国内地铁屏蔽门系统应用的探讨

张信树，龚光彩，刘泽华

（湖南大学 土木工程学院，1.博士研究生；2.教授，湖南 长沙 410082；3.南华大学 城市建设学院，教授，湖南 衡阳 421001）

城市轨道交通具有速度快、运量大、无污染以及准时、舒适、方便等优点，已成为各国缓解城市交通压力、降低环境污染的首选交通工具[1]。而我国正处于城市化快速发展时期，许多大中城市的地面交通已出现拥堵现象，并有恶化的趋势，因此发展地铁是大势所趋。目前，除了已有地铁的大城市（北京、上海、天津等）在增加线路外，国内大部分省会城市也都在建设地铁。因此，我国的地铁建设正处于高速发展的时期。

地铁中的环控系统是耗资巨大的环节，如何在保证地铁舒适度要求的前提下，尽可能节约能耗，降低运行费用，是地铁环控系统必须考虑的问题。屏蔽门系统由于能够把地铁系统的第4热源（列车运行产生的热量）和第2热源（列车空调冷凝器散热量）挡在门外，减少了空调设备的容量，降低了初投资，同时夏季空调的运行也大大降低[2]。正因为屏蔽门有这么大的“节能效果”，所以国内新建的地铁线路大多装有屏蔽门系统。

1 地铁环控系统

地铁环控系统分为开式系统、闭式系统和屏蔽门系统[3]。

1.1 开式系统 开式系统车站内不设置空调系统，是通过应用机械或“活塞效应”的方法使地铁内部与外界交换空气，利用外界空气冷却车站和隧道。该系统主要应用于当地最热月平均温度低于25℃，且运量较小的地铁系统。

1.2 闭式系统 闭式系统车站内一般采用空调系统，且仅供给满足乘客所需的新鲜空气，而区间隧道的冷却是借助于列车运行的“活塞效应”携带一部分车站空调冷风来实现。该系统主要用于当地最热月平均温度高于25℃、运量较大、高峰时间每小时的列车运行对数和每列车车辆数的乘积大于180的地铁系统，大部分新建地铁都采用这种系统。

1.3 屏蔽门系统 在车站的站台与行车隧道间安装屏蔽门，将其分隔开，车站安装空调系统，隧道用通风系统（机械通风或活塞通风，或两者兼用）。

安装屏蔽门后，车站不受区间隧道行车时活塞风的影响，车站的空调冷负荷只需计算车站本身设备、乘客、广告、照明等发热体的散热。此时屏蔽门系统的车站空调冷负荷仅为闭式系统的22%～28%，且由于车站与行车隧道隔开，减少了运行噪声对车站的干扰，不仅使车站环境较安静、舒适，也使旅客更为安全。

2 屏蔽门系统应用的现状及误区

2.1 国内外应用现状 世界地铁第1套屏蔽门系统于1988年安装在新加坡地铁NEL线，使用距今已有20多年历史。从其使用情况看是成功的，既保证了较高的可靠性，又满足了地铁的运营需要，同时空调节能率达到50%左右[4]。1991年，在保证乘客安全的前提下，为了降低地铁的运营管理成本，日本在东京地铁南北线上安装了屏蔽门。设置了屏蔽门之后，一般情况下只需司机1人操作就可保证安全，站台上无需站务人员接发列车进行监视，从而减少了站台上的工作人员，大大地降低了地铁的管理成本[5]。香港地铁于1997年率先在机场铁路（机场快线及东涌线）安装站台幕门（机场3号站台、新澳站及博览馆站除外），成为香港地铁新铁路地下车站必要设备，将军澳线新车站及北角站的2个新站台也于兴建时安装站台幕门。目前除部分地面或高架车站由于没有安装空调系统而没有加装站台幕门，香港地铁站台均装有站台门，九广东铁的尖东站站台门是世界上最长的站台门。

受香港地铁的影响，中国大陆新建的地铁路线大多装有屏蔽门。2003年6月28日投入运营的广州地铁2号线，是首次在中国大陆地铁中使用站台屏蔽门的铁路系统，创下全国第一。2号线安装屏蔽门后，大大减少了车站冷气在隧道里散失，与未安装屏蔽门的1号线相比，可节约空调通风系统20%的电能[6]。

目前，英国西屋（Westinghouse）公司、瑞士KABA、法国Faiverley Transport S A和日本NABCO成为世界上最主要的4家屏蔽门生产厂家，它们提供了世界上约90%的屏蔽门系统。而国内企业是近2年才进入该行业，自主制造能力相比国外还比较差，到目前为止，还没有一个项目完全采用国内产品。这种现象无疑增加了屏蔽门系统的初投资费用，再加上屏蔽门又不是轨道交通所必需的设备，所以其应用受到了很大的限制。

