地铁屏蔽门系统与车站建筑及车辆的接口探讨

刘升华 熊东平

(深圳市方大自动化系统有限公司,518055,深圳∥第一作者,高级工程师)

安装于地铁、轻轨等轨道交通车站站台边缘,将轨道与站台候车区隔离,设有与列车门相对应,可多级控制开启与关闭滑动门的连续屏障,称为站台屏蔽门(简称屏蔽门),包括全高闭式屏蔽门(简称屏蔽门)、全高开式屏蔽门(简称全高安全门)及半高屏蔽门(简称半高安全门或安全门)。屏蔽门系统具有安全、节能、环保等作用。

屏蔽门系统要充分考虑与其他系统的接口,主要包括屏蔽门系统与车站建筑的接口、屏蔽门系统与车辆的接口、屏蔽门系统与信号系统的接口、屏蔽门与低压配电的接口以及屏蔽门系统与设备监控系统(BAS)的接口等。本文仅对屏蔽门系统与车站建筑和车辆的接口进行探讨。

1 屏蔽门对车站建筑的基本要求及实施方法

屏蔽门及全高安全门通过钢立柱作为整个屏蔽门系统的受力结构。钢立柱一般采用上下部分别与站台土建结构连接。

1.1 地铁屏蔽门及全高安全门上部对土建的要求与连接方式

1.1.1 对土建的要求

由于地铁屏蔽门、全高安全门的立柱上部通过上部钢连接件与上部土建结构梁连接,所以对上部土建结构梁的位置等均有要求。从屏蔽门安装需要及列车限界需要出发,对上部土建结构梁的要求为:梁底到站台装修完成面的高度为3 100～3 600 mm(主要是考虑到吊顶装修完成后能遮挡住钢立柱上部钢连接件,保持美观,以及考虑到如果土建结构梁高度太高会对门体的变形产生较大的影响);梁中心线到站台边缘线为170±30 mm(主要是考虑到列车限界的要求以及确保能尽量选择较小的钢连接件);梁厚200～240 mm(上部土建结构梁的厚度与屏蔽门的安装没有太大的影响,建议将上部土建结构梁的厚度设置在200～240 mm主要是从便于安装预埋件或后埋件来考虑)。

1.1.2 与土建的连接方式

根据上部土建结构梁的位置不同,屏蔽门钢立柱通过上部钢连接件与上部土建结构梁的梁底或梁侧连接(见图1、图2)。连接固定一般采用预埋或后埋连接。预埋方式主要有预埋C形连接件、预埋钢板、预留穿墙螺栓安装孔等。后埋主要采用化学锚栓、膨胀螺栓连接等。由于地铁屏蔽门还是一项新兴的产业,与相关专业的前期沟通还不充分,造成前期土建设计时未能充分考虑预埋件的设置,所以目前实际工程中经常采用后埋连接方式。从长远来看,为确保屏蔽门可靠连接,应尽量采用预埋连接方式,而且采用预埋连接方式还可降低工程成本。

图1 梁底连接方式

1.1.3 与土建结构的绝缘设计

由于列车车厢相对大地有一定的电位差,为避免乘客上下列车时碰到屏蔽门而出现不舒适的触电感觉,需确保屏蔽门与列车车厢处于等电位状态。在结构上首先要确保屏蔽门与大地绝缘。一般情况下可通过在上部铰接机构安装绝缘套及绝缘垫的方式实现地铁屏蔽门与上部土建结构的绝缘设计(见图3)。

图2 梁侧连接方式

图3 铰接机构绝缘示意图

1.2 地铁屏蔽门及全高安全门下部对土建的要求

1.2.1 对下部土建结构的要求

地铁屏蔽门、全高安全门通过钢立柱作为整个屏蔽门系统的受力结构。钢立柱一般采用上下部分别与站台土建结构连接。地铁屏蔽门、全高安全门钢立柱下部通过下部支撑件与土建站台板连接,站台板需能承受人群荷载及屏蔽门的自重等。为便于屏蔽门的安装,需在站台沿轨道一侧预留有安装槽。该安装槽的规格一般为150 mm×300 mm(距站台装修完成面150 mm,距站台边缘300 mm)。

1.2.2 下部与土建的连接

屏蔽门钢立柱上部通过下部钢支座与站台板连接固定,一般采用预埋或后埋连接。预埋方式主要有预埋C形连接件、预埋钢板、预留穿墙螺栓安装孔等,后埋主要采用化学锚栓、膨胀螺栓连接等。

1.2.3 下部对土建结构的绝缘设计

屏蔽门与站台板的绝缘通过在下部支承组件上安装绝缘件实现(见图4)。下部支承组件主要由上下T型支座、绝缘件、支承板、调整垫片等通过螺栓连接而成。其中绝缘件使得屏蔽门系统底部与土建结构绝缘。将绝缘件设置在距离站台板上方位置,可有效防止异物堆积而导致屏蔽门与站台间的绝缘性能下降;另外在进行绝缘设计时还应考虑防潮、防尘措施,确保使用过程中不受环境影响而导致绝缘性能下降。门槛与站台装修层(绝缘地板)之间一般留有10 mm左右间隙。在屏蔽门安装完成后,该间隙用绝缘材料填充。

