對(duì)安全性，地鐵屏蔽門(mén)具有完善的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的控制功能主要包括：系統(tǒng)級(jí)控制、站臺(tái)級(jí)控制、手動(dòng)操作控制以及火災(zāi)模式（IBP）。其中，系統(tǒng)級(jí)控制的優(yōu)先級(jí)最低，手動(dòng)操作控制的優(yōu)先級(jí)最高。下面我們就具體說(shuō)說(shuō)這幾種控制模式的應(yīng)用情形。

在正常運(yùn)行模式下，屏蔽門(mén)接受列車司機(jī)或ATC（列車自動(dòng)控制）發(fā)出的指令，自動(dòng)執(zhí)行開(kāi)、關(guān)門(mén)操作，這個(gè)操作就是系統(tǒng)級(jí)控制。當(dāng)列車司機(jī)無(wú)法將列車停在規(guī)定的范圍內(nèi)且偏離量不多而乘客仍能從滑動(dòng)門(mén)中進(jìn)出時(shí)，或者屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)與ATC之間發(fā)生通信故障等情況時(shí)，則由站臺(tái)工作人員操作就地控制盒，令滑動(dòng)門(mén)實(shí)現(xiàn)開(kāi)或關(guān)，這個(gè)就是站臺(tái)級(jí)控制。如果滑動(dòng)門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中檢測(cè)到有人或物被夾，則該道滑動(dòng)門(mén)將立刻停止關(guān)閉并自動(dòng)打開(kāi)，然后重新關(guān)閉，若重復(fù)3次仍不能完全關(guān)閉并鎖緊，則該道滑動(dòng)門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，開(kāi)始執(zhí)行故障處理程序，這個(gè)時(shí)候只能從軌道側(cè)通過(guò)把手、在站臺(tái)側(cè)用“通用”鑰匙開(kāi)關(guān)滑動(dòng)門(mén)，這個(gè)就是手動(dòng)操作控制。

最后就是火災(zāi)模式（IBP）：當(dāng)列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以在IBP盤(pán)上操作緊急開(kāi)門(mén)按鈕，打開(kāi)火災(zāi)線路單側(cè)的所有滑動(dòng)門(mén)，最大限度地配合乘客疏散；當(dāng)站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以在IBP盤(pán)上操作打開(kāi)邊門(mén)配合通風(fēng)空調(diào)排煙（島式站臺(tái)打開(kāi)兩側(cè)屏蔽門(mén)的邊門(mén)，側(cè)式站臺(tái)打開(kāi)火災(zāi)側(cè)屏蔽門(mén)邊門(mén)），同時(shí)邊門(mén)聲光報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出強(qiáng)聲光報(bào)警，從而避免乘客跌落軌道?？梢哉f(shuō)， 屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)已經(jīng)將各種緊急情況考慮周全，也讓乘客吃了一顆“定心丸”。

減振降噪有講究

隨著軌道交通的快速發(fā)展，其產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題不容忽視。地鐵軌道必然會(huì)穿越人口密集區(qū)和重要的建筑物下，列車行駛產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲會(huì)嚴(yán)重影響人們的生活和工作。因此，對(duì)地鐵進(jìn)行減振降噪的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

為了減少地鐵噪聲對(duì)周圍環(huán)境與居民的不利影響，需要從三個(gè)方面采取措施——噪聲源的控制、改善噪聲傳播路徑、加強(qiáng)對(duì)受者的保護(hù)，和地鐵建造相關(guān)的是前兩項(xiàng)控制措施。從噪聲源的控制上講，由于地鐵的噪聲主要是由車輪和軌道的相互作用產(chǎn)生，因此可以對(duì)車輪或軌道采取減振和加大阻尼的一些措施，例如采用彈性車輪、阻尼車輪、減少輪軌撞擊的特殊踏面車輪，并對(duì)車輪踏面進(jìn)行整修以消除缺陷，保持踏面圓順等方式；從改善噪聲傳播路徑上講，可采取一些隔聲措施來(lái)控制鐵路噪聲的輻射，例如在車體兩側(cè)下部設(shè)置活動(dòng)隔聲裙、設(shè)置機(jī)車風(fēng)笛的隔聲罩、在線路兩側(cè)設(shè)置聲屏障等方式。

地鐵高速運(yùn)行產(chǎn)生振動(dòng)不僅影響到駕乘人員的舒適及健康，也使地鐵沿線地面建筑物發(fā)生受迫振動(dòng)，可能帶來(lái)意想不到的損害。減小地鐵振動(dòng)的解決方案主要分為主動(dòng)減振和被動(dòng)減振兩種。主動(dòng)減振主要是通過(guò)減少制作誤差、改進(jìn)軌道結(jié)構(gòu)、定期保養(yǎng)維修線路的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如采用重型鋼軌，可減少列車的沖擊振動(dòng)，從而抑制鋼軌的垂向振動(dòng)；又如采用無(wú)縫鋼軌，最大限度減小鋼軌接頭，從而有效減少輪軌之間的沖擊力，減小振動(dòng)；還有就是對(duì)輪軌進(jìn)行定期打磨，減少輪軌作用面的凹凸，使輪軌的接觸面更加平滑，減小振動(dòng)和噪聲。但是，這些主動(dòng)減振的手段只能降低振動(dòng)能量，而不能避免振動(dòng)，因此被動(dòng)減振應(yīng)運(yùn)而生。被動(dòng)減振就是采用必要的隔振和吸振措施，來(lái)降低振動(dòng)的不良影響。

也許你沒(méi)有想到，我們每天上下班乘坐的地鐵背后竟然有如此多的“黑科技”，無(wú)論是智能的乘客計(jì)數(shù)器、完善的空調(diào)系統(tǒng)、安全的屏蔽門(mén)系統(tǒng)還是先進(jìn)的減振降噪設(shè)計(jì)，其彰顯的正是新時(shí)代中國(guó)軌道交通建設(shè)領(lǐng)域的那份底氣與自信。如今，我們的軌道交通相關(guān)技術(shù)能力已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，相信在不久的未來(lái)，中國(guó)的地鐵技術(shù)必將在世界上大放異彩。