都市快轨交通·第19卷第6期2006年12月快轨论坛城市轨道交通屏蔽门系统的应用与思考艾文伟(上海地铁运营有限公司 上海 200003)
摘 要 介绍国内外城市轨道交通屏蔽门系统的发展概况,从安全、节能、减员增效和提升形象等方面分析屏蔽门系统的优点,并针对我国在屏蔽门应用方面经验不足的情况,对屏蔽门的安全使用提出思考和建议。关键词 城市轨道交通 屏蔽门 安全性 减员增效
1 屏蔽门系统的发展概况最早的屏蔽门是出现在20世纪60年代初期圣·彼得堡的一种利用区间隧道停车的车站,目的是保证无侧站台车站的安全和观瞻,70年代法国里尔全自动地铁为了自动行车的安全,装配了屏蔽门。1981年日本东京地铁南北线上安装了半封闭式的站台安全门,这是一道结构简单、高度较低的玻璃隔墙和活动门,主要是起隔离的作用,提高了站台候车乘客的安全,同时也能起到一定的降噪作用。由于新加坡常年气候炎热,空调运行费用在地铁运行成本中占较大比重,为了节约空调能源消耗,1987
年新加坡的快轨交通一期和二期工程首次采用全封闭式屏蔽门系统,成为世界上最早的以节能为目的的带屏蔽门的运行线路。屏蔽门的投用,不仅保证了站台安全,带来了明显的节能效果,其与站内建筑风格一致、整体感强,构筑了一个宁静、清新、现代的候车环境,给乘客留下了良好的印象。随后,1998年中国香港机场快线、1999年马来西亚吉隆坡轻轨交通二期工程、1999年英国伦敦JUBILEE延长线等都相继安装了屏蔽门。随着屏蔽门系统设备技术的日益成熟,它的优越性日渐明显。目前,世界上已有8个国家和地区共21条轨道交通线路正在使用或加装屏蔽门系统,有关屏蔽门的供货商也在逐渐发展起来,英国Westinghouse、法国Faiveley和
收稿日期:20060605
作者简介:艾文伟,男,工程师,从事控制中心运营管理工作,
aiwenwei@shmetro.com
Nabco、瑞士KABA4家公司都已经承担过一些地铁线路的屏蔽门工程,也是当今世界上安装、设计、制造屏蔽门最有经验的几家公司。我国大陆主要城市已投入使用屏蔽门系统的轨道交通线路如表1所示。
表1 国内轨道交通线路屏蔽门使用情况城市线路主要技术供应商屏蔽门使用情况上海1号线Westinghouse
2005年起加装,预计2006年
底完工
上海4号线Faiveley 已于2005年投用
广州1号线Westinghouse
2004年起加装,预计2008年
完工
广州2号线Westinghouse 已于2003年投用深圳1号线Westinghouse 已于2004年底投用
2 安装屏蔽门系统的必要性211 安全性分析地铁列车在隧道内运行时产生强烈的活塞效应,
这样当列车进入站台时将会给站台候车的乘客带来被活塞风吹吸的危险。装设屏蔽门后,由于站台与隧道之间有屏蔽门隔离开来,只有当列车停靠站台且列车门与屏蔽门完全对正时,两种门才同时打开,以便乘客上下车,从而避免了乘客探头张望和随车奔跑的现象,
也避免了候车人员及物品跌落到站台下的危险。另外,屏蔽门上还安装了检测装置,当屏蔽门在关闭过程中遇到障碍物时,如果夹紧力大于设定值,屏蔽门将停止继续关闭,待障碍物退出后自动关闭,这样可有效地减少车门夹人、夹物的事故。上海地铁1、2号线因没有安装屏蔽门系统,屡有乘客跳入或意外跌入轨道的事故。据不完全统计,此类事件已达100多起,其中跳下站台自杀造成死亡的事件就有近40起之多,严重影响了地铁列车的运行秩序。表2给出了上海地铁2005年发生的部分人车冲突事件相关的统计数据。
11都市快轨交通·第19卷第6期2006年12月表2 上海地铁2005年部分人车冲突事件
发生日期线路事件概要对运营的影响
6月9日1号线 13∶11徐家汇上行进站时有人跳下站台
晚点4列次、清
