軌道交通站臺門系統

文/李 松 梁亞成（合肥市軌道交通集團有限公司）

一、軌道交通站臺門系統發展概況

軌道站臺門系統安裝于城市軌道交通車站站臺邊緣，以站臺計算長度中心線對稱縱向布置，設置與列車門一一對應的滑動門[1]，將站臺與軌行區隔離。站臺門通過同信號系統聯動，與列車車門同步開、關，為乘客提供安全的上下車通道，并可有效防止隧道活塞風將區間灰塵、金屬顆粒帶入站臺候車區，阻止隧道活塞風將站臺空調冷風抽離，在為乘客提供舒適的候車環境的同時也可降低地鐵運營成本。2003 年，廣州地鐵2 號線成為中國內地第一條正式安裝使用站臺門系統的城市軌道交通線路。2006 年4 月，深圳方大集團率先研發出國產化站臺門系統，打破松下、法維萊、西屋等國外企業的行業壟斷，并于2007 年3 月與深圳地鐵簽訂1 號線續建工程城市軌道交通站臺門系統的總承包合同，這標志著國產站臺門系統正式進入國內市場。目前，國內站臺門品牌有深圳智創、重慶川儀、南京康尼及上海嘉成等。

當前，新基建已上升為國家重大發展戰略，而智慧交通是新基建的重要組成部分，在此背景下，站臺門系統也不斷朝自動化、智能化方向發展，以適應智慧軌道交通全自動系統的發展需求。

二、軌道交通站臺門系統的組成

軌道交通站臺門根據門體高度的不同，分為半高安全門、全高安全門和屏蔽門三類，最新行業規范統一稱為“站臺門”。站臺門系統可分為機械系統和電氣系統兩個部分，機械系統分為門體系統和門機系統，電氣系統分為監控系統和電源系統。

1.門體系統

門體系統是站臺門的主要機械結構，由滑動門、固定門、應急門、端門、門檻、頂箱、上部連接部件、底部支撐結構、立柱、緊固件和絕緣件等組成。其中上部連接件和底部支撐結構都采取絕緣安裝，確保站臺門與上部土建結構和下部站臺板絕緣，避免站臺門與裝修龍骨等金屬結構之間出現打火現象。

2.門機系統

門機系統主要包括電機、減速器以及傳動裝置。電機一般采用免維護的直流無刷電機，減速器一般有行星齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器兩種，通過彈性聯軸器與電機連接。傳動裝置主要有皮帶傳動和螺旋副傳動，是目前使用最廣泛也是最穩定的兩種傳動方式，生產企業根據傳動裝置的設計特點采用不同傳動方式。皮帶傳動的優點是噪聲小、維護簡單，缺點是使用壽命較短；螺旋副傳動的優點是精度高、使用壽命長，缺點是噪聲較大，維護相對復雜，需定期潤滑和除塵。

3.電源系統

站臺門系統為一級負荷，且設置備用電源[2]。電源系統由動力照明專業提供的兩路380 V 市電雙電源切換箱供電，一路失電可自動切換至備用電路。電源系統經隔離變壓模塊作電氣隔離，分別提供驅動和控制兩路電，驅動電源和控制電源采用相互獨立的配電回路及蓄電池組，避免相互干擾。

驅動電源由整流模塊、監控模塊、絕緣監測、電池巡檢及充放電管理模塊、驅動蓄電池組、饋線回路等構成，采用110 V 直流供電方式，主要為滑動門的開、關動力電源。驅動電源分為5 路，1 路作為備用電路，其余4 路為對應每節車廂的4 道滑動門分別供電，以保證一旦某一路電源故障時，其余3 道滑動門能可靠供電。以6 節編組車輛為例，站臺門驅動電源供電原理如圖1 所示。

圖1 驅動電源供電原理圖

控制電源主要由交流不間斷電源UPS、直流模塊、DC/DC 模塊、監控模塊及饋電單元構成，為門控單元（DCU）、中央控制盤（PSC）、就地控制盤（PSL）和接口等各控制模塊提供DC 24 V、DC 110 V 電源。UPS 包括整流模塊和蓄電池，兩路市電同時失電時蓄電池能夠及時投入供電。驅動、控制電源蓄電池組分別由8 節蓄電池組成，單節蓄電池額定電壓為12 V。兩路市電同時失電時，驅動備用電源儲能應能滿足30 min 內至少完成開/關滑動門的一次循環，控制備用電源儲能至少應滿足負載持續工作30 min[3]。

4.監控系統

每道滑動門設置一個門控單元（DCU）,端門、應急門和臨近的滑動門共用同一個DCU，各類門狀態信息通過DCU 采集經CAN 總線發送至中央控制盤（PSC），PSC 可查詢站臺門狀態和故障報警信息，并將站臺門和綜合監控接口協議點位狀態信息發送至綜合監控系統進行狀態和故障顯示。

控制系統主要由中央控制盤、就地控制盤、門控單元組、通信介質及通信接口等設備組成。站臺門系統有三種控制模式和五級控制方法，三種控制模式即系統級控制、站臺級控制、手動級控制，五級控制方法按照優先級由低到高的順序依次為信號系統（SIG）控制、就地控制盤（PSL）控制、綜合后備盤（IBP）控制、就地控制盒（LCB）控制、手動控制，如圖2 所示。

