浦东国际机场卫星厅及捷运系统工程：屏蔽门设计成果

屏蔽门设计主要内容包括设计参数、门体设计、应急门设计、控制系统方案和杂散电流防护。

10.5.4.1　主要设计参数

1）工作环境条件

环境温度：－5～45℃。

相对湿度：≤95%。

2）运行能力

每天运行24h，每年365d连续运行。

3）负载条件

人群荷载：1.5kN／m（距离底部1.1m 高处）。

风压：±900Pa。

冲击荷载：2800N（在0.08s时间内）。

地震设防烈度7级，门体无破坏，且弹性变形量≤10mm。

4）车辆参数

列车编组：4辆车／列。

停车精度：±300mm。

车门间距：5700mm。

车门数量：4挡／辆，16挡／列。

车门净开宽度：1800mm。

车门净开高度：1900mm。

5）屏蔽门主要技术参数

（1）滑动门。

形式：中分双开式（两扇）。

每侧站台滑动门数量：20挡，2扇／挡。

重量：单扇门体不大于75kg。

净高度：2100mm。

净开度：2400mm。

阻止滑动门关门力：≤150N。

人工解锁力：≤67N。

解锁后人工开启力：≤150N。

关门时最大动能：≤10J。

开启速度：0.1～0.75m／s，全程无级可调。

关闭速度：0.1～0.55m／s，全程无级可调。

开启时间：3.0～3.5s。

关闭时间：3.5～4.0s。

探测障碍物厚度：≥10mm。

（2）固定门。

净高度：2100mm。

净宽度：3300mm（直线站台）。

（3）应急门。

每侧站台应急门数量：2挡，2扇／挡。

净高度：2100mm。

净开度：≥1400mm／扇。

（4）端门。

每侧站台端门数量：2扇。

净高度：2100mm。

净开度：1200mm。

（5）门体。

总厚度：≤200mm。

（6）电源条件。

按一级负荷供电，供电电源：AC380V，50Hz。

（7）设计寿命。

使用寿命＞25年。

系统无故障使用次数＞100万次。

（8）气密性要求。

当压力为300Pa时，固定门泄漏风量≤2m3／（h·m2）；滑动门泄漏风量≤8m3／（h·m2）。

10.5.4.2　门体设计方案

1）设计重点

应急门是特殊情况下保证乘客安全疏散的通道，因此要考虑到极端情况下疏散的方式。

关于选材方案，包括从可靠性、经济性、制造难易程度和维修方便性等方面分析铝合金和不锈钢两种门体，以及从安全性、经济性进行玻璃的比选。其他材料则主要从受力、防腐、阻燃的角度考虑选型。

防夹设计是从安全、可靠的角度实现以人为本设计思路。

2）安装方式

屏蔽门采用底部支撑、上部固定连接的安装方式。

3）屏蔽门的安全措施

为防止乘客夹在屏蔽门与列车车门的缝隙中，本工程采用以下设计方案：

在屏蔽门滑动门底部安装三角挡板，防止乘客站立在屏蔽门门体与站台边缘之间的门槛上。

在每侧直线站台长度范围内安装一组红外探测装置，曲线站台在每节车厢长度范围内安装一组或多组红外探测装置，检测车门与屏蔽门之间是否有障碍物，且控制系统与信号系统联动，当其中一组红外线装置发生报警，列车不能发车，防止乘客夹在车门与屏蔽门中间。

4）控制方式

屏蔽门控制系统完成对屏蔽门的控制及监测。控制方式包括系统级控制、站台级控制和手动控制，满足不同情况下对屏蔽门的控制需要。三种控制方式中，手动控制操作优先级最高，系统级控制方式最低。

10.5.4.3　应急门设计

1）使用工况

列车运营过程中，停车在车站的模式具体有以下三种：

（1）正常停车。即列车在驶进车站正常的停车范围内时，屏蔽门系统的设置有系统级、站台级及手动操作的三级控制功能来配合乘客上下车。

（2）列车停车错位且供电系统良好。列车在站台上停车在正常的列车停车范围外，屏蔽门系统滑动门与列车门间完全没有对应，此时司机应对列车停车位进行调整，以使列车乘客门与屏蔽门滑动门位置相对应。

（3）列车进站停车错位且供电系统或列车供电系统出现故障。列车在站台上的停车完全将屏蔽门滑动门与列车乘客门间的通道对应错开。而此时由于列车受电回路出现问题，列车无法启动，只能通过所设置的屏蔽门应急门进行乘客疏散。

