繁忙城市綜合交通樞紐地下車站智能屏蔽門風險管控探析

深入分析了屏蔽門在高速鐵路地下車站的應用價值，研究分析了控制安全風險、夾傷風險、結(jié)構(gòu)強度風險、玻璃破碎風險、高速列車通風效應風險等，并針對其在實際運行中所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)提出了解決方案。

高速鐵路； 立體交通； 地下車站； 屏蔽門； 智能系統(tǒng)； 風險管控； 生態(tài)環(huán)保； 城市形象

U231.4A

鐵路與公路鐵路與公路

［定稿日期］2024-06-17

［作者簡介］羅朝基（1972—），男，碩士，高級工程師，主要從事施工生產(chǎn)和安全質(zhì)量管理工作。

0" 引言

在國家綜合立體交通的快速發(fā)展過程中，高速鐵路作為解決長距離快速通行的重要方式之一，其建設和運營效率受到了極大的關注。隨著城市空間的日益緊張和對交通系統(tǒng)環(huán)保性能要求的提升，高速鐵路地下車站的建設逐漸成為一種新趨勢。在這樣的背景下，如何提高車站的安全性、能效及環(huán)境友好性成為了設計者和研究者關注的焦點。

屏蔽門系統(tǒng)作為一種安裝在站臺邊緣，用以隔離軌道和站臺的高科技裝備，它在提升安全性、降低能耗和環(huán)境保護方面顯示出顯著的優(yōu)勢。比如節(jié)能減排、保障乘客安全、乘客流量控制、防止物品掉落、乘客舒適度、符合國際標準化等方面具有顯著的實際意義。特別是在地下環(huán)境中，屏蔽門的應用更是顯得尤為重要。然而，與此同時，高速列車在地下運行的特殊環(huán)境也給屏蔽門的設計和運行帶來了新的挑戰(zhàn)。

本文旨在探討屏蔽門在高速鐵路地下車站中的應用和所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。研究分析了控制安全風險、夾傷風險、結(jié)構(gòu)強度風險、玻璃破碎風險、高速列車通風效應風險等，并針對其在實際運行中所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)提出了解決方案。同時也對屏蔽門在未來高鐵交通領域中廣泛應用進行展望。

1" 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

屏蔽門在高速鐵路地下車站的應用是為了增加乘客安全和站臺管理的效率。以下是關于屏蔽國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

1.1" 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，對于高速鐵路地下車站屏蔽門的研究，多個科研機構(gòu)和高等院校正致力于這一領域的前沿技術(shù)研究。

（1）中國鐵道科學研究院作為鐵路行業(yè)的科研領頭羊，承擔了大量的屏蔽門系統(tǒng)研究工作。他們不僅關注屏蔽門的安全性能，還在節(jié)能效果和智能化控制系統(tǒng)的開發(fā)上進行深入研究。特別是在氣動效應方面，研究人員通過模型試驗，研究列車高速通過隧道時對車站內(nèi)部壓力的影響，以及屏蔽門在此過程中的作用。

（2）北京交通大學等高校也在該領域有所建樹。研究重點包括屏蔽門的結(jié)構(gòu)設計、材料選擇以及耐久性等方面。這些研究旨在提高屏蔽門的抗風壓能力，確保在列車高速通過時，站臺上的乘客不會受到氣流的影響。

（3）同濟大學等其他高等學府也在進行相關研究。涉及到屏蔽門與車輛門自動同步開啟關閉技術(shù)的開發(fā)，這項技術(shù)能夠進一步提升乘客的便利性和安全性。

綜上所述，國內(nèi)的研究機構(gòu)和高校正在從多個角度出發(fā)，對高速鐵路地下車站屏蔽門技術(shù)進行深入研究，以期達到更高的安全標準和運營效率。隨著技術(shù)的不斷進步，未來的屏蔽門系統(tǒng)將更加智能化、高效化，為高速鐵路的運營提供更加堅實的安全保障。