圖2 控制模式圖

三、站臺門系統與信號系統的聯動和互鎖

1.信號系統開關門

信號系統提供兩組干接點用于發送“開門”與“關門”命令信息，由站臺門系統提供電源，電壓在24～50 V 可調，其中關門命令接回路繼電器的長閉觸點，開門命令接回路繼電器的常開觸點，如圖3 所示。在沒有列車進出站的情況下，開門命令回路斷開，關門命令回路導通，SIG 系統給站臺門持續發送關門命令。

SIG 開門：當電客車進站、司機按壓車門開門按鈕時，關門回路繼電器斷開，開門回路繼電器線圈得電，常開觸點吸合，開門命令回路導通，與列車對應側站臺門打開。

SIG 關門：司機按壓車門關門按鈕時，開門回路繼電器線圈失電，常開觸點斷開，關門命令回路導通，與列車對應側站臺門關閉。

2.信號系統與站臺門系統安全互鎖

站臺門系統分別提供兩組干接點用以發送“關閉鎖緊”與“互鎖解除”命令信息，由信號系統提供電源，電壓在24～60 V 可調。其中，關閉鎖緊回路接繼電器常閉觸點，互鎖解除回路接繼電器常開觸點。

在沒有列車進出站的情況下，互鎖解除回路斷開，關閉鎖緊回路導通，站臺門系統給信號系統持續反饋關閉鎖緊信號。

關閉鎖緊：又稱安全回路，即將單側所有滑動門和應急門串聯起來的保護回路，單側所有滑動門、應急門關閉鎖緊后，關閉鎖緊回路導通，信號系統收到門關閉鎖緊命令。

互鎖解除：即無論站臺門是否關閉鎖緊，信號系統都默認站臺門已關閉鎖緊。當某道滑動門或應急門未關閉鎖緊時，安全回路即斷開，正在進出站的列車會緊急制動，停在站臺的列車無法正常發車。短時間無法排除故障時，為保障列車正常運營，在確認安全的情況下，車站工作人員可操作PSL 上互鎖解除開關，互鎖解除回路繼電器得電，回路導通，解除站臺門與信號的互鎖關系，信號系統默認站臺門處于安全狀態，列車可正常進出站。

四、典型故障

站臺門在運行過程中，開、關頻繁，會出現很多不同類型的故障，在處置與行車相關設備故障時，始終遵循“先通后復”的原則，以確保列車準點運行。

1.站臺門故障導致列車不能正常進出站

故障現象1：某道門無法正常關閉，門頭燈紅閃。

處理方法：根據門頭燈紅閃，可以快速找到故障門，立刻把該故障門打至“手動關”位置，將其旁路出安全回路，查看PSL 或IBP 上ASD/EED 關閉鎖緊指示燈是否點亮，若點亮，則安全回路恢復，列車可正常進出、站，故障由機電工班后續處理恢復。

故障現象2：整側門門頭指示燈都是正常狀態，列車不能正常進、出站。

處理方法：因為行車間隙一般只有3～5 min，安全回路點位很多，此類故障短時間內很難排查出故障點。車站工作人員應首先查看IBP 盤或PSL 上ASD/EED 鎖閉指示燈狀態，如果指示燈不亮，用PSL 重新開關門一次；如果指示燈仍然不亮，為避免列車晚點或后續列車排隊晚點，在確認安全的前提下，車站工作人員應立即通過PSL 打互鎖解除讓列車進站或出站，現場做好安全防護，機電工班搶修人員利用行車間隙排查出故障點，若短時間無法徹底修復則將其旁路出安全回路，待運營結束后全面排查修復。

2.PSL 開關門鑰匙使能開關損壞導致信號聯動失效

故障現象：車站工作人員運營前檢查、測試PSL開關時，由于操作失誤或設備本身原因，PSL 開關門鑰匙在“使能”位無法復位，導致SIG、PSL 均無法開關站臺門。

處理方法：IBP 開關門優先級高于PSL，當SIG、PSL 均無法開關站臺門時，將IBP 盤屏蔽門模塊使能鑰匙開關打到“開”位，在確認站臺安全的前提下，通過IBP 盤開關屏蔽門，保障列車正常運營，機電工班利用行車間隙處置故障。

五、結語

隨著智慧軌道交通的快速發展，軌道交通各類設備的發展趨于智能化，許多軌道線已采用全自動駕駛模式。為了適應智慧軌道交通的發展需求，業內已開展技術研發測試，利用大數據技術精確采集設備各方面的信息并轉換成便于進行網絡傳輸的數據，依托工業互聯網將數據傳送至遠端維護中心進行整理、分析，得出設備的性能狀態及存在的隱患，結合設備維護人員的診斷制定維護方案，開展精確維護保養，讓設備始終處于最佳運行狀態，實現設備維保方式從目前的“事后維護，定期維護”到“預測維護，精確維護”的跨越式發展。