屏蔽门的安全应用与故障处理.docx
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1、中文摘要屏蔽门应用安全与故障分析摘要 在城市运输过程当中,轨道运输因其容量大、价格低、速度高、稳定性好等优点,越来越被高度重视起来。但是随着其广泛的应用,各种安全事故也随之频繁的发生,尤其是在城市地铁轨道运输方面,因为安全因素导致的交通事故已经不计其数,这就要求我们必须采取相应措施来为乘客的生命撑起保护伞。八十年代出现了一种高端设备叫做地铁的屏蔽门系统,其沿着车站站台边缘布置,把车站站台与列车分隔开来。本文通过分析地铁屏蔽门的结构以及内部构造原理,从各个方面考虑,总结出安全事故的发生原因,提出相应的改造建议,为地铁屏蔽门的良好发展打下基础。关键词 城市轨道交通 地铁 屏蔽门 运行控制故障分析1
2、绪论11. 1屏蔽门的意义11. 2屏蔽门国内外发展概况 11. 3屏蔽门11. 4屏蔽门系统的不足之处52屏蔽门的构成原理52. 1屏蔽门的技术参数52. 2屏蔽门的主要结构62. 3屏蔽门电器控制系统102. 4屏蔽门供电系统163屏蔽门故障案例与措施173. 1屏蔽门故障案例分析173. 2措施18结论20致 谢错误!未定义书签。参考文献211绪论1. 1屏蔽门的意义在城市轨道运输尤其是地铁和轻轨运输中,由于需要频繁的停靠和开启,上下车人流量很大,这就需要一种专门的设施来将站台和铁轨隔离开来,使列车在进站和离站时能够保证乘客的人身安全。所以作为一种站台安全装置,屏蔽门应运而生。它由电子控
3、制,能够根据车辆到达车站的时间点及时开启、在车辆启动离开时及时的关闭。并且具有隔离列车噪音、降低轨道活塞风、给乘客供应舒服安全的乘车条件等重要意义。屏蔽门的出现和发展是地铁得以在城市中运行的重要保障,也为地铁的广泛应用创造了条件。1. 2屏蔽门国内外发展概况早在上世纪八十年代,世界上就已经出现了屏蔽门的相关设备并开始应用于城市轨道交通中。1981年,日本大阪的Putdown线就采用了相对简单且成本较低的半高安全门,这为以后全封闭式的屏蔽门的出现和发展提供了实践基础随后,新加坡于1987年首次推出了封闭式的屏蔽门系统,并将其应用于NEL线上,得到了良好的安全和节能、降噪的功效田。另外,马来西亚的
4、吉隆坡LRT2线、伦敦的JUBILEE延长线在1999年都相继安装了屏蔽门。后期的屏蔽门在此基础上通过不断地改进和探索,逐渐适应人们对技术及性能方面的要求,并在地铁等轨道运行中得到的广泛应用。随着中国改革开放后经济的迅速发展,地铁等城市轨道交通也发展的如火如荼。中国最早出现地铁屏蔽门系统的是广州地铁二号线。1998年,香港的新机场线采用了电动控制的屏蔽门,这大大减少了由于火车进站和离站对站台造成巨大活塞气流的危害,而且其打造的良好城市形象也使得地铁屏蔽门深入人心。随后,在北京、上海、深圳以及后续的新建地铁中,地下站点部分一般都增设了屏蔽门装置,随着控制技术的日益成熟,其性能的优越性也得到人们越
5、来越广泛地认可。随着屏蔽门系统在世界各地的大量兴起,有关屏蔽门的制造商也在逐渐发展起来,由于欧美地区及日本等发达国家首先具有了生产制造地铁屏蔽门的技术,而中国又具有广大的市场,所以二者经常采用合作的方式。目前,国内使用屏蔽门系统主要由法国的Faiveley和Nabeo公司、英国的Westinghouse公司、瑞士的KABA公司四家供应商提高,具体应用范围及使用时间如下表所示:表1-1国内轨道交通线路屏蔽门使用状况城市线路供应商名称屏蔽门的使用情况上海1号线Westinghouse2005年起加装,2006年底完工上海4号线Faiveley已于2005年投用1. 3屏蔽门屏蔽门(Platform