1.2" 國外研究現(xiàn)狀

（1）日本：日本的高速鐵路系統(tǒng)在地下車站廣泛應用了屏蔽門技術(shù)。研究重點是屏蔽門的設計和運行控制，以確保乘客的安全和高效的站臺管理。

（2）歐洲：一些歐洲國家（如法國和德國）的高速鐵路地下車站也采用了屏蔽門技術(shù)。研究關注于屏蔽門系統(tǒng)的集成和與列車控制系統(tǒng)的協(xié)同工作。

這些研究表明屏蔽門在高速鐵路地下車站應用的重要性和可行性。屏蔽門的安裝可以提高乘客的安全性，減少事故風險，并提高站臺的運營效率。未來的研究可能會集中在屏蔽門系統(tǒng)的智能化和自動化方面，以進一步提高效率和安全性。

2" 必要性分析

為了保障乘客安全、提高運營效率，高速鐵路地下車站普遍安裝了屏蔽門。目前對于高速鐵路車站屏蔽門系統(tǒng)的研究大多集中在研究機械受力分析、環(huán)控和氣動效應方面，且都取得了較多的研究成果，但在實踐中的工程指導意義尚有不足。因此盡管屏蔽門的應用已相當廣泛，但在實際運用過程中，仍然出現(xiàn)了一些不容忽視的問題，如屏蔽門無法正常開啟或關閉、夾傷乘客、結(jié)構(gòu)強度不足以及玻璃破裂等。這些問題的存在，不僅威脅到乘客的安全，也影響了鐵路系統(tǒng)的正常運行。

2.1" 保障乘客安全

高速鐵路地下車站的客流量巨大，屏蔽門的正常運行直接關系到乘客的安全。風險分析能夠識別可能導致屏蔽門故障的各種因素，如機械故障、電氣問題或人為操作錯誤等，從而采取預防措施，確保乘客不會因屏蔽門故障而面臨危險。

2.2" 防止運營中斷

屏蔽門的故障可能導致列車延誤或停運，影響整個高速鐵路系統(tǒng)的運營效率。通過風險分析，可以預測和減少這些故障的發(fā)生，確保車站的正常運營，避免給乘客和運營商帶來不必要的麻煩和經(jīng)濟損失。

2.3" 提高設備可靠性

定期的風險分析和評估有助于監(jiān)控屏蔽門的性能，及時發(fā)現(xiàn)潛在的磨損和老化問題。這有助于制定有效的維護計劃，提高設備的可靠性和使用壽命，從而減少長期的維修成本。

2.4" 應對緊急情況

在緊急情況下，如火災或其他安全事故，屏蔽門的正確功能至關重要。風險分析可以幫助確定在緊急情況下可能需要的特殊操作程序或備用系統(tǒng)，確保在關鍵時刻能夠迅速有效地應對。

2.5" 符合法規(guī)要求

許多國家和地區(qū)對公共交通設施有嚴格的安全規(guī)定。進行風險分析不僅是為了提高自身的安全性，也是為了滿足法律法規(guī)的要求。通過風險分析，車站運營商可以證明他們已經(jīng)采取了所有必要的預防措施來保護乘客和員工的安全。

綜上所述， 高速鐵路地下車站屏蔽門的應用風險分析是一個復雜但必要的過程，它涉及到乘客安全、運營效率、設備可靠性、緊急應對能力和法規(guī)遵守等多個方面。通過系統(tǒng)的風險分析，可以提前識別和解決潛在的問題，從而確保高速鐵路地下車站的安全、高效運營，為乘客提供更加可靠和舒適的旅行體驗。

3" 風險與應對措施

3.1" 高速鐵路地下車站應用屏蔽門風險

（1）控制安全風險：如果屏蔽門的控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會導致門體無法正常開啟或關閉，這在緊急情況下可能會阻礙乘客的疏散，增加安全風險。

