屏蔽门系统在轨道交通中的应用

施伶嬿

（1.上海市建设工程管理有限公司，上海市 200031；2.同济大学经济与管理学院，上海市 200092）

0 引言

屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品，安装于地铁、轻轨等交通下站站台边缘，将车站站台与行车隧道区域隔离开，设有与列车门相对应、可多级控制开启与关闭滑动门的连续屏障，简称屏蔽门(Platform Screen Door，简称PSD)。屏蔽门的安装，降低了车站空调通风系统的运行能耗；同时减少了列车运行噪音和活塞风对车站的影响，防止人员跌落轨道发生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，提升了地铁的服务水平。屏蔽门作为现代化城市轨道交通工程的必备设施，已得到日益广泛的应用。

1 屏蔽门系统的构成和功能

1.1 系统构成

屏蔽门系统由机械和电气两部分构成，机械部分包括门体结构和门机系统，电气部分包括电源系统和控制系统。主要构成部分有：门体结构、门机系统、门机控制器(DCU)、车站级控制、监视系统。屏蔽门门体结构一般由滑动门、固定门、应急门、端头门及门机顶箱、踏步板、上下部连接结构等构成。

门机是由驱动机构、传动机构、悬挂机构、锁定解锁机构组成。电机在DCU的控制下，通过螺杆或皮带传动来实现滑动门的开关运动。

屏蔽门控制系统设备由中央控制盘(PSC)、远程监视设备(PSA)、就地控制盘(PSL)、紧急控制盘(IBP)、门机控制器(DCU)、就地控制盒(LCB)组成。

中央控制盘(PSC)是整个屏蔽门控制系统的核心，收集并处理来自各个监控点的控制／状态/事件信息，并将处理后的控制／状态/事件信息传向各个监控点。

远程监视设备(PSA)是一个远程监控站，用来监视屏蔽门系统详细的状态信息，同时在紧急情况下提供远程监视设备(PSA)的紧急操作功能。

就地控制盒(PSL)是列车驾驶员与屏蔽门系统交互的设备，用于在非正常状态下(比如信号系统故障)或紧急状态下由列车驾驶员实现对屏蔽门的操作。

门机控制器(DCU)是现场控制单元，执行来自PSC的控制命令，收集来自现场及自身的状态信息，并将此信息传向PSC。

中央控制盘(PSC)、远程监视设备(PSA)、门机控制器(DCU)通过通讯网络及硬线进行连接，形成一个功能完善的控制及监视系统。

控制系统将系统的控制及监视集中进行处理，系统中重要的控制命令及状态信号通过硬线进行连接，系统中其他的事件及状态信息则通过通讯网络进行传递。

1.2 系统功能

以上海轨道交通11号线屏蔽门工程为例，屏蔽门控制系统以两侧站台60档屏蔽门为控制对象，构成一个完整的控制系统。每个车站屏蔽门控制系统均包括两个控制子系统，控制两侧站台屏蔽门。两个控制子系统是独立的，每个子系统中包括主控单元PSC、就地控制单元PSL、控制回路及门头开关等；系统还配置与其他专业的硬线获通讯接口。

系统配置完善的网络系统实现屏蔽门的状态监视。系统由现场总线通讯局域网构成总线型监视系统，监控主机可通过该网络与每个DCU实时通讯，对每个DCU状态进行显示，查询记录；可对整个监视系统进行参数修改。每侧站台均配置与信号系统、BAS系统、车站紧急控制盘进行通讯的物理接口。站台每侧屏蔽门的控制子系统可接收并响应侧信号系统的控制信号，控制响应侧屏蔽门的开启和关闭。

2 屏蔽门的控制系统

2.1 控制系统要求

（1）控制系统应满足屏蔽门在正常和非正常状态下的安全、可靠运行、在紧急状态下能保证乘客安全疏散；

（2）控制系统应满足信号系统的运行要求；

（3）控制系统应满足机电设备监控系统及火灾监控系统的接口要求；

（4）在站台轨道区段无列车占用时和在任何故障情况下，确保所有活动门处于闭锁状态，并且不会因元件、部件的失效导致任何一扇屏蔽门的自动开启。

（5）控制设备和电源设备应放置在屏蔽门设备室的控制屏和电源屏内，对车站二侧屏蔽门进行分别监控。

2.2 控制系统功能

控制系统具有控制和监测两项基本功能。

2.2.1 控制功能

控制模式按操作的方式和地点不同分为四种：系统级控制、车站级控制、站台级控制和就地级控制。此四种控制方式可分别实现屏蔽门的三种运行模式，即正常运行模式（系统级控制）、非正常运行模式（车站级控制和站台级控制）、紧急运行模式（车站级控制和就地级控制）。

