站臺門系統在軌道交通中的應用

黃 河

（大連地鐵運營有限公司，大連 116011）

引言

城市軌道交通的站臺門系統是一項集建筑、機械、材料、電子和信息等學科于一體的系統工程，其設置于軌道交通站臺的邊緣，以玻璃幕墻的方式包圍地鐵站臺與列車的上落空間，使站臺區域與軌道區域隔離，當列車到達或駛離時，通過控制系統控制其自動開啟或關閉。

1 站臺門系統概述

1.1 系統特點

安全：站臺門使站臺與軌道完全隔離，防止乘客或所攜帶物品跌落軌道而發生危險。

節能：電耗是列車運營中極大的能源支出，同時列車運行時產生的活塞風大大加快了地鐵車站的能源散失，站臺門可減少站臺區和軌行區之間冷熱氣流的交換，從而節約環控設施的能源消耗。

環保：使用站臺門可降低列車進站時的噪音和隧道活塞風對站臺乘客的影響，減少由隧道進入站臺的粉塵，改善了站臺區的候車環境。

增加候車區有效面積：在不設站臺門系統的車站，乘客候車安全線距離站臺邊緣500mm左右，而安裝站臺門系統只需要250-300mm，增加了站臺的有效面積。

1.2 系統分類

站臺門分為封閉式、開式和半高式，其中開式和半高式通常被叫作“安全門”，只起到安全和美觀的作用；封閉式的通常被人們叫作“屏蔽門”，也是最常用的一種。

2 站臺門系統構成及功能

站臺門系統由機械和電氣兩部分構成，機械部分包括門體結構和門機驅動系統，電氣部分包括電源系統和控制系統。

2.1 門體結構

門體結構由承重結構、門檻、頂箱、滑動門、固定門、應急門和端門等組成（圖1）。每側站臺門的單元數量按站臺長度和列車相關數據設計而定。

圖1 站臺門門體結構示圖

（1）承重結構。承重結構包括（上下底部）支撐部件、門梁、立柱、頂部伸縮裝置等部件。

（2）門檻。門檻有固定門門檻、應急門門檻、端門和滑動門門檻。

（3）頂箱。頂箱內設置門單元的門機驅動系統、門控單元（DCU）、頂梁、就地控制盒等部件。

（4）滑動門。滑動門關閉時可作為站臺公共區與隧道區域的屏障。打開時，為乘客提供上、下列車的通道，也可作為特殊情況下乘客的疏散通道。

滑動門滿足系統級、站臺級和手動級三級控制方式要求。每道滑動門設置便于隔離和維修操作用的就地開關（LCB）。滑動門底部設計有斜面防站人結構（也可外加防夾擋板），以實現障礙物探測功能，避免乘客夾在站臺門和列車門之間。

（5）固定門（FIX）。固定門設置在雙扇滑動門之間，僅作為公共區與隧道區間的屏障。

（6）應急門（EED）。正常運營狀態應急門保證關閉并鎖緊，作為公共區與隧道區間的屏障，特殊情況下可作為乘客應急疏散通道。

（7）端門。端門單元是指隔離站臺公共區與隧道之間的設施，作為特殊情況下乘客疏散的通道，也作為車站工作人員進出隧道的通道。

2.2 門機驅動系統

門機驅動系統由驅動裝置、傳動裝置、門鎖裝置、位置檢測開關等組成。通過驅動電機和傳動機構驅動門體的水平移動，實現滑動門的開關。

2.3 電源系統

供電專業按一級負荷向站臺門設備室提供兩路獨立的380/220V交流電源。

站臺門電源系統包括驅動電源和控制電源，各自有獨立的UPS主機、蓄電池柜、配電柜，驅動電源和控制電源分別為門機和系統控制線路提供電源，并能為斷電后的站臺門系統提供備用電量，控制并實現一定的開關門次數，為工作人員提供應急處理的時間。

2.4 控制系統

站臺門控制系統由以下幾個主要部分構成：中央控制盤（PSC）、就地控制盤（PSL）、門控單元（DCU）組等，同時每道滑動門還設置一個就地控制盒（LCB）。 控制系統原理圖如圖2所示。