（2）夾傷風險：屏蔽門在關閉時如果感應到障礙物，應該自動重新開啟以避免夾傷乘客。但如果這一功能失效，可能會造成乘客受傷。

（3）結(jié)構(gòu)強度風險：地下車站的屏蔽門結(jié)構(gòu)由立柱、門扇、導軌與滑輪系統(tǒng)、密封條、應急釋放機制幾個主要結(jié)構(gòu)組成。立柱作為整個屏蔽門結(jié)構(gòu)的支撐框架，其設計、材料疲勞、沖擊載荷、腐蝕等因素可能導致立柱出現(xiàn)裂縫或凹陷，在極端情況下，立柱的完全失效可能導致整個屏蔽門結(jié)構(gòu)坍塌，危及乘客安全。

（4）玻璃破碎風險：地下車站的屏蔽門玻璃通常采用單層鋼化玻璃和雙層夾膠玻璃。因鋼化玻璃內(nèi)部存在無法完全消除的雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)會導致玻璃自爆，鋼化玻璃的自爆率通常很低，通常在3‰以下。玻璃破碎可能會造成直接的物理傷害，如割傷乘客和員工，碎玻璃片可能掉落至軌道區(qū)域，對列車運行安全構(gòu)成威脅。

（5）高速列車通風效應風險：當高速列車進出地下屏蔽門時，會產(chǎn)生較大的氣流和氣壓變化。這可能導致氣流在屏蔽門周圍形成渦流或湍流，增加了乘客進出屏蔽門時的風險。特別是在高速列車通過時，進出屏蔽門的乘客可能會受到突然的氣流沖擊，使其失去平衡或受傷。

鐵路與公路羅朝基： 繁忙城市綜合交通樞紐地下車站智能屏蔽門風險管控探析

（6）氣壓變化風險：高速列車進出地下屏蔽門時，由于列車的高速運行，會產(chǎn)生較大的氣壓變化。這可能導致屏蔽門的開閉過程中產(chǎn)生氣壓差，引起不穩(wěn)定的氣流或氣壓波動，對乘客和周圍環(huán)境造成一定的風險。

（7）噪音和振動超標：高速列車進出屏蔽門時，會伴隨著噪音和振動的產(chǎn)生。這可能對周圍的乘客和建筑物造成不適或干擾。特別是在地下車站的封閉環(huán)境中，噪音和振動可能會被放大，對乘客的舒適度和健康造成負面影響。

（8）煙霧和火災擴散：在地下屏蔽門區(qū)域，如果發(fā)生火災或煙霧事故，由于空間相對封閉，煙霧和有害氣體可能會迅速擴散，增加乘客疏散和救援的難度。因此，需要在設計和建設屏蔽門時考慮煙霧控制和火災防護措施，如煙霧排風系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)和防火隔離措施。

（9）人員疏散風險：在緊急情況下，如地震、火災或其他緊急事件，乘客需要迅速疏散出地下屏蔽門區(qū)域。然而，由于空間限制和乘客數(shù)量的增加，可能導致?lián)頂D和堵塞，增加人員傷亡的風險。因此，需要進行人員流動性和疏散模擬，合理規(guī)劃出口和疏散通道，確保乘客能夠安全、迅速地離開地下屏蔽門區(qū)域。

為了減輕高鐵地下屏蔽門的空氣動力學風險，需要進行詳細的風洞試驗和數(shù)值模擬，以評估氣流和氣壓變化對乘客和結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)這些評估結(jié)果，可以采取一系列的設計和措施，如優(yōu)化屏蔽門的結(jié)構(gòu)和布置、增加緩沖區(qū)域、調(diào)整列車進出速度等，以減少空氣動力學風險并提高乘客的安全性和舒適度。此外，對于高鐵地下屏蔽門的設計和建設，需要嚴格遵守相關的安全標準和規(guī)范，確保其在各種運行條件下的安全性和可靠性。

