地铁屏蔽门限界的分析及措施
2011-03-23 18:54
地铁屏蔽门限界的分析及措施
【摘 要】通过对屏蔽门系统限界的分析,阐述在系统设计中采取有效的处理措施来避免屏蔽门与列车间隙过宽造成的安全隐患。说明在屏蔽门系统的设计阶段,系统的结构设计不但应满足不侵入车辆限界,而且还应采取多种设计方案组合,最大限度地减小屏蔽门门体与列车之间的间隙,并对该空隙实施监测,以消除因屏蔽门与列车之间的间隙过宽而可能存在的安全隐患。
【关键词】城市轨道交通 地铁屏蔽门 限界分析 间隙过宽的处理措施
1、地铁屏蔽门功能
屏蔽门安装于地铁站台,将站台公共区与轨行区隔离开,可减少区间隧道与站台公共区的冷热气流交换,使车站成为一个独立的空调场所,并降低车站空调能耗;其次,站台边缘连续密封的门体组合,能有效防止乘客跌落轨道,同时减少列车运行噪声和活塞风对车站的影响,为乘客提供一个舒适、安全、美观的候车环境;还可增加站台的美观性,提升城市地铁的服务水平。其分布如图1所示。
2、屏蔽门限界分析
屏蔽门系统属于车站轨旁设备,因此该系统的设计与安装,必须严格符合限界要求,否则会引发设备损坏及安全事故。
目前国内的地铁建设,普遍以GB 50157—2003《地铁设计规范》作为限界设计依据。对于屏蔽门系统,该规范要求:车站设置屏蔽门时,屏蔽门安装尺寸应考虑在弹性变形状态下,屏蔽门最外突出点至车辆限界之间应有不小于25mm的安全间隙。
从实际工程分析可知,若屏蔽门设备侵入车辆限界,则会造成屏蔽门与列车车体碰撞;若屏蔽门门体与列车车体之间的间隙过宽,则存在乘客滞留间隙的安全隐患,也会造成严重后果。因此,在2009年出版试行的GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》中要求:站台屏蔽门不应侵入车辆限界,直线车站时,站台屏蔽门与车体最宽处的间隙不应大于130mm。
1)根据屏蔽门在站台上的立面布置(见图2),结合车辆外轮廓线,对轨道侧屏蔽门最外突出点位的位置进行分析。
屏蔽门设备在多种外力载荷(风压荷载、人群挤压荷载、冲击荷载等)的叠加下,门体的结构设计应考虑允许的最大弹性变形量(选取15mm,最小取10mm);再加规范要求的不小于25mm的安全间隙,可以得知屏蔽门最外突出点距车辆限界的间距应不小于40mm。
2)对屏蔽门设备与A/B1/B2这3种地铁车型进行车辆限界方面的数据分析见表1。
由图3和图4可知,对于A型车,点8(滑动门门体部位)与点9(屏蔽门外踏步板外边缘部位)之间是屏蔽门门体与列车车体间隙的最小值区域;对于B1型车,点7(滑动门门体部位)与点8(屏蔽门踏步板外边缘部位)之间是屏蔽门门体与列车车体间隙的最小值区域;B2型车与B1型车情况相似。
运用公式(X车辆限界-X车辆轮廓线+X滑动门门体/踏步板外边缘距车辆限界的间距要求)进行计算(门体无防攀爬斜板),取点8与点9的X轴线座标值各自带入公式计算后,结果如表2所示。
从上述分析得知,屏蔽门最外突出点在靠近列车侧的踏步板外边缘位置。
在地铁的运行中,若滑动门门体与车体间的间隙过大,在滑动门和列车门都已关闭锁紧,而个别乘客又被夹在滑动门和列车之间时,将造成严重的安全事故;若屏蔽门踏步板与车体间的间隙过宽,乘客在上下车时也有可能由于疏忽大意或人多拥挤而造成人身伤害。因此,在客流量大、行车间隔短的地铁线路,这两种间隙问题必须特别引起重视,在设计上要科学控制间隙的有效范围值,并采取适当的结构设计方案避免重大安全隐患。
3、间隙过宽的处理措施
通过以上对屏蔽门系统限界的分析,可以看出,如果站台边缘屏蔽门与列车之间、屏蔽门踏步板与车体间的间隙过宽,均存在重大安全隐患,必须在屏蔽门系统设计上采取相应的安全措施。
3.1 尽量减少屏蔽门与列车之间的间隙
1)滑动门防攀爬斜板的设计。在国内众多地铁的屏蔽门项目中,已广泛采用这种防攀爬斜板的设计理念,该斜板作为滑动门门体的辅助部件,设置在滑动门底部,并尽量贴近踏步板,在保证不侵入车辆限界的前提下,可以有效地减少滑动门与列车之间的间隙。对于无法登车而又未及时退回站台的乘客,其脚部恰好侵占了滑动门底部防攀爬斜板的运行路线,在滑动门关闭的运行过程中,当斜板运行与乘客的脚部冲突时,具备障碍物检测功能的滑动门感应到障碍物的存在,屏蔽门系统启动“障碍物探测”程序,滑动门会停止关门动作并打开,此时,信号系统未接收到屏蔽门“关闭锁紧”的确认信息,也不会向列车发出指令离站,这样乘客就能停止登车动作,并及时、安全地退回站台。这是一种避免间隙过宽引发事故的有效设计方案,同时,通过滑动门防攀爬斜板的坡度设计,排除了乘客平稳站立在斜板上表面的可能性,在很大程度上可防止乘客攀爬门体(见图5、图6),对乘客起到良好的疏导作用。