（1）中央控制盤（PSC）。每個車站設有一個PSC，由兩套邏輯控制單元（PEDC）和至少一套監視系統（MMS）及其外圍接口構成。每個邏輯控制系統控制一側站臺。圖3為PEDC原理框圖。

PSC內的邏輯控制部件是站臺門系統內部、外部關鍵命令執行及反饋的重要部件，每個車站內的各PEDC配有獨立的回路與車控制室IBP盤、站臺端頭PSL相連，以便于在火災、系統控制故障狀況下，可以打開站臺相應側的滑動門。

監控主機是每個控制子系統的主要設備，屬于整個總線網絡的主設備。每側站臺門單元中所有設備的狀態信息均通過現場總線傳送到系統PSC上，利用監控主機可以從PSC上查詢到所監視設備的當前狀態，并可更改相關運行參數。PSC將與運營相關的站臺門狀態及故障信息發送至BAS監控系統進行狀態顯示和故障報警。

圖2 控制系統原理圖

圖3 PEDC原理框圖

（2）門控單元（DCU）。DCU是滑動門電機的監控裝置，每對滑動門單元均配置一個DCU，安裝在門體上部的頂箱內，用于執行系統控制和就地控制設備發來的控制命令，并能夠采集并發送門機狀態信息及各種故障信息。圖4為DCU原理框圖。

（3）就地控制盤（PSL）。每側站臺設置一個PSL。當系統控制失敗時，由PSL對站臺門進行就地控制。

（4）就地控制盒（LCB）。就地控制盒位于靠近門控單元（DCU）的頂箱內。每個門單元如果發生網絡通信故障、電源故障、門機故障以及其它故障，均可通過就地控制盒（LCB）使此單元隔離，切斷電源，從而不影響整個系統的正常工作，便于維修。

3 站臺門系統的控制功能

站臺門控制系統應具有系統級控制、站臺級控制（含PSL控制和緊急模式IBP盤控制）和手動操作（含LCB控制、手動解鎖開門）三級控制方式。三種控制方式中以手動操作優先級最高，而手動解鎖開門比LCB高；站臺級次之，IBP盤的控制模式比PSL控制模式高；系統級控制優先級最低。

3.1 系統級控制

系統級控制是在正常運行模式下由信號系統直接對站臺門進行控制的方式。在系統級控制方式下，列車到站并停在允許的誤差范圍內時，列車駕駛員在駕駛室內進行開門和關門操作，控制命令經信號系統向站臺門中央控制盤發送開/關門命令，中央控制盤通過DCU對滑動門開/關進行實時控制，實現站臺門的系統級控制操作。

開門操作：信號系統確認列車停在允許范圍內時，向站臺門控制系統發出開門命令到中央控制盤。中央控制盤通過硬線安全回路向門控單元DCU發送開門的命令，門開啟時門狀態指示燈點亮。

圖4 DCU原理框圖

關門操作：列車即將離站時，信號系統發出關門命令到中央控制盤，中央控制盤通過硬線的安全回路向DCU發送關門命令，整列滑動門動作關閉，關門過程中頂箱狀態指示燈閃爍，門關閉并鎖緊后門狀態指示燈熄滅。中央控制盤通過向信號系統反饋門鎖閉信號，信號系統接收到站臺門鎖閉信號，司機確認所有列車車門和站臺門關閉鎖緊、無夾人夾物后，列車離站。

3.2 站臺級控制

站臺級控制是由列車司機或站務人員在站臺PSL上對站臺門進行開/關門的控制方式。當系統級控制不能正常實現時，如在列車停位不正確、信號系統與站臺門系統通信中斷、站臺門系統局部故障等非正常情況下列車司機或站務人員可以在PSL上進行開門、關門操作，實現站臺門的站臺級控制操作。

開門操作：列車司機或站務人員用鑰匙開關打開PSL上的操作允許開關，此時PSC及PSL面板上“PSL操作指示燈”點亮；列車司機或站務人員在PSL發出開門命令，滑動門開始打開，當滑動門完全打開后，狀態指示燈點亮。