綜上所述，高鐵地下屏蔽門的空氣動力學風險主要涉及氣流效應、氣壓變化、噪音和振動等方面。此外，還需要考慮煙霧擴散、緊急疏散和人員流動等情況。通過適當?shù)脑O計、結(jié)構(gòu)分析和緊急處理措施，可以減輕這些風險，確保高鐵地下屏蔽門的安全性和可靠性。

3.2" 風險對應措施

3.2.1" 控制安全風險應對措施

在高速鐵路地下車站中，屏蔽門系統(tǒng)通常設有多級控制，以確保安全和高效的運營。五級控制體系的簡要描述：

（1）中央控制室（PSC）。中央控制室是屏蔽門系統(tǒng)的最高指揮中心，負責監(jiān)控和協(xié)調(diào)整個車站的屏蔽門運行狀態(tài)。操作員可以遠程控制每個站臺屏蔽門的開閉，并根據(jù)列車到發(fā)情況進行調(diào)整。

（2）站臺控制室（PSL）。每個站臺或多個站臺可能設有一個站臺控制室，供站臺工作人員使用。在這里，工作人員可以控制所負責區(qū)域的屏蔽門，以應對特定情況，如緊急疏散或特殊情況下對門的操作。

（3）現(xiàn)場手動控制（LCB）。在站臺上，工作人員可以使用手動開關來直接控制屏蔽門的開閉。這通常用于維護、測試或緊急情況下的操作。

（4）緊急控制盤（IBP）。在緊急情況下，如火災或其他需要快速疏散的情況，緊急控制盤可以被使用來控制屏蔽門。這種控制方式通常具有更高的優(yōu)先級，以確保乘客的安全。

（5）緊急釋放控制。在緊急情況下，如火災或電源故障，站臺上的乘客和工作人員可以使用緊急釋放裝置來打開屏蔽門。這通常涉及到一個機械釋放機制，允許快速撤離站臺區(qū)域。

這五級控制體系確保了屏蔽門系統(tǒng)在不同情況下的靈活性和響應能力，同時提供了多重安全保障。每級控制都有其特定的使用場景和權(quán)限限制，以確保系統(tǒng)的高效和安全運行。

3.2.2" 夾傷風險應對措施

（1）采用先進的傳感器技術(shù)，確保屏蔽門在關閉時能夠感應到障礙物并自動重新開啟。定期對傳感器進行檢測和維護，確保其正常運行。

（2）優(yōu)化提升驅(qū)動電機控制技術(shù)，確保屏蔽門在關閉時實時監(jiān)測電機驅(qū)動參數(shù)與設定參數(shù)差異，從而探測到障礙物并自動重新開啟。定期對電機驅(qū)動程序進行檢測和維護，確保其正常運行。

3.2.3" 結(jié)構(gòu)強度風險應對措施

（1）材料選擇：選擇合適的高強度材料制造立柱，如鋼材或鋁合金，這些材料具有良好的抗壓和抗彎性能。

（2）結(jié)構(gòu)設計：優(yōu)化立柱的結(jié)構(gòu)設計，增加其穩(wěn)定性和承載能力。可以通過增加立柱的尺寸、改進連接方式或使用加強筋等方法來提高其抗風壓能力。以天府機場站為例，在極端情況下載荷為：屏蔽門系統(tǒng)自重＋活塞風壓-3200 Pa風壓＋乘客擠壓力-1500 N/m（距離站臺裝飾面1.1m高度），該工況下活動門門框變形不超過15 mm。該工況考慮組合時認為乘客擠壓力與風壓同方向（即最不利受力組合）。

以上述條件作有限元仿真分析計算，由圖1～圖3分析可知：門框的理論最大變形為3.03 mm。

（3）現(xiàn)場實測：進行現(xiàn)場實測，以確定屏蔽門在實際運行環(huán)境中的風壓情況。這有助于驗證設計方案的有效性，并根據(jù)實際情況進行必要的調(diào)整。TB/T 3559-2020《城際鐵路站臺門系統(tǒng)》中要求當動車組以最高速度350 km/h通過站時，活動門門框變形不超過15 mm。以天府機場站實測為例（圖4、圖5）。