客2列次、运休8列次,最大晚点13min
6月24日1号线 21∶00漕宝路下行进站时有人跳下站台
晚点6列次、清
客1列次、运休1列次,最大晚点11min
10月12日1号线 18∶03陕西南路下行进站有人跳下站台
晚点9列次、清
客2列次、运休4列次,最大晚点10min
6月8日2号线 9∶25中山下行进站有人跳下站台
晚点11列次、运
休29列次,最大晚点13min
6月19日2号线 12∶37中山下行进站有人跳下站台 晚点4列次、运休13列次、清客1
列次,最大晚点14min
而深圳地铁1号线、广州地铁2号线因为安装了屏蔽门系统,自开通运营以来,没有发生一起乘客跳下或跌落到道床坑内的安全事故。由此可见,屏蔽门的安装既可保障站台内乘客的安全候车,同时也可杜绝跳轨自杀或恶意加害事件的发生,从而有力地保障了地铁列车的正常运营。而对于一些采用无人驾驶列车的或自动折返的地铁运营线路,屏蔽门系统更将是必不可少的车站安全设备。从行车及乘客安全出发加设的屏蔽门,原则上应加到所有车站,包括高架或地面车站上。212 节能性分析由于地下车站和区间隧道是长条形的地下建筑,
除车站的出入口、通风井和隧道洞口与室外沟通外,基本上与大气隔离,因此需要环控系统来保证乘客安全、舒适、生理卫生和确保设备使用环境要求。对于设置全封闭式屏蔽门的系统,由于车站空间与列车运行空间完全隔开,避免了大量空调冷气进入隧道,减少了列车刹车时所散发出的热量进入站台,并减少站台经由出入口由于列车活塞作用排出冷气和吸入新风所形成的冷损耗,达到空调节能的目的。对于常年需要空调系统进行环控的车站,采用有屏蔽门系统的车站与采用无屏蔽门系统的车站能量消耗是不一样的,设置全封闭式屏蔽门系统空调估算冷量10370kW·h,仅为无屏蔽门系统估算冷量的36%;
环房机房面积较小,约1000m
2
/站;相应降压变压所,
环控电控室面积也可减少约215m
2
/站;而且全年环控
运行能耗较小(约2547万kW·h),仅为无屏蔽门系统
的48%左右。因此,对于常年气温都较高、必须采用空调系统的我国南方地区,如广州、深圳、香港等,在车站内设置全封闭式屏蔽门,节能效果十分明显;而在中部地区,如上海、南京等,在5—10月也须开启空调系统,在地下车站安装屏蔽门系统,节能效果也将相当可观。213 减员增效,降低管理成本为了保证站台候车和上下客安全,在运营时间内地铁车站一般都至少配备2～3人在站台层值守。安装屏蔽门之后,可以在地铁车站实现站台层无人值班或少人值班,达到减员增效的效果,这将直接减少地铁的日常运营管理费用。以上海地铁1号线为例,为了保障站台安全和夜间运营结束后的车站安全,各站都配备了一定数量的站务员:
(1)四班两运转每班1～2人,确保24h覆盖
;
(2)三班制每班1～2人,确保长达18h的运营时
间内站台至少有2人;
(3)客流大站、高峰时段适当增加人数。
目前1号线各地下车站站台所配置的站务人员情况见表3。
表3 上海地铁1号线地下车站站台配置站务人员情况车 站人数车 站人数上海马戏城站9汉中路站7
延长路站7新闸路站7
中山北路站7人民广场站20
上海火车站站20黄陂南路站7
陕西南路站7上海体育馆站8
常熟路站7漕宝路站9
衡山路站7上海南站站7
徐家汇站15
所有地下车站站务员共144人,在加装屏蔽门系统后,正常运营情况下,每个车站站台上可以仅设1人来负责对屏蔽门系统运营故障的应急处理,考虑高峰增加1人,总共仅需要100人左右,全线相对于目前的运营状况而言,可减少40多人。214 提高候车室舒适度,提升地铁和城市形象列车行驶时会有噪声产生。安装屏蔽门系统之后,在站台和轨道之间形成一个物理屏障,可以大大降低地铁候车站厅中的噪声。对于安装全封闭式屏蔽门系统的地铁车站,能够降低噪声值20～25dB(A)。
