西安地鐵1號線防淹門控制系統及其接口分析

李賢妮，趙立新

(西安市地下鐵道有限責任公司 陜西西安 710018)

西安地鐵1號線是西安市軌道交通線網東西向骨干線，全線分兩期建設，首先建設1期工程，西起后衛寨，東至紡織城，共計19個站，均為地下站。線路需要在浐河～長樂坡區間穿過浐河，為了防止因突發事故造成隧道破裂后河水涌進地鐵線路而引起事故擴大，特在浐河東端、長樂坡～浐河區間內左右線各設置一扇防淹門，共計4樘。防淹門控制系統可以在水災事故發生時，通過控制閘門關閉，保護地鐵線路、車站及人身設備的安全;在水災退去后，通過控制閘門開啟，恢復正常的地鐵運營。

本文通過通過介紹防淹門系統的構成，分析控制系統的工作原理，以及與各相關系統的接口方案，介紹防淹門系統安全、可靠和有效的保障地鐵運營。

1 防淹門系統

1.1 總則

當事故信號發出后，地鐵防淹門系統的閘門能夠在隧道里水深高出防淹門底檻不大于3.0m時，1.5min內緊急關閉，關閉后最大漏水量不大于225L/min;隧道檢修完畢，閘門在隧道內無水狀態時開啟。

1.2 系統構成

地鐵防淹門系統主要由機械系統和控制系統兩部分組成。機械系統主要包括閘門門葉、門槽、啟閉設備、鎖定裝置、檢修平臺等部件，每道閘門設1套啟閉設備和兩臺同步電動鎖定裝置，電動鎖定裝置由防淹門控制系統控制并與信號系統聯鎖。控制系統由隧道液位傳感器(左右線均與廢水泵房連通，使用一組水位檢測設備)、控制柜、閘門位置行程開關、鎖閉裝置、啟閉設備、報警設備、控制線纜，以及與信號系統、綜合監控系統、供電系統之間的通訊接口設備等組成。閘門選用平面滑動式閘門，每扇約重10t，啟閉設備選用18.5KW，1400r/min的雙鉤電功葫蘆;水位探測方案選用區間水位分級、平均水位上漲速度監測方案，每級水位信號采用3取2有效;控制系統采用每處的左線、右線防淹門使用同一臺PLC控制器，進行控制及狀態采集、監視，并可以對左線和右線的防淹門進行單獨控制，以下針對控制系統做詳細分析介紹。

2 控制系統工作原理及其接口

地鐵防淹門控制系統按照“無人值班、定期巡檢”進行總體設計，本著安全、可靠、先進、經濟、實用的原則進行配置。

2.1 控制系統工作原理

每處的左線右線防淹門采用同一臺冗余雙CPU的控制器進行監控。負責對左、右線隧道防淹門及其附屬設備的運行狀態進行監視、對水位傳感器送來的水位信號進行比較和分析，并根據分析結果將相應的水位信號、報警信號送到車站控制室并上送綜合監控系統(ISCS)。控制系統框圖如(圖1)所示。

圖1 防淹門控制系統框圖

正常情況需要進行關門控制時，由防淹門控制系統向信號系統發出請求關門信號，當接收到信號系統發出的允許關門信號后，由工作人員現場確認后，通過車站控制室的IBP盤或者防淹門控制柜的關門按鈕下達關門指令，啟閉機將閘門拉升至上極限位，鎖定裝置將鎖定梁由鎖定位拉回解鎖位，啟閉機將閘門降落，降落接近匯流排時，由匯流排斷開裝置通過閘門降落的拉緊力作用斷開閘門下方的匯流排錨段，閘門繼續降落，直至底檻下極限位，關閉孔口;需要開門控制時，由工作人員現場確認后，通過車站控制室的IBP盤或者防淹門控制柜的開門按鈕下達開門指令，啟閉機提升閘門上升至鎖定高度以上50mm的上極限位停止，電動鎖定裝置啟動，推動鎖定梁由解鎖位至鎖定位，啟閉機將閘門降落至全開，開啟孔口，并將開門鎖定狀態信號發給信號系統。如果信號系統由于故障不能發生允許關閉信號時，可由控制中心(OCC)人為發出關門指令現場手動操作防淹門關門。閘門的運行狀態可以通過防淹門控制柜的液晶顯示器看到，如(圖2)所示。

控制系統對每扇閘門都設置了就地、遠程和檢修三種控制模式，控制權只能在就地進行權限的切換，就地控制的優先權最高。

圖2 防淹門控制柜內的液晶顯示器

就地控制是指操作人員可通過控制柜上的閘門啟、閉、停三個操作按鈕，控制閘門的開啟、關閉和停止。每一個就地單元配置有一個控制方式選擇開關，設有就地手動/就地檢修/遠方控制三個位置，實現控制方式的選擇和就地操作閉鎖。每個車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、電源、信號、報警等組成，主要完成數據采集、處理和通信功能。遠程控制是指操作人員通過車控室IBP盤，將閘門啟門、關門命令下發至就地單元PLC，實現閘門的遠程手動控制。檢修控制是指在鎖定裝置以上50mm的安全區域，門體可以進行上下運動。