2）设计思路

根据以上应急门的使用功能需求，在屏蔽门的设计中，考虑列车在站台停车的最坏情况下，均能提供乘客出站台的应急通道。应急门的设置遵循以下规则：

（1）应急门在两滑动门间的固定区域设置，兼作固定门。

（2）一挡应急门可设两扇门，保证每扇门的净开度应不小于1100mm。开门形式应结合屏蔽门本身的结构和车站的布置来决定。

（3）在轨道侧应保证所有人均可以手动打开，开门力≤133N，在站台侧工作人员用专用钥匙打开。

（4）应急门自带门锁，门锁的开关状态与滑动门的开门状态一起进行与信号系统接口，纳入屏蔽门系统安全回路中。

3）设置情况

浦东机场捷运系统采用四节编组运营模式，两节为国际编组，另两节为国内编组。

因此，拟在国际和国内各设置一挡应急门，当列车在站台上的停车完全将屏蔽门滑动门与列车乘客门间的通道对应错开时，此时由于列车受电回路出现问题，列车无法启动，能保证国内国际区的乘客分别通过各自侧的应急门疏散，满足应急需要。(www.zuozong.com)

10.5.4.4　控制系统方案

屏蔽门控制系统主要由控制局域网、中央控制盘（PSC）、门控单元（DCU）、就地控制盘（PSL）、监视报警装置以及网间通信协议转换器、安全继电器回路设备、通信介质及通信接口模块组成。

1）控制系统分级方案

屏蔽门控制系统采用系统级控制、站台级控制和手动操作三级控制方式。三种控制方式中以手动操作优先级最高，系统级最低。

（1）系统级控制。指在正常运行模式下由信号系统直接对屏蔽门进行控制的方式。在系统级控制方式下，列车到站并停在允许的误差范围内时（±300mm），信号系统向屏蔽门发送开／关门命令，控制命令经信号系统（SIG）发送至屏蔽门单元控制器，单元控制器通过DCU 对滑动门进行实时控制，实现屏蔽门的系统级控制操作。

正常开门程序为：

屏蔽门依照信号系统发出的“开门”命令打开；

在PSL、PSC和综合监控系统上的“所有ASD／EED 关闭且锁定”指示灯熄灭；

从PSC到信号系统的“所有ASD／EED关闭且锁定”信号撤销；

每一单元门顶箱上的指示灯亮。

屏蔽门的正常开门程序如图10-25所示。

正常关门程序为：

信号系统正常，且列车停靠在站台的停靠范围内；来自信号系统的“开门”命令撤销，屏蔽门将执行关门程序。

屏蔽门关闭。

在确定门已关闭锁定后，门顶箱指示灯熄灭。

当所有屏蔽门已经确定关闭且锁定，“所有ASD／EED关闭且锁定”信号被送往信号系统。

PSL、PSC和综合监控系统的“所有ASD／EED关闭且锁定”信号指示灯亮。

屏蔽门的正常关门程序如图10-26所示。

图10-25　屏蔽门的正常开门程序

图10-26　屏蔽门的正常关门程序

（2）站台级控制。指由列车驾驶员或站务人员在站台PSL上对屏蔽门进行开／关门的控制方式。当系统级控制不能正常实现时，如SIG 故障、单元控制器对DCU 控制失败等故障状态下，列车驾驶员或站务人员可在PSL上进行开／关门操作，实现屏蔽门的站台级控制操作。

①开门操作。列车驾驶员或站务人员用钥匙开关打开PSL上的操作允许开关，此时PSC及PSL面板上“PSL操作指示灯”亮；列车驾驶员或站务人员通过PSL发出“开门”命令，屏蔽门开始打开，当屏蔽门完全打开后，PSL 上“ASD／EED状态指示灯”亮，中央控制盘面板上的开门指示灯点亮。

②关门操作。列车驾驶员或站务人员通过PSL发出关门命令，屏蔽门开始关闭，当屏蔽门全部关闭后，PSL上“ASD／EED状态指示灯”熄灭，中央控制盘面板上的开门指示灯熄灭。列车驾驶员或站务人员用钥匙开关关闭PSL上的操作允许开关，此时PSC面板上的“PSL操作指示灯”熄灭。

站台级控制程序如图10-27所示。

图10-27　站台级控制程序

（3）手动操作。指由站台人员或乘客对屏蔽门进行的操作。当控制系统电源故障或个别屏蔽门操作机构发生故障时，站台工作人员在站台侧用钥匙或乘客在轨道侧用开门把手打开屏蔽门。此时，PSC上的“ASD／EED手动操作”状态指示灯亮。