21城市轨道交通屏蔽门系统的应用与思考在那些利用活塞风通风的车站,活塞风既给乘客带来不适,还经常把轨道上的垃圾和轮轨磨耗,刹车件磨轮形成的灰尘带至站台,对候车人健康不利,设置屏蔽门后可将垃圾和灰尘拒之于门外,使站台能保持一定的舒适度和清洁度。可见,安装屏蔽门系统,有利于构筑一个更加安静、清洁、舒适的候车环境,同时自动化程度高、现代感强的屏蔽门系统有利于提升地铁装备水准、塑造国际化大都市形象。3 屏蔽门系统的运行模式3.1 正常运行模式在系统正常运行模式下,列车正确停站时,屏蔽门系统接受信号系统(ATC)指令控制活动门的开/关。1)开门操作当列车停站,信号系统在收到司机打开列车车门指令后,如果与允许开门继电器相一致,则自动向屏蔽门主控机(PSC)发出开门命令,通过DCU等,执行解锁、开门等顺序操作。2)关门操作列车准备发车时,信号系统在收到司机关闭列车车门指令后,自动向屏蔽门主控机(PSC)发出关门命令,通过DCU等,执行关门、闭锁等顺序操作。在所有屏蔽门关闭后,PSC向信号系统发出所有屏蔽门关闭并锁闭的信号,允许列车离站。司机确认所有列车车门和屏蔽门关闭完好、无夹人夹物后,方可发车离站。3.2 非正常运行模式当系统不能正常运行时,如在列车停位不正确、信号系统故障、信号系统与屏蔽门系统通信中断、屏蔽门系统局部故障等非正常情况下,司机可通过站台端头控制盒(PSL)进行屏蔽门的开门、关门操作。1)开门操作列车司机先打开PSL上的钥匙开关,然后操作PSL的开门按钮,发出开门命令,DCU接收到开门命令后,执行解锁、开门等顺序操作。2)关门操作由司机操作PSL的关门按钮,发出关门命令,DCU接收到关门命令后,执行关门、闭锁等顺序操作。在所有屏蔽门关闭后,PSL向信号系统发出所有屏蔽门关闭并锁闭的信号,允许列车离站。司机确认所有列车车门和屏蔽门关闭完好、无夹人夹物后,方可发车离站。3)屏蔽门关闭后无法发车当所有屏蔽门关闭,但信号系统仍然不能确认而无法发车时,由列车司机先打开PSL上的钥匙开关,然后操作PSL上的PSD互锁解除钥匙开关,发出强制发车信号,允许列车离站。司机确认所有列车车门和屏蔽门关闭完好、无夹人夹物后,方可发车离站。3.3 紧急运行模式当正常运行模式(系统级控制)、非正常运行模式(站台级控制)均不能操作屏蔽门时,在站台侧,由站台
工作人员用钥匙打开屏蔽门的活动门;或在轨道侧,由司机通过车内广播通知乘客使用PSD上的手动解锁把手自行开启屏蔽门。在紧急情况下,如隧道内或者站台、站厅发生火灾等紧急情况,可由车站值班员操作车控室内PSA控制按钮,或经授权后通过电话和广播通知站台值班员操作PSL,对屏蔽门的活动门进行开/关控制。以上各种运行模式下的控制,具有优先级处理功能,即紧急运行模式下的具有最高优先级,非正常运行模式下的控制优先于正常运行模式下的控制。4 屏蔽门安全使用的几点思考和建议4.1 预防屏蔽门与列车门之间夹人时动车屏蔽门与列车门都关闭完好之后,两者之间存在一定空隙,由于此时信号系统已允许列车离站,若列车司机动车前未能进行屏蔽门与列车门之间无人的确认,就存在夹人动车的危险。鉴于此,屏蔽门活动门在轨道一侧的下缘被设计成楔形,可避免活动门关上后乘客站立于屏蔽门与列车门之间。即使如此,身材瘦小的乘客还是可能夹在这个空隙间,上海地铁1号线先期试用屏蔽门系统的马戏城站和徐家汇站都先后发生过乘客在屏蔽门与列车关门期间上车未能挤进车厢而被夹在屏蔽门与列车门之间的现象,所幸站务员都及时发现,用钥匙打开活动门,否则一旦列车动车离站,必将造成严重后果。要预防此类事件的发生,笔者认为应从乘客、司机和设施设备三方面着手。一是要设法防止乘客在关门期间上、下车,比如在站台、车厢醒目位置张贴警示语,