西安地铁1号线防淹门控制系统及其接口分析

李贤妮，赵立新

(西安市地下铁道有限责任公司 陕西西安 710018)

西安地铁1号线是西安市轨道交通线网东西向骨干线，全线分两期建设，首先建设1期工程，西起后卫寨，东至纺织城，共计19个站，均为地下站。线路需要在浐河～长乐坡区间穿过浐河，为了防止因突发事故造成隧道破裂后河水涌进地铁线路而引起事故扩大，特在浐河东端、长乐坡～浐河区间内左右线各设置一扇防淹门，共计4樘。防淹门控制系统可以在水灾事故发生时，通过控制闸门关闭，保护地铁线路、车站及人身设备的安全;在水灾退去后，通过控制闸门开启，恢复正常的地铁运营。

本文通过通过介绍防淹门系统的构成，分析控制系统的工作原理，以及与各相关系统的接口方案，介绍防淹门系统安全、可靠和有效的保障地铁运营。

1 防淹门系统

1.1 总则

当事故信号发出后，地铁防淹门系统的闸门能够在隧道里水深高出防淹门底槛不大于3.0m时，1.5min内紧急关闭，关闭后最大漏水量不大于225L/min;隧道检修完毕，闸门在隧道内无水状态时开启。

1.2 系统构成

地铁防淹门系统主要由机械系统和控制系统两部分组成。机械系统主要包括闸门门叶、门槽、启闭设备、锁定装置、检修平台等部件，每道闸门设1套启闭设备和两台同步电动锁定装置，电动锁定装置由防淹门控制系统控制并与信号系统联锁。控制系统由隧道液位传感器(左右线均与废水泵房连通，使用一组水位检测设备)、控制柜、闸门位置行程开关、锁闭装置、启闭设备、报警设备、控制线缆，以及与信号系统、综合监控系统、供电系统之间的通讯接口设备等组成。闸门选用平面滑动式闸门，每扇约重10t，启闭设备选用18.5KW，1400r/min的双钩电功葫芦;水位探测方案选用区间水位分级、平均水位上涨速度监测方案，每级水位信号采用3取2有效;控制系统采用每处的左线、右线防淹门使用同一台PLC控制器，进行控制及状态采集、监视，并可以对左线和右线的防淹门进行单独控制，以下针对控制系统做详细分析介绍。

2 控制系统工作原理及其接口

地铁防淹门控制系统按照“无人值班、定期巡检”进行总体设计，本着安全、可靠、先进、经济、实用的原则进行配置。

2.1 控制系统工作原理

每处的左线右线防淹门采用同一台冗余双CPU的控制器进行监控。负责对左、右线隧道防淹门及其附属设备的运行状态进行监视、对水位传感器送来的水位信号进行比较和分析，并根据分析结果将相应的水位信号、报警信号送到车站控制室并上送综合监控系统(ISCS)。控制系统框图如(图1)所示。

图1 防淹门控制系统框图

正常情况需要进行关门控制时，由防淹门控制系统向信号系统发出请求关门信号，当接收到信号系统发出的允许关门信号后，由工作人员现场确认后，通过车站控制室的IBP盘或者防淹门控制柜的关门按钮下达关门指令，启闭机将闸门拉升至上极限位，锁定装置将锁定梁由锁定位拉回解锁位，启闭机将闸门降落，降落接近汇流排时，由汇流排断开装置通过闸门降落的拉紧力作用断开闸门下方的汇流排锚段，闸门继续降落，直至底槛下极限位，关闭孔口;需要开门控制时，由工作人员现场确认后，通过车站控制室的IBP盘或者防淹门控制柜的开门按钮下达开门指令，启闭机提升闸门上升至锁定高度以上50mm的上极限位停止，电动锁定装置启动，推动锁定梁由解锁位至锁定位，启闭机将闸门降落至全开，开启孔口，并将开门锁定状态信号发给信号系统。如果信号系统由于故障不能发生允许关闭信号时，可由控制中心(OCC)人为发出关门指令现场手动操作防淹门关门。闸门的运行状态可以通过防淹门控制柜的液晶显示器看到，如(图2)所示。

控制系统对每扇闸门都设置了就地、远程和检修三种控制模式，控制权只能在就地进行权限的切换，就地控制的优先权最高。

图2 防淹门控制柜内的液晶显示器

就地控制是指操作人员可通过控制柜上的闸门启、闭、停三个操作按钮，控制闸门的开启、关闭和停止。每一个就地单元配置有一个控制方式选择开关，设有就地手动/就地检修/远方控制三个位置，实现控制方式的选择和就地操作闭锁。每个车站使用一套就地控制柜，每套就地控制柜主要由PLC、控制元件、电源、信号、报警等组成，主要完成数据采集、处理和通信功能。远程控制是指操作人员通过车控室IBP盘，将闸门启门、关门命令下发至就地单元PLC，实现闸门的远程手动控制。检修控制是指在锁定装置以上50mm的安全区域，门体可以进行上下运动。

