站台安全门系统接口设计

申樟虹，秦建军

（北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京100044）

站台安全门系统接口设计

申樟虹，秦建军

（北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京100044）

站台安全门作为直接服务于乘客的城市轨道交通机电设备，其安全性尤为重要，而系统的安全运行离不开与其密切相关的接口设计。文章详细分析站台安全门系统同结构、车辆、限界与轨道专业的接口，针对存在问题提出设计建议。

城市轨道交通；站台；安全门；接口

0 引言

目前，因城市迅速发展而衍生出的交通问题越来越严峻，发展城市轨道交通是解决相关问题的方法之一，并广泛应用于大中型城市。随着城市轨道交通客流量的不断上升，站台候车安全及其环境要求逐渐被人们重视。广州地铁2号线首次应用站台安全门系统，使城市轨道交通站台候车环境得到有效改善，同时在节能和站台候车安全方面都得到了很好的成效。如今北京地铁1号线、2号线、13号线、八通线等早期开通线路也逐步启动站台安全门加装工程。随着站台安全门系统的广泛使用，其设计方案中存在的问题也逐渐凸显出来。

1 站台安全门系统简述

站台安全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，电气部分包括电源和控制系统。站台安全门系统主要与结构、车辆、限界、建筑（含装修）、信号系统、综合监控系统、低压配电系统等存在接口关系，同时还与整条线路的行车与运营组织、线路、测量工程、轨道等有接口。本文将针对站台安全门与土建结构之间常常被忽略的细节接口、与车辆的同步接口、与限界和轨道的配合接口进行详细阐述。

2 主要专业接口设计

在站台安全门系统众多接口设计中，建筑结构、车辆、限界、轨道接口设置尤为重要，部分接口设计的细节将直接影响系统运营的安全性。

2.1 与土建结构专业接口设计

常规设计中，站台安全门与土建结构专业的接口应考虑用房需求、设备载荷及安装预留需求，但容易被设计人员忽略的是，结构专业还应为站台安全门专业提供更多细节设计输入。此接口中，除了设备载荷、门体载荷及预留基础外，在施工图阶段站台安全门专业还需向结构专业提供站台板打孔定位，结构设计应复核打孔位置是否在结构钢筋布置范围内，或由结构专业提供建议站台板打孔定位边线。

在站台板结构钢筋施工时均需做混凝土保护层处理，根据结构规范要求，结构钢筋混凝土保护层厚度应不大于35 mm。在实际工程中，受到施工进度及施工水平因素的影响，土建施工不可避免的存在一定偏差，规范允许偏差为20 mm。结合以上两点规范要求，站台板理论配筋位置为从设计站台板边缘算起往站台侧约35～50 mm 之间，如图1所示。

在站台安全门底座打孔设计中，根据门体结构立柱形式多分为2种模式。第一种门体结构为上下部固定方式，底座打孔多采用1组2点固定方式，即每个底座设置2个与站台板的固定点，固定点在同一轴线，并与设计站台边缘线垂直。第二种门体结构为底部固定方式，底座打孔多采用4点固定方式，即在每个底座设置2组4个与站台板的固定点，两两固定点平行，并与设计站台边缘线平行。

图1 站台边缘结构关系图（单位/mm）

经多条城市轨道交通线路实施经验得出，以上2种结构固定形式中，靠近站台边缘的固定点孔中心定位参数为，从设计站台边缘线往站台侧50～90 mm 之间。以站台板站台安全门预留打孔尺寸直径为30 mm 的圆孔为例，为保证打孔位置在设计允许误差的站台板结构钢筋范围内，其中心定位尺寸至少应距离设计站台板边缘65 mm，同时允许施工负误差为0。

由此可知，靠近站台边缘定位点设计在50 mm 时，存在固定点位置在素混凝土保护层内的可能，结构强度不能保证。此时应优化站台安全门门体结构设计，将打孔中心定位移至大于等于65 mm 的位置。如受产品结构限制，不便调整打孔定位点时，在现场安装过程中，应注意轨道侧打孔不能切断钢筋，同时如发生打孔位置在素混凝土保护层内时，应要求土建单位进行结构整改，以确保结构强度。

2.2 与车辆专业接口设计

站台安全门与车辆专业接口之间，除尺寸关系的配合外，还有一个重要的接口配合，即开关门时序配合。下面以北京地铁7号线为例分析开关门时序差异的主要原因，并提出接口设计方案。

2.2.1 开关门时序方案

车辆开门、关门前设置鸣响提示乘客，具体指令传输时间和蜂鸣器鸣响时序描述如下。

开门时，信号发出开门指令或司机按下开门按钮，指令传输及系统有效判断时间为200 ms，判断信号有效后，蜂鸣器开始以0.5 s 鸣叫、0.5 s 间歇的频率鸣叫2次，共计1.5 s，车门门机机构开始开门动作，门机启动缓冲挤压时间为0.5 s，之后门开启，从开启至到位需3±0.5 s。综合上述数据，整个开门过程需要5.2 s，开门时序如图2所示。

关门时，信号发出关门指令或司机按下关门按钮，指令传输或系统有效判断时间为200 ms，判断信号有效后，蜂鸣器开始以0.5 s 鸣叫、0.5 s 间歇的频率鸣叫，考虑关门提示时还可能有乘客进入车厢，所以关门提示鸣响频次较开门时增加1次，一共3次，共计2.5 s，关门到位需3±0.5 s。整个关门过程需5.7 s，关门时序如图3所示。