2.2 应用误区 在地铁站台层设置屏蔽门系统，能够将站台分成候车区域和区间隧道2个部分。候车区域由于有效地把地铁系统的第1和第2热源挡在屏蔽门之外，并减少站台出入口由于列车活塞作用吸入的大量新风形成负荷。车站的空调冷负荷只需计算车站本身设备、乘客、广告、照明等设施的散热，及区间隧道与站台间通过屏蔽门的传热和屏蔽门开启时的对流换热，从而大大降低了车站空调冷负荷，减少了车站空调运行能耗[7-8]。

然而，在区间隧道，由于有列车运行产生的热量、列车空调冷凝器散热量等热源，使得该区域的温度逐年增加。单纯依靠地铁活塞风的自然通风和隧道土壤的蓄热来吸收热量已不能有效地达到排热目的，必须采用合适的机械通风设备，将这些热量及时带走，以保证地铁的正常运营。增加机械通风设备势必会增加地铁系统的初投资和运行费用，所以，地铁安装屏蔽门后是否节能及节能多少，需要综合考虑，而不能简单地认为只要安装屏蔽门系统就节能。特别是对于北方城市夏季持续高温时间比南方城市短，在较长的过渡季节和冬季期间屏蔽门系统起不到很好的节能效果。过渡季节和冬季活塞风温度不高，引入站台可补充新风量，节省机械通风耗能。在北方城市地铁中采用屏蔽门系统后，过渡季节和冬季工况站台公共区必须增加机械通风以满足站台对新风量和舒适度的要求，与常用的不采用屏蔽门的开式系统相比不节能。因此，全年的节能效果不明显。

3 屏蔽门系统的改进方案

在室外气温较低、空调期较短而其他季节采用通风的地区，或者只需要通风的寒冷地区，传统的屏蔽门系统并不能达到较好的节能效果，再加上昂贵的初投资，使得屏蔽门的应用受到了限制。为了推广屏蔽门系统在上述地区的应用，对传统屏蔽门进行节能改造和创新势在必行。多功能屏蔽门和带风口屏蔽门就是在传统屏蔽门基础上改进而得到的。文献[9]给出了在北京地区使用半高安全门、传统屏蔽门和多功能屏蔽门节能效果的对比，多功能屏蔽门系统与传统屏蔽门比，每年可节省运行能耗30%；与安全门相比可节能9%。带风口屏蔽门即在屏蔽门上加装可控风口，夏季关闭隔断列车产生的热量和活塞风的影响，过渡季和冬季打开有效利用活塞风降低通风能耗[10]。带风口屏蔽门系统综合了屏蔽门系统和半高安全门系统的优势，为北方城市地铁提供更安全、舒适、节能的屏蔽门系统。

4 结束语

屏蔽门系统具有节能、环保、提高城市形象等优点，因此深受业主的青睐。在我国南方地区，由于夏季持续时间长，过渡季节和冬季持续时间比较短，安装屏蔽门后节能等效果非常明显，这也得到了较多的例证。而北方城市，由于过渡季节和冬季持续时间比较长，夏季持续时间比较短，因此在该地区是否安装屏蔽门，安装什么型式的屏蔽门一直是个有争议的问题。为了在北方地区推广屏蔽门系统，本文提出应对传统屏蔽门系统进行改造和创新。

投资成本高、技术需要靠国外引进也是制约屏蔽门系统在我国地铁系统中应用的因素。到目前为止，国内还没有一家能够独立生产屏蔽门的企业。因此，国内屏蔽门生产厂家应该加大研发力度，尽早实现屏蔽门国产化，从而降低屏蔽门系统的初投资，推进屏蔽门系统在国内广泛的应用。

[1]雷风行.中国地铁建设的概况及发展思路[J].世界隧道.1996，（1）：1-6.

[2]孙增田.屏蔽门系统在地铁中的应用前景[J].都市快轨 交通.2005，18（2）：4-7

[3]张庆贺等.地铁与轻轨[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]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，（1）：31-33.

[5]蒋玉琨.东京地铁南北线的站台屏蔽门系统[J].地铁与轻轨.1994，（1）：23-27.

[6]卢光霖，陈韶章.城市轨道交通建设综合技术示范工程——广州地铁二号线[M]，广州：华南理工大学出版社，2006，1-18.

[7]沈翔.地下铁道活塞风特性的研究[D].同济大学硕士学位论文.2003

[8]闫荣巧.站台屏蔽门系统在我国地下铁道中的适用性研究[D].西南交通大学硕士学位论文.2006

[9]李国庆，张春生.城市轨道交通发展中的屏蔽门创新[J].都市快轨交通，2007，20（5）.

[10]董书芸.北方城市地铁活塞风对地铁换季的影响规律及其有效利用[D].天津大学博士学位论文.2008