6、-edge doors),又可以称作月台幕门(Platform screen doors,称PSD)或者是安全门,顾名思义,就是指在地铁站的月台上包围住地铁站台的候车区域并且屏蔽开列车的轨道行驶区域的玻璃门式的幕墙结构,当有列车进站时,该玻璃门受到电动系统控制会自动打开以方便车内乘客上下列车。1.3. 1主要功能根据屏蔽门的定义及其在轨道交通中所处的位置,可以得出该系统必须具备以下主要功能:(1) 运行安全。作为隔开轨道和候车室的重要安全装置,屏蔽门的首要功能就是能够准确无误地在特定的时间内完成开闭动作,方便乘客们上下列车的同时,还要保障他们在候车室和列车内的人身安全使其不受到任何伤害,防止列
7、车在隧道内高速运行产生的活塞风将候车室的乘客和他们携带的物品卷入轨道内,同时,屏蔽门区域的警戒线、感应装置和维护人员可以同时作用以规避站台位置的乘客嬉闹、奔跑造成的越轨、跌落以及车门夹击等安全事故的发生。这要求屏蔽门机械部件的协调以及和电气控制系统的高度配合,并结合专业人员对其进行的定期检查和维修保养,保证运行安全性。(2) 节能环保。由地铁的建筑结构可以知道,地下车站的隧道和候车室都是很规则的长方形布局,除了必要的少数通风装置,地下区域几乎处于与大气隔绝的状态,这样列车运行会产生高热能和高压力,也就是说,在没有安装屏蔽门,候车室与轨道之间相连通的情况下,会产生极大的冷热气损失,不仅使得候车区
8、域的制冷效果不明显,还很大程度上加重了空调的运行负荷,加大了制冷设备容量,损耗能量太多。因此屏蔽门的另一重要功能就是,可以有效地形成候车室的封闭区域,大大减少空气对流现象和冷热气的损失,节省一大部分的制冷设备容量,并且制冷效果显著,达到减少能源目的。纵观我国的地铁区域分布,屏蔽门的设置可以大大减少中南部地区在地铁站制冷这一方面的能量损耗。此外,列车运行过程会产生非常刺耳的噪音污染和强大的活塞风,同时释放高热,如果不采取措施,这些对环境会有着极大的危害。因此,屏蔽门不能仅是隔绝乘客和轨道来保障安全,其材料还应当具有降噪、减震和缓和冲击的作用。由此说来,作为我国轨道交通的主要组成部分,地铁的节能环
9、保问题得到有效改善也正符合我国极力倡导的和谐发展理念。(3) 经济实用。在保障以上两大基本功能的同时,地铁车站设置的屏蔽门必须有一定的实用性,比如可以利用其进行公益性或者一些具有积极意义的商业性广告和信息的宣传,做到合理支配资源,并且屏蔽门系统在保障了绝对安全的前提下就可以适当减少站内工作人员的配置和部分设备支出,加之广告摊位的合理租出收入,屏蔽门还具备了经济实用的功能。(4)协调美观。除以上功能之外,屏蔽门的外型也很重要,该系统应该能够和车站的建筑风格相协调,营造一种舒适、美观的候车环境,给车站的出行人员带来安全、轻松的感觉,提升地铁交通在市民心中的良好形象,美化市容市貌。1.3. 2类型地
10、铁站的屏蔽门通常有全封闭式和半高式这两种:(1)全封闭式屏蔽门全封闭式的屏蔽门,从字面意思理解就是候车区域从上到下,从站头到站尾都被玻璃幕墙包围的结构,普遍应用于地下的站台。这一种形式的屏蔽门可以把候车室和运行轨道完全隔开,安全性最具有保障,在节能环保方面也很有优势,因此是目前最为常用的类型,如图1-1所示(来自百度图片)。图1-1全封闭式屏蔽门(2)半高式屏蔽门半高式屏蔽门是一种半封闭式结构,上半部分不封顶,高约一米,与全封闭式相比,仅起到安全作用,因此又被成为安全门或可动式安全栅,经济性较好,用于地面以上站台。如图1-2所示(来源于百度图片)。图1-2半高式屏蔽门1.3. 3材料目前市面上
11、的屏蔽门门体材料主要有以下材料,其性能参数见表1-2、表1-3。表1-2 LD31铝合金主要性能参数密度P(kg/m3)石市度HR(N/mm2)伸长率65 (%)抗拉强度Ob (MPa)屈服强度oo.2 (MPa)Al含量(%)模温(C)LD31269090920517097.65470-490表1-3部分奥氏体系列不锈钢主要性能参数密度p(kg/m3)硬度HB(N/mm2)伸长率55 (%)抗拉强度Ob(MPa)屈服强度00.2 (MPa)熔点(C)31680304052020512001300304L79304052020513981420LD31,即新牌号为6063的铝合金材料,分析表1
