地鐵上的“黑科技”

智能的計數系統

智能化是交通系統發展的重要方向，而自動乘客計數系統則是智能交通系統的重要組成部分。要想準確記錄地鐵乘客人數，就離不開每節地鐵車廂上的標配產品：乘客計數器。

這個儀器安裝在地鐵車廂里面，并不顯眼，卻是提升地鐵運營效率的關鍵。乘客計數器主要采用紅外系統和熱成像技術對進出車門的人數進行統計，它可以自動不間斷地實時獲取列車車輛在任何時間、任何地點上下車乘客的數量，并將統計數據和統計分析軟件相結合，自動產生列車車輛運營管理所需要的客流統計、超載警報和車輛及運營線路等各種功能報表。我們都知道，收集和分析乘客信息對于軌道交通運營公司來說至關重要，這些信息數據在實時場景和后期管理中有著配合票務系統進行財務核算、合理分配車廂人員配比、通過超載預警提升地鐵安全性、輔助做出合理的發車調圖、提升地鐵的通勤效率等作用。

以往，這項統計工作都是通過人工來進行，乘客計數器的誕生和自動化，幫助地鐵公司節省了人力資源，并減少了數據采集費用。此外，乘客計數器通過非常高的準確率，確保地鐵運營公司制定合理的運營計劃，是提升運營效率的關鍵。

地鐵空調通風的“秘密”

地鐵作為軌道交通的重要組成部分，在地下隧道中運行是其最主要的特點。為了保證舒適的乘車環境，需要保持車內合適的溫度、濕度、空氣流動速度和清潔度，地鐵空調及其通風系統不可或缺。眾所周知，地下環境通風不暢，而整列地鐵空調的功率是巨大的，這就需要設計出良好的空調通風系統。地鐵空調通風系統一般分為開式系統、閉式系統和屏蔽門式系統，下面我們就了解一下這些“高明”的設計。

開式系統

開式系統是應用機械或活塞效應的方法使地鐵內部與外界交換空氣的通風系統，這種系統多用于當地最熱月的平均溫度低于25 ℃且運量較少的地鐵系統。

活塞效應通風 當列車的正面與隧道斷面面積之比（阻塞比）大于0.4時，由于列車在隧道中高速行駛，如同活塞作用，使列車正面的空氣受壓，形成正壓；列車后面的空氣稀薄，形成負壓，由此便產生空氣流動。利用這種原理通風，則稱之為活塞效應通風。活塞風量的大小與列車在隧道內的阻塞比、列車行駛速度、列車行駛空氣阻力系數、空氣流經隧道的阻力等因素有關，因此在整個地鐵系統建設之前，便要做好相應的設計計算。為了排放地鐵隧道內地鐵空調產生的廢熱空氣，同時引入外界的冷卻空氣，還需要在隧道上設計活塞風井，因此對于全部應用活塞風來冷卻隧道的系統來說，還應計算活塞風井的間距、斷面尺寸等參數，使有效換氣量達到設計要求。

機械通風 當活塞通風不能滿足地鐵除余熱與余濕的要求時，要設置機械通風系統。機械通風就是利用通風機的運轉給空氣提供能量，造成通風壓力使地面空氣不斷地進入地下并沿著預定的線路流動，同時再將廢熱空氣排出地下的通風方法。根據地鐵系統的實際情況，設計師會在車站與區間隧道分別設置獨立的機械通風系統。車站通風一般為橫向的送排風系統，區間隧道通風一般為縱向的送排風系統。當區間隧道較長時，區間隧道中部還會設中間風井。對于當地氣溫不高、運量不大的地鐵系統，可設置車站與區間連通的縱向通風系統，總之，具體的設計都要通過實際情況計算確定。

閉式系統

閉式系統就是指地鐵內部基本上與外界大氣隔斷，僅供給滿足乘客所需的新鮮空氣量的通風系統。這種系統多用于當地最熱月的平均溫度高于25 ℃且運量較大的地鐵系統。采用閉式系統的地鐵車站一般都有大負荷空調來制造新鮮的冷風，區間隧道的冷卻則是借助于列車運行的活塞效應攜帶一部分車站空調冷風來實現的。

屏蔽門式系統

屏蔽門式系統是在車站的站臺與行車隧道間安裝屏蔽門，將兩者分隔開，其中車站安裝空調系統來實現通風，隧道則采用機械通風、活塞通風或兩者兼用。當隧道的通風系統不能將區間隧道的溫度控制在允許值以內時，則需要采用其他有效的降溫方法。安裝屏蔽門的最大作用，就是使車站成為單一的建筑物，令它不受區間隧道行車時活塞風的影響，這就大大降低了車站空調的冷負荷。據計算，采用屏蔽門式系統的車站，空調冷負荷僅為閉式系統的22%～28%，節能效果非常明顯。由此可見，小小的一扇門，卻能產生巨大效益。