關門操作：列車司機或站務人員在PSL上打開操作允許開關后發出關門命令，PSL上操作指示燈點亮，滑動門開始關閉，當滑動門全部鎖閉后，PSL上關門狀態指示燈點亮。列車司機或站務人員用鑰匙開關關閉PSL上的操作允許開關，此時中央控制盤面板上的“PSL操作指示燈”熄滅。司機確認所有列車車門和站臺門關閉鎖緊、無夾人夾物后，列車離站。

門關閉后無法發車：當站臺門全部關閉，但列車自動控制系統因無法確認站臺門全部關閉且鎖閉信號而不能發車時，由列車司機用鑰匙打開站臺端頭控制盒（PSL）上的操作允許開關，再用鑰匙打開站臺端頭控制盒（PSL）上的“互鎖解除”開關，向列車自動控制系統發出允許列車離站的信號。

當火災發生時，工作人員可以在車控室的IBP盤上操作站臺門應急開關打開站臺門，配合站臺火災排煙模式需要。

3.3 手動操作

手動操作是由站臺人員或乘客對站臺門進行的操作。當控制系統電源故障或個別站臺門操作機構發生故障時，站臺工作人員在站臺側用鑰匙或乘客在軌道側用開門把手打開站臺門。

當需要時，工作人員可通過就地控制盒（LCB）直接開/關或暫時隔離該檔滑動門，從而不影響整個系統的正常工作，以便維保人員單獨為該道門進行測試及維護。

4 保障系統穩定可靠的建議

為保障站臺門系統運行的穩定可靠，建議如下：

（1）防夾設計。由于列車車門與滑動門之間有一定的空間，存在乘客因某種原因被夾于列車門與滑動門之間的可能，為了減少這種危險，建議采用防夾監測裝置，并在滑動門上加防站人結構和防夾擋板，防止發生人、物被夾于兩門之間的情況。

（2）安全回路。為了保證站臺門關閉和鎖緊狀態的安全檢測，采用一個串聯式連線回路，穿過所有的滑動門與應急門，僅當回路閉合時，向信號系統發出一個“所有滑動門、應急門關閉和鎖緊”的信號，才允許列車離開車站，當回路斷開時，禁止列車離開或進入車站。

（3）站臺門系統火災模式不與消防系統聯動。站臺門系統設置有火災控制模式，在設計時往往與消防系統聯動，車站火災工況的啟動將引起站臺門的相應動作，但由于防災報警探頭的積塵、性能不穩定等因素常常引起聯動設備的誤動作，實際運營中建議取消站臺門與消防系統聯動，在相應的火災模式下，由車站值班人員在車站控制室操作消防聯動盤的站臺門緊急控制開關，配合打開或關閉滑動門，疏散乘客和配合環控系統排煙即可。

（4）控制電路。建議PSC對于SIG、IBP、PSL都有獨立的繼電器邏輯電路，如果SIG 與IBP的繼電器邏輯電路出現故障，站臺門系統的開、關可以通過PSL操作。

（5）控制命令線路。建議PEDC與每側DCU之間的控制命令線路采用雙路冗余的方式，確保在一路控制命令失效的情況下，PEDC仍能通過另一路控制命令回路正常控制門體動作。

（6）冗余現場總線。建議PSC采用雙路冗余總線通訊，以增強系統通訊的可靠性。

（7）雙CPU設計。建議PEDC內采用雙CPU技術，兩個CPU互相備份，在其中一個CPU產生故障時能夠自動切換到備份CPU進行工作。

（8）控制電源。建議上、下行線PEDC供電分離，SIG、IBP、PSL的繼電器電路電源和DCU控制命令電源等分路供電，如果SIG或IBP繼電器電路的電源出現故障，PSD系統可通過PSL操作。

（9）驅動電源。建議在每側驅動電源系統采用分散間隔的方式，保證某些線路出現故障時，每節車廂仍有對應的滑動門可以正常開關。