12、-2的参数值可以知道,这种材料具有密度小、强度中等、铝含量高导电性能良好等优点。此外,它的耐腐蚀性、热塑性、冷加工性和焊接性能都很优良,还易于上色,因此非常适合用做建筑型材中棒、管、框架类的加工原材料,市面上几乎所有的铝合金结构的屏蔽门门体均采用了这一材料。但是在使用前需要对其进行阳极氧化反应以及严苛的喷涂和防腐处理,处理不当则会破坏候车区域的视觉效果,且这些处理措施还产生一定的成本,不够经济。与此相比,奥氏体不锈钢的硬度、强度和热塑性等加工性能均优于LD31铝合金,虽然密度大,但是屏蔽门是静态安全装置,质量的影响并不是很大,最重要的是,该材料焊接之后不需要进行多余的热处理,并且耐腐蚀性能极其
13、突出,完美的弥补了铝合金材料的缺点,因此用其作为屏蔽门加工原材成为目前的新趋势。1. 4屏蔽门系统的不足之处屏蔽门拥有的众多优点,使其在地铁运输中具有得天独厚的优势。但是也不可避免会出现这样那样的不足。(1)在初期建设屏蔽门系统的过程中,要投入大量的人力物力和财力,这就大大的增加了成本开支。并且地铁在运行过程中要定期的检查维修,增加了屏蔽门设施后,也会增加维修的费用。(2)由于电子控制系统误差的及硬件设备等问题的频繁出现,一方面,屏蔽门在规避乘客候车时不慎掉入铁轨等危险的同时,另一方面又存在其他的安全隐患,其引发的交通安全事故层出不穷。地铁门夹人事件、地铁门无法正常开启或关闭等事件也屡见不鲜。
14、这就需要更好的管理措施和设计方法,来改善现状。(3)屏蔽门的安装会影响站台对面广告灯的可视性,使得地铁的广告效益有所降低,这样使得地铁的盈利性又会相应的降低。2屏蔽门的构成原理2. 1屏蔽门的技术参数根据屏相关标准和资料,屏蔽门系统主要的技术参数如表2-1所示。表2-1屏蔽门系统主要技术参数屏蔽门单兀应急门固定门滑动门A型无2,标准2,标准B型11,标准2,标准C型11,非标准2, 一扇标准,一扇非标准各门开度应急门1100mm标准滑动门2000mm端门900mm滑动门关闭时,可探测障碍物最小厚度10mm关闭阻力150N解锁后人工开启力150N运动时每扇门最大动能10J每扇门在慢速爬行区内的动
15、能250mm噪音目标值70dB(A)(距门体Im,站台地面高1.5m处)泄漏量指标12.2m/h2m2 (lOPa气压下),保证气密性门体绝缘电阻值0.5MQ (500V直流试验电压下)指令反应时间0.3s其他1. 采用材料必须安全无害,不能具有毒性、难闻气味和放射性元素,且应具备阻燃功能;2. 屏蔽门相应电位应与轨道等值,在上下车时能够有效断开列车的牵引供电;3. 到站时确保对准精度在250mm范围内。2. 2屏蔽门的主要结构屏蔽门系统的主要结构如图2-1所示。p门体结构-机械部分屏蔽-驱动系统p 电源-电气部分A接口部分控制系统图2-1 屏蔽门系统结构组成2. 2. 1门体结构屏蔽门系统的
16、门体结构起重要的承重作用,主要包括固定门(FIX),滑动门(ASD)、应急门(EED)、端门(MSD)、顶箱、固定侧盒和底部支撑机构(FDP)等结构,如图2-1所示,其中全封闭式屏蔽门才有顶箱。下面对这些主要结构做详细介绍:(1)固定门即固定的玻璃门体,有大、小两种型式,大的美观,小的拆装方便,不需要人机控制,结构简单,全封闭式和半高式屏蔽门的固定门为同样的结构,都是起隔离和密封作用,造型上与整个系统协调统一。(2)滑动门滑动门打开状态下方便乘客上下车或者是发生险情时的逃离通道。全封闭式和半高式的区别除了在于两者整体外形的不同之外,还在于后者在两侧均设有门状态指示灯DOI。该结构应具备以下特点
17、:(4)端门主要是用于站台工作人员的进出通道,也可以作紧急疏散使用,发生险情时,其使用方法和应急门相同,不同之处在于门锁装置位置的设置。(5)固定侧盒位于滑动门的两侧,设有各单元的驱动装置、门锁机构、DOI等并被密封在内,可以用专用钥匙打开进行定期的检查和维修。(6)底部支撑机构由门槛和下安装支架组成,门槛上设有盖板和花纹,起防滑作用,通常作为乘员上下车的踏步板,有一定的支撑作用,此外必须耐磨损,使用寿命要长。下安装支架除了起连接安装的作用之外,也应该达到防滑、耐磨的要求,同时要方便拆卸和清理。(7)顶箱顶箱是全封闭式屏蔽门的独有结构,主要起密封作用,内部安转导轨、驱动传动机构和门锁装置等部件