屏蔽門的“幕后幫手”

地鐵屏蔽門是一項集建筑、機械、材料、電子和信息等學科于一體的高科技產品。屏蔽門將車站與行車隧道隔開，可以大幅度地減少司機瞭望次數，減輕司機的思想負擔，同時也減少了列車運行和噪聲對車站的干擾，這不僅使車站環境安靜、舒適，也使旅客進出站更為安全。

我們在乘坐地鐵前可以發現，當列車停穩的第一時間，屏蔽門就會自動打開，那屏蔽門究竟是由誰操控的呢？原來，為了保證地鐵及乘客的絕對安全性，地鐵屏蔽門具有完善的控制系統。該控制系統的控制功能主要包括：系統級控制、站臺級控制、手動操作控制以及火災模式（IBP）。其中，系統級控制的優先級最低，手動操作控制的優先級最高。下面我們就具體說說這幾種控制模式的應用情形。

在正常運行模式下，屏蔽門接受列車司機或ATC（列車自動控制）發出的指令，自動執行開、關門操作，這個操作就是系統級控制。當列車司機無法將列車停在規定的范圍內且偏離量不多而乘客仍能從滑動門中進出時，或者屏蔽門控制系統與ATC之間發生通信故障等情況時，則由站臺工作人員操作就地控制盒，令滑動門實現開或關，這個就是站臺級控制。如果滑動門在關閉過程中檢測到有人或物被夾，則該道滑動門將立刻停止關閉并自動打開，然后重新關閉，若重復3次仍不能完全關閉并鎖緊，則該道滑動門自動打開，開始執行故障處理程序，這個時候只能從軌道側通過把手、在站臺側用“通用”鑰匙開關滑動門，這個就是手動操作控制。

最后就是火災模式（IBP）：當列車發生火災時，可以在IBP盤上操作緊急開門按鈕，打開火災線路單側的所有滑動門，最大限度地配合乘客疏散；當站臺發生火災時，可以在IBP盤上操作打開邊門配合通風空調排煙（島式站臺打開兩側屏蔽門的邊門，側式站臺打開火災側屏蔽門邊門），同時邊門聲光報警裝置會發出強聲光報警，從而避免乘客跌落軌道。可以說， 屏蔽門控制系統已經將各種緊急情況考慮周全，也讓乘客吃了一顆“定心丸”。

減振降噪有講究

隨著軌道交通的快速發展，其產生的振動和噪聲問題不容忽視。地鐵軌道必然會穿越人口密集區和重要的建筑物下，列車行駛產生的振動和噪聲會嚴重影響人們的生活和工作。因此，對地鐵進行減振降噪的設計就顯得尤為重要。

為了減少地鐵噪聲對周圍環境與居民的不利影響，需要從三個方面采取措施——噪聲源的控制、改善噪聲傳播路徑、加強對受者的保護，和地鐵建造相關的是前兩項控制措施。從噪聲源的控制上講，由于地鐵的噪聲主要是由車輪和軌道的相互作用產生，因此可以對車輪或軌道采取減振和加大阻尼的一些措施，例如采用彈性車輪、阻尼車輪、減少輪軌撞擊的特殊踏面車輪，并對車輪踏面進行整修以消除缺陷，保持踏面圓順等方式；從改善噪聲傳播路徑上講，可采取一些隔聲措施來控制鐵路噪聲的輻射，例如在車體兩側下部設置活動隔聲裙、設置機車風笛的隔聲罩、在線路兩側設置聲屏障等方式。

地鐵高速運行產生振動不僅影響到駕乘人員的舒適及健康，也使地鐵沿線地面建筑物發生受迫振動，可能帶來意想不到的損害。減小地鐵振動的解決方案主要分為主動減振和被動減振兩種。主動減振主要是通過減少制作誤差、改進軌道結構、定期保養維修線路的方法來實現，例如采用重型鋼軌，可減少列車的沖擊振動，從而抑制鋼軌的垂向振動；又如采用無縫鋼軌，最大限度減小鋼軌接頭，從而有效減少輪軌之間的沖擊力，減小振動；還有就是對輪軌進行定期打磨，減少輪軌作用面的凹凸，使輪軌的接觸面更加平滑，減小振動和噪聲。但是，這些主動減振的手段只能降低振動能量，而不能避免振動，因此被動減振應運而生。被動減振就是采用必要的隔振和吸振措施，來降低振動的不良影響。

也許你沒有想到，我們每天上下班乘坐的地鐵背后竟然有如此多的“黑科技”，無論是智能的乘客計數器、完善的空調系統、安全的屏蔽門系統還是先進的減振降噪設計，其彰顯的正是新時代中國軌道交通建設領域的那份底氣與自信。如今，我們的軌道交通相關技術能力已經處于領先地位，相信在不久的未來，中國的地鐵技術必將在世界上大放異彩。