城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)摘要 簡(jiǎn)要介紹屏蔽門系統(tǒng)在城市軌道交通建設(shè)中的發(fā)展,及城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的組成,并對(duì)其配電方式、蓄電池容量計(jì)算、控制設(shè)計(jì)進(jìn)行描述,以供地鐵電氣設(shè)計(jì)人員參考借鑒。關(guān)鍵詞 城市軌道交通 屏蔽門 系統(tǒng) 電氣設(shè)計(jì)1概述 目前我國(guó)城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)處在快速發(fā)展和不斷完善的過(guò)程中。改善軌道交通設(shè)備系統(tǒng)及其配套設(shè)施,優(yōu)化地鐵候車環(huán)境,提高城市軌道交通的服務(wù)水平,采用節(jié)約能源的新設(shè)備和新技術(shù)將是一種必然的要求和趨勢(shì)。 城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門安裝于地鐵、輕軌等交通車站站臺(tái)邊緣,將軌道與站臺(tái)候車區(qū)隔離,設(shè)有與列車門相對(duì)應(yīng), 可多級(jí)控制開(kāi)啟與關(guān)閉滑動(dòng)門的連續(xù)屏障,簡(jiǎn)稱屏蔽門。屏蔽門作為城市軌道交通的新型設(shè)備系統(tǒng),在廣州地鐵二號(hào)線首次投入使用,由于其良好的節(jié)能效果和對(duì)乘客的安全舒適保障,越來(lái)越得到相關(guān)建設(shè)部門的認(rèn)同。2構(gòu)成及功能2.1基本構(gòu)成 屏蔽門系統(tǒng)由機(jī)械和電氣兩部分構(gòu)成,一般有三種結(jié)構(gòu)形式,見(jiàn)圖1、2、3。
2.2基本功能 屏蔽門在軌道交通站臺(tái)中的基本功能如下: a.屏蔽門可以防止人和物體落入軌道和非法闖入隧道,杜絕因而引發(fā)的事故、延遲運(yùn)營(yíng)與增加額外成本。 b.減少站臺(tái)區(qū)與軌行區(qū)之間氣流的交換,通過(guò)對(duì)地下車站通風(fēng)空調(diào)制式的改變,降低車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗。 c.成為鐵路車輛和車站基礎(chǔ)設(shè)施之間的緊急欄障和安全整合的安全系統(tǒng)。 d.減少列車運(yùn)行噪聲及活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)候車乘客的影響,改善乘客候車環(huán)境。 e.保障乘客和工作人員的人身安全,阻擋乘客進(jìn)入軌道,拓寬乘客在站臺(tái)候車的有效站立空間。 f.更好的乘客管理。當(dāng)列車停靠在正確的位置上,乘客才進(jìn)入列車或站臺(tái)。 g.在火災(zāi)或其他故障模式下,可以配合相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。 h.可以利用屏蔽門采用一體化的信息、廣告顯示屏,達(dá)到資源的最大化利用,同時(shí)對(duì)車站整體空間布置進(jìn)行簡(jiǎn)化。3配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電源 主要包括驅(qū)動(dòng)電源、控制電源,電源設(shè)備設(shè)置在屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備室。3.2供電方式 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)屏蔽門設(shè)計(jì)和投標(biāo)的情況,控制電源采用UPS(不間斷電源系統(tǒng))供電,驅(qū)動(dòng)電源的供電方式則分為兩種:直流供電、交流供電。3.2.1直流供電 電源設(shè)備由UPS、隔離變壓器、整流器、蓄電池等設(shè)備組成。屏蔽門直流無(wú)刷電機(jī)及DCU(門控單元)采用直流10供電;PSC(主控機(jī))和PSL(就地控制盤)采用直流2V或5V供電。低壓配電系統(tǒng)提供兩路20/30電源到自動(dòng)切換箱,輸出一路三相30電源及一路單相20電源。30電源經(jīng)過(guò)UPS、三相隔離變壓器和整流器至10直流母線,然后由直流10母線每側(cè)饋出三路直流送至各個(gè)門控單元。當(dāng)供電回路、開(kāi)關(guān)或整流器均故障時(shí),蓄電池的容量應(yīng)能滿足屏蔽門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門5次的要求,見(jiàn)圖4。3.2.2交流供電3.2.2.1正常運(yùn)行 正常情況下,屏蔽門的驅(qū)動(dòng)電源由主電源供應(yīng),當(dāng)主電源故障時(shí),電源自動(dòng)切換裝置自動(dòng)將主回路切換到備用電源,將備用電源投入。 