地鐵屏蔽門系統與車站建筑及車輛的接口探討

劉升華 熊東平

(深圳市方大自動化系統有限公司,518055,深圳∥第一作者,高級工程師)

安裝于地鐵、輕軌等軌道交通車站站臺邊緣,將軌道與站臺候車區隔離,設有與列車門相對應,可多級控制開啟與關閉滑動門的連續屏障,稱為站臺屏蔽門(簡稱屏蔽門),包括全高閉式屏蔽門(簡稱屏蔽門)、全高開式屏蔽門(簡稱全高安全門)及半高屏蔽門(簡稱半高安全門或安全門)。屏蔽門系統具有安全、節能、環保等作用。

屏蔽門系統要充分考慮與其他系統的接口,主要包括屏蔽門系統與車站建筑的接口、屏蔽門系統與車輛的接口、屏蔽門系統與信號系統的接口、屏蔽門與低壓配電的接口以及屏蔽門系統與設備監控系統(BAS)的接口等。本文僅對屏蔽門系統與車站建筑和車輛的接口進行探討。

1 屏蔽門對車站建筑的基本要求及實施方法

屏蔽門及全高安全門通過鋼立柱作為整個屏蔽門系統的受力結構。鋼立柱一般采用上下部分別與站臺土建結構連接。

1.1 地鐵屏蔽門及全高安全門上部對土建的要求與連接方式

1.1.1 對土建的要求

由于地鐵屏蔽門、全高安全門的立柱上部通過上部鋼連接件與上部土建結構梁連接,所以對上部土建結構梁的位置等均有要求。從屏蔽門安裝需要及列車限界需要出發,對上部土建結構梁的要求為:梁底到站臺裝修完成面的高度為3 100～3 600 mm(主要是考慮到吊頂裝修完成后能遮擋住鋼立柱上部鋼連接件,保持美觀,以及考慮到如果土建結構梁高度太高會對門體的變形產生較大的影響);梁中心線到站臺邊緣線為170±30 mm(主要是考慮到列車限界的要求以及確保能盡量選擇較小的鋼連接件);梁厚200～240 mm(上部土建結構梁的厚度與屏蔽門的安裝沒有太大的影響,建議將上部土建結構梁的厚度設置在200～240 mm主要是從便于安裝預埋件或后埋件來考慮)。

1.1.2 與土建的連接方式

根據上部土建結構梁的位置不同,屏蔽門鋼立柱通過上部鋼連接件與上部土建結構梁的梁底或梁側連接(見圖1、圖2)。連接固定一般采用預埋或后埋連接。預埋方式主要有預埋C形連接件、預埋鋼板、預留穿墻螺栓安裝孔等。后埋主要采用化學錨栓、膨脹螺栓連接等。由于地鐵屏蔽門還是一項新興的產業,與相關專業的前期溝通還不充分,造成前期土建設計時未能充分考慮預埋件的設置,所以目前實際工程中經常采用后埋連接方式。從長遠來看,為確保屏蔽門可靠連接,應盡量采用預埋連接方式,而且采用預埋連接方式還可降低工程成本。

圖1 梁底連接方式

1.1.3 與土建結構的絕緣設計

由于列車車廂相對大地有一定的電位差,為避免乘客上下列車時碰到屏蔽門而出現不舒適的觸電感覺,需確保屏蔽門與列車車廂處于等電位狀態。在結構上首先要確保屏蔽門與大地絕緣。一般情況下可通過在上部鉸接機構安裝絕緣套及絕緣墊的方式實現地鐵屏蔽門與上部土建結構的絕緣設計(見圖3)。

圖2 梁側連接方式

圖3 鉸接機構絕緣示意圖

1.2 地鐵屏蔽門及全高安全門下部對土建的要求

1.2.1 對下部土建結構的要求

地鐵屏蔽門、全高安全門通過鋼立柱作為整個屏蔽門系統的受力結構。鋼立柱一般采用上下部分別與站臺土建結構連接。地鐵屏蔽門、全高安全門鋼立柱下部通過下部支撐件與土建站臺板連接,站臺板需能承受人群荷載及屏蔽門的自重等。為便于屏蔽門的安裝,需在站臺沿軌道一側預留有安裝槽。該安裝槽的規格一般為150 mm×300 mm(距站臺裝修完成面150 mm,距站臺邊緣300 mm)。

1.2.2 下部與土建的連接

屏蔽門鋼立柱上部通過下部鋼支座與站臺板連接固定,一般采用預埋或后埋連接。預埋方式主要有預埋C形連接件、預埋鋼板、預留穿墻螺栓安裝孔等,后埋主要采用化學錨栓、膨脹螺栓連接等。

1.2.3 下部對土建結構的絕緣設計

屏蔽門與站臺板的絕緣通過在下部支承組件上安裝絕緣件實現(見圖4)。下部支承組件主要由上下T型支座、絕緣件、支承板、調整墊片等通過螺栓連接而成。其中絕緣件使得屏蔽門系統底部與土建結構絕緣。將絕緣件設置在距離站臺板上方位置,可有效防止異物堆積而導致屏蔽門與站臺間的絕緣性能下降;另外在進行絕緣設計時還應考慮防潮、防塵措施,確保使用過程中不受環境影響而導致絕緣性能下降。門檻與站臺裝修層(絕緣地板)之間一般留有10 mm左右間隙。在屏蔽門安裝完成后,該間隙用絕緣材料填充。