經(jīng)實測，當動車組以最高速度350 km/h通過天府機場站時自適應站臺端部滑動門動變形最大值為5.449 mm，常規(guī)站臺門滑動門動變形最大值為2.169 mm。

3.2.4" 玻璃破碎風險應對措施

（1）使用安全玻璃：選擇經(jīng)過強化處理的安全玻璃，如鋼化玻璃或夾膠玻璃，以提高抗沖擊能力和耐破損性。

（2）防護膜：在玻璃上粘貼防爆膜或安全膜，即使玻璃破裂也能保持碎片的整體，防止散落。

（3）及時更換：一旦發(fā)現(xiàn)玻璃有損壞或裂痕，應立即進行更換，避免潛在風險擴大。

（4）警示標志：在玻璃附近設置警示標志，提醒乘客注意安全。

（5）監(jiān)控與檢查：定期對屏蔽門玻璃進行檢查，確保其完整性，并安裝監(jiān)控系統(tǒng)以便及時發(fā)現(xiàn)問題。

（6）應急處理程序：制定玻璃破碎時的應急處理程序，包括立即封鎖區(qū)域、通知車站管理人員、引導乘客遠離危險區(qū)域等。

3.2.5" 高速列車通風效應風險應對措施

設計優(yōu)化：通過風洞試驗和數(shù)值模擬，對屏蔽門的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以減少氣流集聚和湍流的產(chǎn)生，降低氣壓變化的幅度。

緩沖區(qū)域：在屏蔽門進出口設置足夠的緩沖區(qū)域，以減少列車進入和離開時的氣流沖擊，為乘客提供平穩(wěn)的進出環(huán)境。

3.2.6" 氣壓變化風險應對措施

調(diào)整列車進出屏蔽門的速度，以減少氣壓變化和氣流效應對乘客和結(jié)構(gòu)的影響。

3.2.7" 噪音和振動超標應對措施

采用隔音和減振措施，減少列車進出屏蔽門時產(chǎn)生的噪音和振動，提高乘客的舒適度。

3.2.8" 煙霧和火災擴散應對措施

在屏蔽門區(qū)域安裝有效的煙霧控制系統(tǒng)，包括煙霧排風系統(tǒng)和防煙屏障，以減少火災或煙霧事故的擴散。

3.2.9" 人員疏散風險應對措施

合理規(guī)劃和標識緊急疏散通道，確保乘客在緊急情況下能夠快速、安全地離開地下屏蔽門區(qū)域。

3.2.10" 加強培訓和演練

對乘客和工作人員進行緊急情況下的疏散培訓和演練，提高應對緊急情況的能力和意識。

這些措施的采用可以減輕高鐵地下屏蔽門的夾傷、玻璃破碎、結(jié)構(gòu)強度等風險，提高乘客的安全性和舒適度。在設計、建設和運營過程中，需要密切遵守相應的安全標準和規(guī)范，并進行必要的風險評估和監(jiān)測，以確保屏蔽門的可靠性和安全性。

4" 應用效果

4.1" 提升能效與環(huán)境舒適度

屏蔽門系統(tǒng)在站臺與軌道之間形成了一個有效的隔離屏障，減少了熱量和冷氣的損失，降低了車站的空調(diào)和供暖系統(tǒng)的負荷，從而實現(xiàn)了能源的節(jié)約。