站台工作人员或乘客手动将滑动门打开若干秒（时间可调整）后，滑动门将以低速自动关闭且锁定。

2）监控系统方案

监控系统主要由控制系统的网络、通信设备中央控制盘（PSC）、门控单元（DCU）、就地控制盘（PSL）、监视报警装置以及网间通信协议转换器、安全继电器回路、通信介质及通信接口模块组成。

（1）监视网络方案。在每个屏蔽门控制子系统中，屏蔽门系统的控制采用现场总线（CAN、Lonworks、RS485等）局域网来实现PSC与被控的DCU 进行通信。PSC属于整个控制系统的主设备，能够监视每个DCU 的状态。DCU 作为现场设备，可以对门单元的执行机构进行控制，可以采集门单元的每个传感器所处状态，从而可以判断门体所处状态及位置。

根据屏蔽门系统内部通信的需要，每个门控单元之间没有通信需求，单个控制系统中，只存在单元控制器（PEDC）向每个DCU 进行广播式通信，而每个DCU向PEDC反馈每个门机状态信息。根据屏蔽门系统设置特性，每个门的状态信息采用总线型的局域网进行传输。网络协议应采用标准通用、开放的通信协议，并方便与其他专业进行接口。每个DCU、PSC都作为一个网络结点挂接在网络现场总线上，PSC作为每侧屏蔽门的中央控制器，DCU 作为网络节点。总线上其中一个节点发生故障时，其他网络结点不会受影响。

总线传输的网络结构具有以下特点：

①控制系统可实现分散化、网络化与智能化；

②可实现屏蔽门的基本控制、参数修改、报警、显示、监视等综合自动化功能；

③现场总线需要使用双重冗余结构，以提高传输的可靠性；

④总线传输能耗及干扰较小。

（2）控制网络方案。除采用现场总线作为网络的数据传输总线外，也采用部分点对点的通信线路进行命令及响应的传输。对于一些关键信号，如在PSC与信号系统间、PSC与PSL间以及PSC与各个DCU 之间关键信号的传送，都采用点对点的硬线控制信号。

硬线传输的网络结构具有以下特点：

①硬线传输可靠性高；

②硬线传输价格较低。

（3）控制系统方案。控制系统采用RAMS（可靠性、可用性、可维护性、安全性）技术及模块化设计原则，每一个控制子系统由每侧站台屏蔽门的DCU 及PEDC、PSL组成。控制系统具有以下基本功能：

①每个子系统中所有滑动门单元在收到开／关门指令后能够同步开／关门；

②每个控制子系统具有参数集中上传、下载及网络自动诊断、维护保养功能；

③每个车站的监视系统可对PSL、电源、通信局域网、电机以及每个DCU 的状态进行实时监视，并可以对某个门单元实施隔离；

④PSL可以实现就地开／关门功能外，还可以对屏蔽门系统与信号系统的互锁进行互锁解除／互锁恢复功能；

⑤PEDC能够与信号系统、综合监控系统进行安全通信，并执行相关命令；

⑥每个控制子系统可以以车站为单位与以太网进行互连。

3）门控单元（DCU）

除与中央控制盘（PSC）进行通信外，DCU 作为现场设备，可根据人工设定的参数对门单元的执行机构进行控制，可以采集门单元的每个传感器状态及其他设备状态，从而可以判断门体所处状态及位置。DCU 安装在每个门单元的门机梁内。

4）中央控制盘（PSC）

PSC内包含有单元控制器（PEDC）、监视装置及接口设备。PSC通过控制局域网与DCU 进行通信，能够通过PSC进行软件版本更新、参数修改、状态监视等功能。通过专用手提电脑，利用PSC的RS232接口，可以进行屏蔽门系统设备的维修、状态查询、记录下载、参数修改等功能。PSC负责与综合监控系统、车控室IBP盘接口等。PSC是屏蔽门系统级控制、状态监视的重要设备，是屏蔽门监控系统核心单元。PSC安装在设备房内。

5）就地控制盘（PSL）

PSL是作为屏蔽门系统必须具备的一个站台级控制设备，供屏蔽门系统在信号系统故障或未投入时使用。PSL主要功能包括开门／关门操作、互锁解除、锁闭信号状态指示和其他状态指示灯。PSL的互锁解除操作是在屏蔽门与信号系统接口出现问题时，互锁解除操作可以保证列车正常发车。

6）控制回路

为保证屏蔽门系统控制命令传输的有效性、可靠性，所有控制回路及重要的状态反馈回路全部采用点对点的继电器回路。如在PSC与信号系统间接口回路、PSC与PSL间以及PSC与各个DCU 之间开门／关门命令的传送，都采用点对点的硬线控制信号。其中，对于开门／关门回路、锁闭状态反馈回路采用双断回路。