图4 下部支承组件及绝缘结构示意图

1.3 半高安全门或仅下部支撑的全高安全门对土建的要求

半高安全门或仅下部支撑的全高安全门均为悬臂支撑结构,其站台板除承受重力外,还承受较大的弯矩。因此,相对于上下支撑的屏蔽门或全高安全门来说,半高安全门或仅下部支撑的全高安全门对站台板的要求更高。另外,由于受门体结构形式及安装结构形式的影响,需预留的安装槽尺寸要更大一些。一般情况下半高安全门安装槽尺寸为 150 mm×450 mm(距站台装修完成面150 mm、距站台边缘450 mm),仅下部支撑的全高安全门安装槽尺寸为150 mm×350 mm(距站台装修完成面 150 mm、距站台边缘350 mm)。

1.4 站台装修完成面与屏蔽门、安全门底部间隙要求

屏蔽门门体包括固定门、滑动门、应急门、端门等。滑动门、应急门、端门活动门为可开启的门,除了在设计时要使门体下部与站台装修完成面保持一定的距离外,该距离的设计还应考虑站台面装修误差、盲道,以及应急门、端门活动门在使用过程中可能出现变形的情况。一般情况下屏蔽门门体下部与站台装修完成面的距离不要小于6 mm,最好不要大于10 mm。

2 与车辆接口的基本要求

屏蔽门系统与车辆接口主要包括滑动门、应急门、端门的设置数量及位置,车辆限界,屏蔽门系统与轨道的等电位连接等。

2.1 屏蔽门系统的总体设置原则

1)屏蔽门设置在车站站台边的有效站台长度范围内,以有效站台中心线为基准向两端对称布置。

2)根据车辆编组、车辆长度、车门、列车驾驶室门的位置及尺寸确定滑动门、应急门、端门的设置。

①滑动门应与列车门一一对应,其高及宽不小于列车门的高及宽。滑动门的门高一般为2 000～2 100 mm,活动门的净开度与列车门净开度、停车精度及客流通过有效宽度有关,根据下式确定:

式中:

a——活动门的净开度,一般不宜超过2 100 mm(太宽门的体量大,对驱动门机不利,开关门时间长,影响营运效率);

b——列车门净开度,一般为 1 400 mm;

c——列车停车精度,与列车及车站信号等系统的先进性有关,一般为250～300 mm;

d——客流通过有效宽度(乘客上下车的最小通过有效宽度,应考虑客流量高峰时乘客上下车方便),一般不得小于1 200 mm。

②应急门为当列车因故障或其它原因,列车门与活动门不能对准时,乘客离开列车的应急通道。该门可向站台侧旋转开启。目前常规的做法是每节车设置一档应急门(如深圳地铁1、2号线,南京地铁1号线等),或者在每侧屏蔽门的两端各设一档应急门(如广州地铁1、3号线,沈阳地铁1号线等)。应急门高度一般与活动门基本一致,宽度为1 200 mm左右,不宜太小。两种做法的差别主要表现在:

a)如果每节车设置一档应急门,出现意外时人群疏散速度较快,但由于应急门要接安全回路等,若设置过多,会对屏蔽门的有效运行产生一定影响;

b)如果在每侧屏蔽门的两端各设一档应急门,出现意外时对人群疏散速度有较大的影响。

③端门:布置于整列屏蔽门两端可旋转开启的门,是供车站工作人员进入隧道的专用门。端门高度一般与活动门基本一致,其宽度应考虑简单的维修器具能通过端门进入隧道,一般取 1 200 mm左右。

2.2 车辆限界对屏蔽门系统的要求

屏蔽门的设置应满足车辆限界的要求,屏蔽门的外形在任何情况下(例如由于制造和安装误差、弹性和塑性变形等因素引起的屏蔽门位置的变化)均不能侵入列车行驶动态包络线。

2.3 屏蔽门系统与轨道的等电位连接

由于列车车厢相对大地有一定的电位差,为避免乘客上下列车时碰到屏蔽门而出现不舒适的触电感觉,需确保屏蔽门与列车车厢处于等电位状态。前述中已谈到在结构上确保屏蔽门与大地绝缘,再用导线将屏蔽门门体与轨道进行可靠的电气连接,即可实现屏蔽门系统与轨道的等电位连接。

[1]陈韶章,孙钟权,王爱仪,等.地下铁道站台屏蔽门系统[M].北京:科学出版社,2005.

[2]CJ/T 236—2006 城市轨道交通站台屏蔽门[S].

[3]GB 50157—2003 地下铁道设计规范[S].