通過維持站臺區(qū)域的恒定溫度，屏蔽門為乘客提供了更加舒適的等車環(huán)境，尤其在極端天氣條件下，這種效果更為顯著。

屏蔽門還可以減少塵埃和異味等污染物進入站臺區(qū)域，保證了空氣質(zhì)量，對于提升乘客體驗至關重要。

4.2" 增強乘客安全

屏蔽門的安裝有效防止了乘客意外跌入軌道，極大地提高了站臺的安全性。

通過阻擋列車進站時產(chǎn)生的氣流和碎片，屏蔽門保護了站臺上的乘客和工作人員，避免了可能的傷害。

在緊急情況下，屏蔽門可以作為一個有效的隔離工具，幫助控制人流并指導乘客安全撤離。

4.3" 降低噪音污染

地下車站的屏蔽門能夠顯著降低列車行駛時產(chǎn)生的噪音，為乘客提供一個更加寧靜的候車環(huán)境。

這種隔音效果不僅改善了車站內(nèi)的聲學條件，還有助于減輕對周邊居住區(qū)和商業(yè)區(qū)的噪音干擾。

4.4" 優(yōu)化站臺管理

屏蔽門系統(tǒng)的集成管理使得車站工作人員能夠更加有效地控制乘客進出站臺，特別是在高峰時段或特殊情況下。

結(jié)合實時信息顯示系統(tǒng)，屏蔽門可以提供清晰的乘車指示和服務信息，提高乘客流動性和站臺運營效率。

4.5" 提高城市形象

現(xiàn)代化的屏蔽門系統(tǒng)不僅展現(xiàn)了城市的科技進步和對公共交通的重視，也成為城市現(xiàn)代化建設的一個亮點。

高效、安全、舒適的車站體驗能夠提升乘客的滿意度，進而提高城市的整體形象和吸引力。

綜上所述，屏蔽門的應用不僅提升了車站的功能性，還對乘客體驗、能源利用、安全管理和城市形象產(chǎn)生了深遠的影響。

5" 未來展望

在高鐵交通領域中，屏蔽門作為一種重要的安全設施，在高鐵地下車站的應用正朝著更加智能化和人性化的方向發(fā)展。

（1）智能化技術(shù)的應用將為屏蔽門帶來更多的功能和便利性。例如，通過使用人臉識別、身份驗證等技術(shù)，可以實現(xiàn)乘客的無感通行，提高安檢效率和乘車體驗。同時，屏蔽門可以與車站的列車時刻表和票務系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)自動匹配乘客與列車的信息，提前開啟門禁，確保列車的準點運行。

（2）屏蔽門的設計和材料將更加注重環(huán)境可持續(xù)性和節(jié)能減排。例如，采用高效隔熱材料和能量回收技術(shù)，可以減少冷熱能的損耗，降低能源消耗。此外，屏蔽門的結(jié)構(gòu)設計也將更加輕量化和耐久，提高材料利用率和使用壽命，減少資源消耗和廢棄物產(chǎn)生。

（3）屏蔽門還將與智慧城市的發(fā)展相融合，成為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分。通過與城市的交通管理系統(tǒng)、地鐵運營系統(tǒng)以及其他智能設施的聯(lián)網(wǎng)，屏蔽門可以實現(xiàn)更加高效的運行和管理。例如，通過實時監(jiān)測乘客流量和列車運行情況，屏蔽門可以自動調(diào)整開閉速度和通行容量，提高站臺的安全性和運行效率。

（4）隨著高鐵網(wǎng)絡的不斷擴展，未來的高鐵地下車站將更加多樣化和復雜化。屏蔽門的設計將需要適應不同地形、地質(zhì)條件和站臺布局的要求。因此，屏蔽門的靈活性和可定制性將成為關鍵。采用模塊化設計和先進的施工技術(shù)，可以快速、靈活地適應不同車站的需求，提高建設效率和質(zhì)量。

綜上所述，高鐵地下車站屏蔽門的發(fā)展將朝著智能化、環(huán)境友好和與智慧城市相融合的方向發(fā)展。這將為乘客提供更加安全、便捷和舒適的出行體驗，同時也為城市交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻。

參考文獻

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