（1）通信介质及其他设备。为保证通信质量及减少传输错误，对于距离屏蔽门设备房超过200m 接口介质设计须采用光纤传输，屏蔽门系统内所采用的通信电缆采用安全双绞线、控制电缆采用低烟无卤电缆。控制线、通信线应与配电电缆采用不同的金属线槽敷设。其他设备包括有光电转换器、继电器组、端子排和控制系统电源模块等。

（2）控制系统软件。控制系统应用软件包括PSC综合自动化软件、DCU 综合自动化软件和现场总线控制系统软件。PSC综合自动化软件包括接口软件、控制软件、综合测试和诊断软件。DCU 综合自动化软件包括组态软件、数据库和控制软件等。现场总线控制系统软件是现场总线控制系统集成、运行的重要组成部分，包括组态软件、维护软件、仿真软件、现场设备管理软件和监控软件等。

为了保证屏蔽门系统的可靠性及节约成本，屏蔽门监控系统与其他专业间接口原则是：控制接口是以每侧站台屏蔽门为接口；通信接口以每个车站为单位进行接口。

7）控制系统指标

控制系统采用RAMS（可靠性、可用性、可维护性、安全性）技术及模块化设计原则，每一个控制子系统由每侧站台屏蔽门的DCU 及PEDC、PSL组成。

每个控制子系统中的滑动门单元在收到开／关门指令后能够同步开／关门，不同步误差不大于100ms。

开关门命令从PSC发出，至滑动门开始动作，响应时间不大于300ms。

10.5.4.5　杂散电流防护

地铁的杂散电流（也称“迷流”）对城市建筑和地铁本身具有较大的腐蚀作用，根据《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》中的规定，应有效地限制地铁杂散电流，降低与消除其不利影响。

由于本工程采用牵引供电方式，钢轨是回流通路的一部分、直接连至牵引变电站，为了防止迷流对地下金属管线造成电腐蚀，钢轨与大地是绝缘的，因此钢轨与大地之间有可能产生较大的电位差，从而对上下车乘客造成危害或不适，为此，捷运屏蔽门须采用绝缘安装。

1）绝缘方式

屏蔽门绝缘安装位置包括上部与站台顶梁间绝缘、下部与站台板结构层绝缘、屏蔽门门槛与站台板装修完成面间绝缘。

在屏蔽门站台侧大于等于900mm 的区域内敷设绝缘地板，使得乘客正常候车或列车上乘客下车时的安全性得到保证，方案如图10-28所示。

图10-28　屏蔽门绝缘地板示意图

采用绝缘地板方案相对既有铺设绝缘层方案具有多种优点，如方便检测、验收及修补，工程施工也较方便。

敷设范围：每侧车站站台屏蔽门侧全长×900mm 宽范围内敷设绝缘地板，此绝缘地板可以直接作为站台装修完成面。在屏蔽门端门两侧约1.5m 宽的墙面及地面上也须做绝缘处理。绝缘方法有贴橡胶贴面、搪瓷钢板绝缘悬挂等。

2）接地方式

由于屏蔽门金属部件与列车上金属部件之间存在电位差，为确保乘客及工作人员的安全，乘客及工作人员易于接触到的屏蔽门所有金属部件与列车上金属部件之间保持等电位连接。由一根电缆将屏蔽门结构与钢轨相连，同时站台屏蔽门与站台结构绝缘，以保持轨道和站台的电气隔离。

每侧站台上的屏蔽门在系统内部使用等电位连接（如用铜排、铜绞线等），然后每侧站台的屏蔽门设置一个与轨道的连接点，使得轨道到屏蔽门门体上任何一点的总电阻都小于0.1Ω。因此，轨道和屏蔽门构架之间的电位差维持在一个足够低的水平，消除了同时接触列车和屏蔽门构架时产生的电压危险。钢轨通过钢轨电位限制装置与变电所设备接地母排相连，而变电所设备接地母排与地网相连。钢轨电位超过设定值时，钢轨电位限制装置动作，将钢轨与地网接通以保证人身安全并发出报警。

使用柔软导线将各金属部件（如门槛、固定门门框、立柱等）连接成等电位体，如图10-29所示。各金属部件的等电位连接是通过垂直的钢立柱来实现的，接地导线仅用于加强和立柱的连接。

图10-29　接地导线连接图

为了确保滑动门与屏蔽门结构等电位连接，沿顶箱安装不锈钢摩擦板，滑动门顶部设有导电碳刷装置，导电碳刷与其接触，并在其上摩擦滑行，实现滑动门在任何状态下的电气连通。