2.2 接口

控制系統主要與信號、綜合監控和低壓配電有接口關系。

2.2.1 與信號系統接口

防淹門系統與信號系統的接口界面位于防淹門控制柜的接線端子排，采用硬布線I/O的接口方式。電路符合“故障－安全”設計原則，接口觸點采用安全繼電器。信號系統向防淹門系統提供允許關閉信號，防淹門系統向信號系統提供開門鎖定狀態(無源干接點)和請求關門信號(無源干接點)。防淹門系統的開門鎖定狀態和請求關門信號按每個防淹門單獨設置，兩系統之間信息互傳如(表1)和接線電路如(圖3)。接口原則如下:

表1 信息互傳表

圖3 防淹門系統與信號系統接線電路

(1)信號系統未能不間斷地收到防淹門開門鎖定信息時，兩端車站均不能再向相應線路設置進路，如已設置進路，則防淹門防護信號機立即關閉。

(2)當防淹門請求關閉防淹門或人工辦理防淹門請求關閉時，當信號系統收到防淹門請求關閉信息后，如兩端車站尚未向相應線路的過河隧道內設置進路，則禁止再向過和隧道設置進路，并向防淹門系統發回允許防淹門關閉信號;

(3)當防淹門請求關閉防淹門或人工辦理防淹門請求關閉時，當信號系統收到防淹門請求關閉信息后，如已設置相關進路，則有關防護信號機立即關閉。并分別根據以下情況對防淹門關閉請求作出響應:

①當防淹門防護信號機關閉時，如果列車尚未進入其接近區段，此時人工取消進路，進路解鎖后，并且過河隧道內無車時，向防淹門系統發回同意關閉防淹門信息。

②當防淹門防護信號機關閉時，列車已進入其接近區段，此時人工解鎖進路，進路解鎖后，在列車未冒進信號前提下，經檢查過河隧道內無車后，向防淹門控制臺發回同意關閉防淹門信息。否則不允許發出允許防淹門關閉信號。

(4)聯鎖系統操作員不能取消關閉防淹門請求。

(5)在聯鎖系統接收到“請求關門”并發出“允許關門”信號期間，防淹門請求條件必須始終被聯鎖系統檢查。

(6)防淹門系統提供的“請求關門”與聯鎖發出的“允許關門”信號一一對應。

2.2.2 與綜合監控系統接口

防淹門控制器通過冗余的以太網方式連至車站綜合監控系統的交換機，實現遠程監視功能。考慮系統信息傳送的安全，電纜敷設路徑大于100m的，總線介質采用光纜;電纜敷設路徑小于100m的，總線介質采用屏蔽雙絞線。防淹門控制器與IBP盤的控制采用硬線連接，實現遠程控制，包括開門、關門、操作停止、請求關門等。IBP盤狀態信息包括:閘門的全開和全關，鎖定梁的鎖定與拔出，鎖閉裝置故障等，接線電路如(圖4)所示。

圖4 防淹門系統與IBP盤接線電路

2.2.3 與低壓配電接口

電源接口位置在電源切換箱的出線開關下接線端，電源切換箱安裝在防淹門控制室，電源切換箱提供2回路 AC380V電源至防淹門配電柜，2回路AC220V電源至防淹門系統控制柜。防淹門系統的接地接在防淹門電源切換箱的接地端子上。

3 總結

西安地鐵1號線防淹門系統的各項功能和參數經檢驗和驗收都達到了設計要求，目前已經正常運行近兩年時間，可以認為采用的防淹門系統設計方案是成功的。值得注意的是:1、當防淹門控制系統向信號系統發出請求關門信號，并接收到信號系統發出的允許關門信號時，滿足關門條件時必須由人工確認后關門，系統不能自動關門，否則可能會出意外事故。2、防淹門在安裝調試完成后，在驗收前必須組織一次演練，模擬事故工況，檢驗系統各項功能和指標是否達到要求。

[1]GB50175－2003.地鐵設計規范[S].北京:中國設計出版社，2003.

[2]西安市地下鐵道有限責任公司，西安市地鐵一號線一期工程防淹門系統技術規格書[M].西安，2010.

[3]西安市地下鐵道有限責任公司，西安一號線信號系統與防淹門接口文件[M].西安，2012.

[4]孫增田，廣州地鐵2號線防淹門系統的設計分析[J].都市快軌交通，2004.17(增刊).

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