圖4 下部支承組件及絕緣結構示意圖

1.3 半高安全門或僅下部支撐的全高安全門對土建的要求

半高安全門或僅下部支撐的全高安全門均為懸臂支撐結構,其站臺板除承受重力外,還承受較大的彎矩。因此,相對于上下支撐的屏蔽門或全高安全門來說,半高安全門或僅下部支撐的全高安全門對站臺板的要求更高。另外,由于受門體結構形式及安裝結構形式的影響,需預留的安裝槽尺寸要更大一些。一般情況下半高安全門安裝槽尺寸為 150 mm×450 mm(距站臺裝修完成面150 mm、距站臺邊緣450 mm),僅下部支撐的全高安全門安裝槽尺寸為150 mm×350 mm(距站臺裝修完成面 150 mm、距站臺邊緣350 mm)。

1.4 站臺裝修完成面與屏蔽門、安全門底部間隙要求

屏蔽門門體包括固定門、滑動門、應急門、端門等。滑動門、應急門、端門活動門為可開啟的門,除了在設計時要使門體下部與站臺裝修完成面保持一定的距離外,該距離的設計還應考慮站臺面裝修誤差、盲道,以及應急門、端門活動門在使用過程中可能出現變形的情況。一般情況下屏蔽門門體下部與站臺裝修完成面的距離不要小于6 mm,最好不要大于10 mm。

2 與車輛接口的基本要求

屏蔽門系統與車輛接口主要包括滑動門、應急門、端門的設置數量及位置,車輛限界,屏蔽門系統與軌道的等電位連接等。

2.1 屏蔽門系統的總體設置原則

1)屏蔽門設置在車站站臺邊的有效站臺長度范圍內,以有效站臺中心線為基準向兩端對稱布置。

2)根據車輛編組、車輛長度、車門、列車駕駛室門的位置及尺寸確定滑動門、應急門、端門的設置。

①滑動門應與列車門一一對應,其高及寬不小于列車門的高及寬。滑動門的門高一般為2 000～2 100 mm,活動門的凈開度與列車門凈開度、停車精度及客流通過有效寬度有關,根據下式確定:

式中:

a——活動門的凈開度,一般不宜超過2 100 mm(太寬門的體量大,對驅動門機不利,開關門時間長,影響營運效率);

b——列車門凈開度,一般為 1 400 mm;

c——列車停車精度,與列車及車站信號等系統的先進性有關,一般為250～300 mm;

d——客流通過有效寬度(乘客上下車的最小通過有效寬度,應考慮客流量高峰時乘客上下車方便),一般不得小于1 200 mm。

②應急門為當列車因故障或其它原因,列車門與活動門不能對準時,乘客離開列車的應急通道。該門可向站臺側旋轉開啟。目前常規的做法是每節車設置一檔應急門(如深圳地鐵1、2號線,南京地鐵1號線等),或者在每側屏蔽門的兩端各設一檔應急門(如廣州地鐵1、3號線,沈陽地鐵1號線等)。應急門高度一般與活動門基本一致,寬度為1 200 mm左右,不宜太小。兩種做法的差別主要表現在:

a)如果每節車設置一檔應急門,出現意外時人群疏散速度較快,但由于應急門要接安全回路等,若設置過多,會對屏蔽門的有效運行產生一定影響;

b)如果在每側屏蔽門的兩端各設一檔應急門,出現意外時對人群疏散速度有較大的影響。

③端門:布置于整列屏蔽門兩端可旋轉開啟的門,是供車站工作人員進入隧道的專用門。端門高度一般與活動門基本一致,其寬度應考慮簡單的維修器具能通過端門進入隧道,一般取 1 200 mm左右。

2.2 車輛限界對屏蔽門系統的要求

屏蔽門的設置應滿足車輛限界的要求,屏蔽門的外形在任何情況下(例如由于制造和安裝誤差、彈性和塑性變形等因素引起的屏蔽門位置的變化)均不能侵入列車行駛動態包絡線。

2.3 屏蔽門系統與軌道的等電位連接

由于列車車廂相對大地有一定的電位差,為避免乘客上下列車時碰到屏蔽門而出現不舒適的觸電感覺,需確保屏蔽門與列車車廂處于等電位狀態。前述中已談到在結構上確保屏蔽門與大地絕緣,再用導線將屏蔽門門體與軌道進行可靠的電氣連接,即可實現屏蔽門系統與軌道的等電位連接。

[1]陳韶章,孫鐘權,王愛儀,等.地下鐵道站臺屏蔽門系統[M].北京:科學出版社,2005.

[2]CJ/T 236—2006 城市軌道交通站臺屏蔽門[S].

[3]GB 50157—2003 地下鐵道設計規范[S].