站臺安全門系統接口設計

申樟虹，秦建軍

（北京建筑大學機電與車輛工程學院，北京100044）

站臺安全門系統接口設計

申樟虹，秦建軍

（北京建筑大學機電與車輛工程學院，北京100044）

站臺安全門作為直接服務于乘客的城市軌道交通機電設備，其安全性尤為重要，而系統的安全運行離不開與其密切相關的接口設計。文章詳細分析站臺安全門系統同結構、車輛、限界與軌道專業的接口，針對存在問題提出設計建議。

城市軌道交通；站臺；安全門；接口

0 引言

目前，因城市迅速發展而衍生出的交通問題越來越嚴峻，發展城市軌道交通是解決相關問題的方法之一，并廣泛應用于大中型城市。隨著城市軌道交通客流量的不斷上升，站臺候車安全及其環境要求逐漸被人們重視。廣州地鐵2號線首次應用站臺安全門系統，使城市軌道交通站臺候車環境得到有效改善，同時在節能和站臺候車安全方面都得到了很好的成效。如今北京地鐵1號線、2號線、13號線、八通線等早期開通線路也逐步啟動站臺安全門加裝工程。隨著站臺安全門系統的廣泛使用，其設計方案中存在的問題也逐漸凸顯出來。

1 站臺安全門系統簡述

站臺安全門系統由機械和電氣兩部分構成，機械部分包括門體結構和門機系統，電氣部分包括電源和控制系統。站臺安全門系統主要與結構、車輛、限界、建筑（含裝修）、信號系統、綜合監控系統、低壓配電系統等存在接口關系，同時還與整條線路的行車與運營組織、線路、測量工程、軌道等有接口。本文將針對站臺安全門與土建結構之間常常被忽略的細節接口、與車輛的同步接口、與限界和軌道的配合接口進行詳細闡述。

2 主要專業接口設計

在站臺安全門系統眾多接口設計中，建筑結構、車輛、限界、軌道接口設置尤為重要，部分接口設計的細節將直接影響系統運營的安全性。

2.1 與土建結構專業接口設計

常規設計中，站臺安全門與土建結構專業的接口應考慮用房需求、設備載荷及安裝預留需求，但容易被設計人員忽略的是，結構專業還應為站臺安全門專業提供更多細節設計輸入。此接口中，除了設備載荷、門體載荷及預留基礎外，在施工圖階段站臺安全門專業還需向結構專業提供站臺板打孔定位，結構設計應復核打孔位置是否在結構鋼筋布置范圍內，或由結構專業提供建議站臺板打孔定位邊線。

在站臺板結構鋼筋施工時均需做混凝土保護層處理，根據結構規范要求，結構鋼筋混凝土保護層厚度應不大于35 mm。在實際工程中，受到施工進度及施工水平因素的影響，土建施工不可避免的存在一定偏差，規范允許偏差為20 mm。結合以上兩點規范要求，站臺板理論配筋位置為從設計站臺板邊緣算起往站臺側約35～50 mm 之間，如圖1所示。

在站臺安全門底座打孔設計中，根據門體結構立柱形式多分為2種模式。第一種門體結構為上下部固定方式，底座打孔多采用1組2點固定方式，即每個底座設置2個與站臺板的固定點，固定點在同一軸線，并與設計站臺邊緣線垂直。第二種門體結構為底部固定方式，底座打孔多采用4點固定方式，即在每個底座設置2組4個與站臺板的固定點，兩兩固定點平行，并與設計站臺邊緣線平行。

圖1 站臺邊緣結構關系圖（單位/mm）

經多條城市軌道交通線路實施經驗得出，以上2種結構固定形式中，靠近站臺邊緣的固定點孔中心定位參數為，從設計站臺邊緣線往站臺側50～90 mm 之間。以站臺板站臺安全門預留打孔尺寸直徑為30 mm 的圓孔為例，為保證打孔位置在設計允許誤差的站臺板結構鋼筋范圍內，其中心定位尺寸至少應距離設計站臺板邊緣65 mm，同時允許施工負誤差為0。

由此可知，靠近站臺邊緣定位點設計在50 mm 時，存在固定點位置在素混凝土保護層內的可能，結構強度不能保證。此時應優化站臺安全門門體結構設計，將打孔中心定位移至大于等于65 mm 的位置。如受產品結構限制，不便調整打孔定位點時，在現場安裝過程中，應注意軌道側打孔不能切斷鋼筋，同時如發生打孔位置在素混凝土保護層內時，應要求土建單位進行結構整改，以確保結構強度。

2.2 與車輛專業接口設計

站臺安全門與車輛專業接口之間，除尺寸關系的配合外，還有一個重要的接口配合，即開關門時序配合。下面以北京地鐵7號線為例分析開關門時序差異的主要原因，并提出接口設計方案。

2.2.1 開關門時序方案

車輛開門、關門前設置鳴響提示乘客，具體指令傳輸時間和蜂鳴器鳴響時序描述如下。

開門時，信號發出開門指令或司機按下開門按鈕，指令傳輸及系統有效判斷時間為200 ms，判斷信號有效后，蜂鳴器開始以0.5 s 鳴叫、0.5 s 間歇的頻率鳴叫2次，共計1.5 s，車門門機機構開始開門動作，門機啟動緩沖擠壓時間為0.5 s，之后門開啟，從開啟至到位需3±0.5 s。綜合上述數據，整個開門過程需要5.2 s，開門時序如圖2所示。