2.2.2 监测功能

屏蔽门单元中所有设备的状态信息均通过现场总线传达到每个屏蔽门控制子系统的PSC上，可以查询到所监视设备的状态。监测功能包括：

（1）屏蔽门的运行及系统状态

监视屏蔽门的开启/关闭状态，并监测网络通信系统及供电电源等设备的运行状况及故障。

（2）障碍物探测功能

屏蔽门在关闭过程中夹住人或物时，DCU立即执行“障碍物探测”处理程序，同事通过现场总线将“遇阻”信息上报主监视系统，车控室的PSA上及时显示“遇阻”信息。

（3）故障信号采集与报警

DCU自我监控，门锁验证。当个别DCU或门机发生故障导致门无法打开或关闭时，故障指示灯点亮并进行声光报警。

门机控制器（DCU）控制框图如图1。

3 屏蔽门与信号系统的接口

屏蔽门系统与信号系统的接口形式为继电器触点接口，信息交接点为车站屏蔽门设备室控制屏端子排。接口示意图如图2。

3.1 信号系统向屏蔽门提供控制信号

列车在站台停稳具备开门条件后，向屏蔽门系统发送“列车占用车站轨道或开门使能命令”和“故障－安全”的开门命令，屏蔽门开启。停站时分结束后，信号系统向屏蔽门系统发送关门命令，屏蔽门关闭并锁闭后，向信号系统发送屏蔽门关好并已锁闭状态信息。

3.2 屏蔽门向信号反馈状态信息

当所有屏蔽门接受“开门”命令并且单侧所有门全部开启后，向信号系统发送一个“门已开启”的门状态信息。

当所有屏蔽门关闭并锁闭后，屏蔽门系统向信号系统发送一个“故障－安全”的屏蔽门“关闭并锁闭”信息。

4 屏蔽门系统的安全防护措施

4.1 系统设计的可靠性措施

对于整个系统运营过程中，电源过载通过断路器、熔断器及开关电源、UPS内置保护功能实现过载保护。在信号系统故障的情况下，通过PSL手动控制所有门单元；其他情况下，允许授权工作人员就地控制单元门的操作。从站台UPS到门单元的就地供电单元实行冗余配电，即1个单一的供电连接断开将不会造成对应于1节列车的所有门单元的操作失败，控制单元被设计为冗余控制特性不会被故障影响。任何DCU的危险故障将导致活动门的驱动装置断电，活动门能手动关闭。同时，任何门单元的驱动装置也能手动隔离，使它们能手动关闭。

4.2 系统接地措施

在屏蔽门设备室内，系统控制设备的外壳及电缆屏蔽层和金属管线的安全接地，采用电源系统PE线接地。从电源自动切换开关、配电屏及PSC控制屏和所有的PSD设备室的设备都将连接到车站地。在设备室和站台之间的所有电缆支架和线槽都连接到车站地。在线槽与PSD的连接部位，采用一段绝缘线槽，保证PSD的绝缘，防止设备外壳带电时对工作人员造成伤害。

为确保乘客和工作人员的安全，须防止屏蔽门与列车之间存在电位差，为消除电位差，整个屏蔽门体须保持等电位连接。将活动门的金属框架安装导电电刷，在固定门支架上安装接地铜排，通过导电碳刷随活动门滑行与铜排摩擦实现可靠连接。将每节车辆的屏蔽门连接成一个等电位体，确保每侧站台屏蔽门在正常和故障情况下都是安全的。

4.3 屏蔽门红外线探测装置

屏蔽门系统在每档门轨道侧设置一套红外探测保护装置，通过在发射器和接收器之间发射和接收红外线，形成一个不可见的、非接触式的安全防护门，当有人或物体经过该区域时，保护装置能够检测到并产生一个安全开关信号，从而起到安全保护作用（见图3）。

5 结语

屏蔽门系统是现代轨道交通的发展趋势。当站台设置屏蔽门时，单从车站公共区的空调负荷计算来看，屏蔽门系统在节能方面占了绝对的优势，同时也提升了站台的舒适度以及安全度。目前，由于屏蔽门控制部分核心技术还需要靠进口，国产化率不高，投资是相当昂贵的。发展、鼓励一批国内的屏蔽门生产企业加快核心技术的开发、研究，培养一支高素质的屏蔽门系统队伍是势在必行的，我国将会在这一领域有更加广泛的应用前景。