18、。2. 2. 2驱动系统驱动系统主要包括电机、传动装置和锁紧机构,详细介绍如下:(1)电机电机是整个系统的驱动装置,这方面全封闭式和半高式是相同的。电机有直流和交流两类,直流电机又有有刷和无刷之分。直流电机响应快,故而能够保证屏蔽门的开闭门时间在规定范围内;体积较小,可以节约空间,便于和电气系统进行集成处理;转速低,同功率可产生相对较大的扭矩和牵引力,方便简化后续的传动装置;同时具有寿命长、噪声小的优点,并且不必维护保养。综合这些特点,直流电机非常适合屏蔽门系统这样高频率运作的工作环境,因此目前均统一集中采用了这种供电方式很。以德恩科BG 65 EC系列电机为例,其主要参数如表2-2所示。表2
19、-2 BG 65 EC系列电机主要参数电压(VDC)24/42功率(W)55 / 85 / 120转矩(N-cin)17-40转速(r/min)3100/2860电机实物图(2)传动装置大部分屏蔽门采用单电机加减速器的组合方式实现齿形同步带传动,能保证滑动门开闭时两扇门的运动是同步并且平缓,带的张紧力可以进行调节且需要定时检修,门机安装位置框架结构门槛下安装支架顶箱盖板固定门滑动门应急门图2-2屏蔽门门体结构示意图 采用中分双开的方式打开,门体尺寸和位置与列车到站停靠时车门相对应,误差精度250mm; 在门体的显著位置应有安全指示标记,有助于引领乘客前往正确的方向; 当有障碍物靠近时,感应装置
20、应能够迅速接收信号并使之迅速做出停止或规避反应,防止发生乘员和物件的夹击事故; 配备专门的锁紧机构,防止门关闭后被其他不合理的力量打开; 紧急状况下,滑动门无法开启时,应有专门的解锁机构供乘员离开。列车上要出去的乘客可以拉动滑动门位于轨道一侧的门把手开门,把手应有明显标志指示。站台内的工作人员则可以通过通用的解锁钥匙打开滑动门,为防止无故损害,开锁位置应该设置在非工作人员不可触及的地方,如高处等; 因为开闭频率较高,滑动门的密封方式必须严格,能有效隔绝列车运行时的噪声和避免强大的气体和流量对流对候车室的影响; 开闭应该流畅平稳,不应伴有难听的机械杂音,门体装饰应与整个系统一致,在易损毁的部位要
21、加装保护装置,如门体底部设置的踢脚板。(3) 应急门应急门在正常的运营状态下的作用等同于固定门,只有在列车到站发生对准错误,滑动门不能正常使用时才能采用相应的方式打开以紧急疏散车内乘客。轨道一侧的乘客推动推压推杆开门,同样设有明显标志,站台一侧的工作人员用专用钥匙打开,打开呈面向站台侧九十度状态并且打开后不会自动复位造成突然关闭,只要是没有完全锁紧的状态,状态指示灯EOI会一直同时发出声音和灯光信号报警。不管是什么状态,主控机始终检测应急门的开闭信号,防止发生危险。同时各部件应耐腐蚀和耐磨损,安全环保。滑动门传动装备构造表示图如图2-3所示。少数也有采用螺杆传动的,需要注意保持良好的润滑、冷却
22、和预紧,定时调整齿间间隙,选用寿命长的传动件。(3)锁紧机构锁紧机构分为紧装置和解锁装置两部分,均由门控单元DCU进行控制,实时反馈锁紧信号,根据DCU给出指令做出对应的紧或解锁反应,当遇到紧急情况时还配有手动开锁机构,这部分在门体结构中已有介绍。反向轮滑轮挂件图2-3滑动门传动装置结构示意图2. 3屏蔽门电器控制系统2.3.1屏蔽门电子控制系统的功能由于地铁屏蔽门具有开关频繁(大约每两分钟需要实现一次开关操作)、容易损坏、安全性能和准确性能要求很高等特点,所以,屏蔽门的正常运行需要依靠一整套复杂而庞大的控制系统来实现的,它不仅能够依据列车进站离站时间点及时的开启和关闭屏蔽门来实现控制功能,而
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