關門時，信號發出關門指令或司機按下關門按鈕，指令傳輸或系統有效判斷時間為200 ms，判斷信號有效后，蜂鳴器開始以0.5 s 鳴叫、0.5 s 間歇的頻率鳴叫，考慮關門提示時還可能有乘客進入車廂，所以關門提示鳴響頻次較開門時增加1次，一共3次，共計2.5 s，關門到位需3±0.5 s。整個關門過程需5.7 s，關門時序如圖3所示。

圖3 關門時序圖

2.2.2 開關門同步措施建議

按上述時序分析，開關門時序差異主要原因是車門動作前判斷時間較長。實現車門與站臺安全門同步，可通過以下2個方面進行優化。

（1）車輛動作時間調整。車輛動作時間調整可通過減少提示音次數、縮短提示音頻率，或將車輛開關門動作時間與提示音時間部分重疊，以此減少車門動作判斷時間。目前北京地鐵4號線即采用此方案，其提示音方式為連續多次鳴響，鳴響時間與開關門時間有一定重疊，從而壓縮車輛開關門動作判斷時間和動作整體行程時間，實現開關門同步。

（2）站臺安全門動作時間調整。站臺安全門動作時間調整也可通過2種方法實現：①站臺安全門自身增加延時繼電器，在收到信號控制命令后，自保持一段時間，再開關滑動門，使開關門時序同步；②收到車門開啟信號后，延時發送站臺安全門開啟控制信號，使其達到開關門時序同步。

車門與站臺安全門開關時序同步的要求已由專家多次在各線運營安全評審時提出，可見此問題將成為未來新建線路解決重點。實現站臺安全門與車門的時序同步工程，需要設計人員在設計時注意車輛、站臺安全門、信號3個專業間的配合，只有充分了解車門動作的完整時間流程、站臺安全門動作判斷時間等細節，才能有效制定準確的解決方案。

2.3 與限界、軌道專業接口設計

站臺安全門與限界的接口問題分為橫向限界與縱向限界兩方面，設計中橫向限界問題往往被廣泛關注，而縱向限界問題常常被忽略。本文以北京地鐵7號線為例，簡述站臺安全門與車門之間限界、軌道專業接口的相關設計細節。

橫向限界主要設計焦點為站臺安全門與車門的間隙處理，7號線車輛輪廓線（站臺以上部分）最大寬度為1410 mm，直線段站臺安全門限界為1524 mm，考慮站臺安全門門體形變量10 mm，安裝限界為1534 mm。7號線直線段站臺車輛輪廓線與站臺安全門間隙設計標準值為124 mm，限界值滿足不應大于130 mm的規范要求。站臺安全門、車門關閉后滑動門玻璃處，因玻璃鑲嵌在門框靠近站臺側區域，玻璃至車體之間寬度加寬約50 mm，間隙增加到174 mm仍存在夾人或夾包的可能性。為避免事故發生，7號線增加了瞭望燈帶設計，司機通過觀察 LED 瞭望燈帶光源是否被遮擋，對站臺安全門與車門之間的間隙安全進行進一步確認。

設計 LED 瞭望燈帶時，依然要注意燈帶安裝的限界問題。7號線車輛限界最大值為1499 mm，直線段站臺安全門限界為1524 mm，兩限界值間隙僅為25 mm，瞭望燈帶不得侵入車輛限界，同時為保證燈帶的有效可視性，燈帶安裝應在站臺安全門安裝限界有效值范圍內。考慮一定的安裝誤差，允許誤差為正公差10 mm、負公差0 mm。同時為保證燈帶的探測范圍，建議燈帶安裝在地面300 mm以上，高度為1700 mm，具體效果參見圖4瞭望燈帶現場照片。同時建議在后續專業設計中，考慮在滑動門軌道側玻璃處約1 m 高位置增設橫向欄桿，以起到填充滑動門玻璃位置的空隙，減少人員站立在此區域的作用。

圖4 望燈帶現場照片

縱向限界指從設計軌道面往上的垂直限界，其中與站臺安全門相關的分兩部分，一部分是全封閉式站臺安全門或半封閉式全高安全門的頂箱限界，其直接體現在站臺安全門限界圖上，一般不容易被忽略，本文重點討論另一部分站臺安全門門檻高度限界。

3 結束語

站臺安全門系統設計時，橫向限界、絕緣等問題一直是設計人員重點關注的問題，經過多年的設計經驗，以上問題的解決方案也越發成熟，使得站臺安全門系統設計逐步趨向標準化，這樣就容易造成設計過程中只注重重點問題的分析及處理，而忽略一些細節接口設計。如文中所述的同土建等專業的接口，而往往這些細節決定了設計質量的好壞及設備安裝的安全可靠。站臺安全門系統作為直接與乘客接觸的城市軌道交通車站設備，其安全性尤為重要，接口設計涉及專業較多，也相對繁瑣，且針對不同類型城市軌道交通制式，站臺安全門系統的接口設計也不盡相同，其中仍有許多有待設計人員進一步研究及發現的技術細節。

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責任編輯 孫銳嬌

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，高級工程師