通过采用滑动门底部设置防攀爬斜板的设计,可以满足GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》中“站台屏蔽门与车体最宽处的间隙不应大于130mm”的要求。
2)屏蔽门外踏板的宽度设计。根据前面的限界分析,屏蔽门外踏板外边缘到列车应保持120mm的间隙。该踏板的设计要考虑强度、滑动门门框尺寸、滑动门导靴位置等因素,科学地设计外踏步板的宽度,从而使滑动门与列车之间的间隙也能相应减小。
3)对限界要求的理解与修订建议。GB 50157—2003《地铁设计规范》中要求在屏蔽门安装尺寸在弹性变形状态下,屏蔽门最外突出点至车辆限界之间应不小于25mm的安全间隙,而通过实际对屏蔽门系统载荷叠加试验与弹性有限元的分析,结合工程实际情况,在结构设计可靠的前提下,屏蔽门最外突出点的外踏步板变形量可忽略不计,因此笔者认为国标中的屏蔽门最外突出点主要是针对屏蔽门的滑动门体。
另外, GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》中,笔者建议在限界章节要求的“站台屏蔽门与车体最宽处的间隙不应大于130mm”具体描述为“站台屏蔽门的滑动门体与车体最宽处的间隙不应大于130 mm”。
3.2 采用感应器检测乘客的存在
借助感应器探测装置来检测屏蔽门关门状态下间隙内是否存在乘客,也是有效的处理方式,特别是在曲线站台或旧线改造加装的屏蔽门项目,以解决屏蔽门与列车之间的间隙过宽的弊端。该类措施的原理是:通过探测器探测门体与车体的间隙内是否有乘客存在,并将探测信息串入“门关闭且锁紧”关键信号回路,只有在状态正常时,“门关闭且锁紧”的信号回路才能闭合,屏蔽门系统方可向信号系统发送“门关闭且锁紧”的信号。
目前可采用的探测装置主要有3种形式。
1)压力传感器(见图7)。压力传感器安装在屏蔽门的后踏步板下,当传感器感应到施加于踏步板上的作用力时,则为异常状况,“门关闭且锁紧”的信号回路不可闭合。
2)红外线探测装置(见图7)。红外线探测装置安装在滑动门顶箱的后盖板上,用于检测门体与车体之间是否有乘客存在,当检测状态为异常时,“门关闭且锁紧”的信号回路不可闭合。
3)激光探测装置(见图8)。激光探测装置安装在屏蔽门与车体间的间隙内,设置一个激光发射器和一个接收器,当该间隙内有乘客存在时,则为异常状态,“门关闭且锁紧”的信号回路不可闭合。
由于轨行区环境较为恶劣,多受扬尘、烟雾、噪声、振动及电磁干扰等影响,因此对探测装置的准确率、响应速度、可靠性提出了很高要求。这些探测装置的状态信息串入“门关闭且锁紧”关键信号回路,一旦探测装置出现故障或误动作,则屏蔽门系统无法发出“门关闭且锁紧”的确认信息,列车无法进站/离站,从而影响列车的滞站时间、行车间隔及准点率等正常运营指标。
因此,正确选用准确率高、响应速度快、可靠性高且满足系统要求的探测装置是这类方案的重点。
4、结语
对城市地铁这个庞大而繁忙的交通系统来说,安全是头等大事。因此,在项目设计阶段,如何将影响安全的因素减至最少,也是每个地铁建设单位和设计单位开展系统设计管理工作的重点。屏蔽门的投入使用可为市民安全乘坐地铁提供一定的保障,但鉴于从限界方面的要求考虑,在屏蔽门系统的设计阶段,系统的结构设计不但应满足不侵入车辆限界,而且还应采取多种设计方案组合,最大限度地减小屏蔽门门体与列车之间的间隙,并对该空隙实施监测,以消除因屏蔽门与列车之间的间隙过宽而可能存在的安全隐患。
参考文献
[1] GB 50157—2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.
[2] GB 50490—2009城市轨道交通技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
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