图3 关门时序图

2.2.2 开关门同步措施建议

按上述时序分析，开关门时序差异主要原因是车门动作前判断时间较长。实现车门与站台安全门同步，可通过以下2个方面进行优化。

（1）车辆动作时间调整。车辆动作时间调整可通过减少提示音次数、缩短提示音频率，或将车辆开关门动作时间与提示音时间部分重叠，以此减少车门动作判断时间。目前北京地铁4号线即采用此方案，其提示音方式为连续多次鸣响，鸣响时间与开关门时间有一定重叠，从而压缩车辆开关门动作判断时间和动作整体行程时间，实现开关门同步。

（2）站台安全门动作时间调整。站台安全门动作时间调整也可通过2种方法实现：①站台安全门自身增加延时继电器，在收到信号控制命令后，自保持一段时间，再开关滑动门，使开关门时序同步；②收到车门开启信号后，延时发送站台安全门开启控制信号，使其达到开关门时序同步。

车门与站台安全门开关时序同步的要求已由专家多次在各线运营安全评审时提出，可见此问题将成为未来新建线路解决重点。实现站台安全门与车门的时序同步工程，需要设计人员在设计时注意车辆、站台安全门、信号3个专业间的配合，只有充分了解车门动作的完整时间流程、站台安全门动作判断时间等细节，才能有效制定准确的解决方案。

2.3 与限界、轨道专业接口设计

站台安全门与限界的接口问题分为横向限界与纵向限界两方面，设计中横向限界问题往往被广泛关注，而纵向限界问题常常被忽略。本文以北京地铁7号线为例，简述站台安全门与车门之间限界、轨道专业接口的相关设计细节。

横向限界主要设计焦点为站台安全门与车门的间隙处理，7号线车辆轮廓线（站台以上部分）最大宽度为1410 mm，直线段站台安全门限界为1524 mm，考虑站台安全门门体形变量10 mm，安装限界为1534 mm。7号线直线段站台车辆轮廓线与站台安全门间隙设计标准值为124 mm，限界值满足不应大于130 mm的规范要求。站台安全门、车门关闭后滑动门玻璃处，因玻璃镶嵌在门框靠近站台侧区域，玻璃至车体之间宽度加宽约50 mm，间隙增加到174 mm仍存在夹人或夹包的可能性。为避免事故发生，7号线增加了瞭望灯带设计，司机通过观察 LED 瞭望灯带光源是否被遮挡，对站台安全门与车门之间的间隙安全进行进一步确认。

设计 LED 瞭望灯带时，依然要注意灯带安装的限界问题。7号线车辆限界最大值为1499 mm，直线段站台安全门限界为1524 mm，两限界值间隙仅为25 mm，瞭望灯带不得侵入车辆限界，同时为保证灯带的有效可视性，灯带安装应在站台安全门安装限界有效值范围内。考虑一定的安装误差，允许误差为正公差10 mm、负公差0 mm。同时为保证灯带的探测范围，建议灯带安装在地面300 mm以上，高度为1700 mm，具体效果参见图4瞭望灯带现场照片。同时建议在后续专业设计中，考虑在滑动门轨道侧玻璃处约1 m 高位置增设横向栏杆，以起到填充滑动门玻璃位置的空隙，减少人员站立在此区域的作用。

图4 望灯带现场照片

纵向限界指从设计轨道面往上的垂直限界，其中与站台安全门相关的分两部分，一部分是全封闭式站台安全门或半封闭式全高安全门的顶箱限界，其直接体现在站台安全门限界图上，一般不容易被忽略，本文重点讨论另一部分站台安全门门槛高度限界。

3 结束语

站台安全门系统设计时，横向限界、绝缘等问题一直是设计人员重点关注的问题，经过多年的设计经验，以上问题的解决方案也越发成熟，使得站台安全门系统设计逐步趋向标准化，这样就容易造成设计过程中只注重重点问题的分析及处理，而忽略一些细节接口设计。如文中所述的同土建等专业的接口，而往往这些细节决定了设计质量的好坏及设备安装的安全可靠。站台安全门系统作为直接与乘客接触的城市轨道交通车站设备，其安全性尤为重要，接口设计涉及专业较多，也相对繁琐，且针对不同类型城市轨道交通制式，站台安全门系统的接口设计也不尽相同，其中仍有许多有待设计人员进一步研究及发现的技术细节。

[1] 黄中全. 轨道交通站台安全门系统中的安全保护措施[J]. 城市轨道交通研究，2010（3）：72-74.

[2] 祝建成. 站台安全门系统运营安全[J]. 电子技术与软件工程，2015（5）：167.

[3] 裴志康. 浅谈地铁屏蔽门的作用和意义[J]. 城市交通，2005（2）：9-11.

[4] 欧阳科华，刘升华. 轨道交通站台屏蔽门系统[J]. 中国电子商务，2010（6）：76-77.

[5] 向骏. 城市轨道站台屏蔽门系统[J]. 四川建筑，2006，26（4）：114-116.

[6] 孙增田. 屏蔽门系统在地铁中的应用前景[J]. 都市快轨交通，2005，18（2）：4-7.

[7] 王亮平. 简析南京地铁安全门系统[J]. 现代城市轨道交通，2011（4）：30-32.

责任编辑 孙锐娇

Interface Design of Platform Safety Door System

Shen Zhanghong, Qin Jianjun

As a direct service to passengers, the platform safety door is the urban rail transit mechanical and electrical equipment particularly important, and its safe operation of the system cannot be separated from its closely related interface design. The paper makes a detailed analysis of platform safety door system interfaces with structure, vehicle, clearance and track, aiming at the existing problems and puts forward some design suggestions.

urban rail transit, platform, screen door, interface

U231+.6

2016-09-08

申樟虹（1981—），女，高级工程师