2.2 接口

控制系统主要与信号、综合监控和低压配电有接口关系。

2.2.1 与信号系统接口

防淹门系统与信号系统的接口界面位于防淹门控制柜的接线端子排，采用硬布线I/O的接口方式。电路符合“故障－安全”设计原则，接口触点采用安全继电器。信号系统向防淹门系统提供允许关闭信号，防淹门系统向信号系统提供开门锁定状态(无源干接点)和请求关门信号(无源干接点)。防淹门系统的开门锁定状态和请求关门信号按每个防淹门单独设置，两系统之间信息互传如(表1)和接线电路如(图3)。接口原则如下:

表1 信息互传表

图3 防淹门系统与信号系统接线电路

(1)信号系统未能不间断地收到防淹门开门锁定信息时，两端车站均不能再向相应线路设置进路，如已设置进路，则防淹门防护信号机立即关闭。

(2)当防淹门请求关闭防淹门或人工办理防淹门请求关闭时，当信号系统收到防淹门请求关闭信息后，如两端车站尚未向相应线路的过河隧道内设置进路，则禁止再向过和隧道设置进路，并向防淹门系统发回允许防淹门关闭信号;

(3)当防淹门请求关闭防淹门或人工办理防淹门请求关闭时，当信号系统收到防淹门请求关闭信息后，如已设置相关进路，则有关防护信号机立即关闭。并分别根据以下情况对防淹门关闭请求作出响应:

①当防淹门防护信号机关闭时，如果列车尚未进入其接近区段，此时人工取消进路，进路解锁后，并且过河隧道内无车时，向防淹门系统发回同意关闭防淹门信息。

②当防淹门防护信号机关闭时，列车已进入其接近区段，此时人工解锁进路，进路解锁后，在列车未冒进信号前提下，经检查过河隧道内无车后，向防淹门控制台发回同意关闭防淹门信息。否则不允许发出允许防淹门关闭信号。

(4)联锁系统操作员不能取消关闭防淹门请求。

(5)在联锁系统接收到“请求关门”并发出“允许关门”信号期间，防淹门请求条件必须始终被联锁系统检查。

(6)防淹门系统提供的“请求关门”与联锁发出的“允许关门”信号一一对应。

2.2.2 与综合监控系统接口

防淹门控制器通过冗余的以太网方式连至车站综合监控系统的交换机，实现远程监视功能。考虑系统信息传送的安全，电缆敷设路径大于100m的，总线介质采用光缆;电缆敷设路径小于100m的，总线介质采用屏蔽双绞线。防淹门控制器与IBP盘的控制采用硬线连接，实现远程控制，包括开门、关门、操作停止、请求关门等。IBP盘状态信息包括:闸门的全开和全关，锁定梁的锁定与拔出，锁闭装置故障等，接线电路如(图4)所示。

图4 防淹门系统与IBP盘接线电路

2.2.3 与低压配电接口

电源接口位置在电源切换箱的出线开关下接线端，电源切换箱安装在防淹门控制室，电源切换箱提供2回路 AC380V电源至防淹门配电柜，2回路AC220V电源至防淹门系统控制柜。防淹门系统的接地接在防淹门电源切换箱的接地端子上。

3 总结

西安地铁1号线防淹门系统的各项功能和参数经检验和验收都达到了设计要求，目前已经正常运行近两年时间，可以认为采用的防淹门系统设计方案是成功的。值得注意的是:1、当防淹门控制系统向信号系统发出请求关门信号，并接收到信号系统发出的允许关门信号时，满足关门条件时必须由人工确认后关门，系统不能自动关门，否则可能会出意外事故。2、防淹门在安装调试完成后，在验收前必须组织一次演练，模拟事故工况，检验系统各项功能和指标是否达到要求。

[1]GB50175－2003.地铁设计规范[S].北京:中国设计出版社，2003.

[2]西安市地下铁道有限责任公司，西安市地铁一号线一期工程防淹门系统技术规格书[M].西安，2010.

[3]西安市地下铁道有限责任公司，西安一号线信号系统与防淹门接口文件[M].西安，2012.

[4]孙增田，广州地铁2号线防淹门系统的设计分析[J].都市快轨交通，2004.17(增刊).

[5]卢昌仪.地铁防淹门系统的设计[J].都市快轨交通，2005.18.