UPS充電模塊通過(guò)內(nèi)部的交直交轉(zhuǎn)換,一方面除對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充電外,另一方面通過(guò)AC30隔離變壓器向屏蔽門配電單元交流供電,并由門控單元經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng),見(jiàn)圖5。3.2.2.2故障運(yùn)行 充電模塊采用N+1冗余配置,當(dāng)某個(gè)充電模塊發(fā)生故障時(shí),由于UPS充電模塊的在線式熱插拔的固有特性,使其不會(huì)對(duì)其余充電模塊產(chǎn)生影響,其余充電模塊繼續(xù)給負(fù)荷供電。 當(dāng)主電源、備用電源均發(fā)生故障時(shí),由電池組經(jīng)逆變器將直流轉(zhuǎn)換為交流,通過(guò)AC380V隔離變壓器向屏蔽門/安全門配電單元交流供電,并由門控單元經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。在低壓一主一備兩路交流電源斷電后,蓄電池的容量應(yīng)能滿足屏蔽門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門5次的要求。當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí),系統(tǒng)具有自啟動(dòng)功能,保證交流電恢復(fù)時(shí)能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。3.3電源容量計(jì)算 屏蔽門系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源主要是為門機(jī)提供穩(wěn)定的電源。驅(qū)動(dòng)電源主要由電源自動(dòng)切換裝置、充電模塊、降壓硅鏈、微機(jī)監(jiān)控裝置、絕緣監(jiān)測(cè)裝置、防雷裝置、進(jìn)口免維護(hù)蓄電池和饋線回路等構(gòu)成。 控制電源是為屏蔽門系統(tǒng)的控制設(shè)備如主控機(jī)(PSC)、屏蔽門緊急操作指示盤(IBP)、站臺(tái)端頭控制盒(PSL)等提供電力需求。控制電源由UPS(含蓄電池)、直流變換穩(wěn)壓電源裝置、饋線回路等構(gòu)成。3.3.1驅(qū)動(dòng)電源容量的計(jì)算 a.確定驅(qū)動(dòng)設(shè)備用電參數(shù)。DCU額定工作電壓、DCU工作電壓范圍、滑動(dòng)門啟動(dòng)時(shí)的最大電流、滑動(dòng)門恒定最大速度時(shí)的額定連續(xù)電流、DCU控制電流、滑動(dòng)門頂盒上指示燈等。 b.繪制屏蔽門開(kāi)/關(guān)門DCU電力負(fù)荷曲線圖。 c.蓄電池容量及單體數(shù)量的確定(以目前屏蔽門普遍采用的德國(guó)陽(yáng)光電池為例)。考慮最嚴(yán)峻的條件,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)兩側(cè)站臺(tái)的屏蔽門同時(shí)動(dòng)作時(shí),蓄電池需要放出的電流為:Imax1=I1+I2 (1)式中:Imax1———蓄電池最大放電電流; I1———站臺(tái)兩側(cè)滑動(dòng)門同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)DCU最大電流;I2———門頂盒指示燈電流。 依據(jù)陽(yáng)光蓄電池的選擇原則,需要考慮設(shè)計(jì)系數(shù)(δ1=11)、溫度系數(shù)(δ2=10)、壽命系數(shù)(δ3=12)。則:Imax2=Imax1×δ (2)式中:Imax2———計(jì)算電流; δ———可靠系數(shù),δ=δ1×δ2×δ3=11×10×12≈14。 按照屏蔽門開(kāi)/關(guān)門DCU電力負(fù)荷曲線圖的負(fù)荷曲線,依據(jù)《電站變電所用大型鉛酸蓄電池容量確定》(ANSI-ISt45-17)的標(biāo)準(zhǔn),將蓄電池放電時(shí)間確定為3i。查陽(yáng)光電池5i恒電流放電數(shù)據(jù)表,進(jìn)行蓄電池容量選擇。 考慮到線路壓降及安全因素,蓄電池的浮充電壓選擇為10,則:3.3.2控制電源容量的計(jì)算(以標(biāo)準(zhǔn)島式車站站臺(tái)為例) a.首先確定控制設(shè)備的工作電壓(控制設(shè)備指PSC、IP、PSL)。 b其次計(jì)算控制電源容量: Wk=N×IΣk/(η×δ) (4)式中:Wk———控制電源(UPS)最大功率需求(k); IΣk———控制設(shè)備總電流(A);N———單側(cè)站臺(tái)的屏蔽門滑動(dòng)門數(shù)量;η———UPS效率; δ———直流穩(wěn)壓電源裝置效率。3.3.3屏蔽門供電總?cè)萘?屏蔽門三相AC30電源為屏蔽門系統(tǒng)提供的電力需求應(yīng)滿足屏蔽門系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源、控制電源(UPS)及蓄電池充電的需求,則有:Wz=Wq+Wk+Wx (5)式中:Wz———整個(gè)站臺(tái)最大功率需求;Wq———屏蔽門開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門指示燈)的最大功率需求;Wx———蓄電池充電最大功率需求,蓄電池最大充電電流取01C10(C10為電池1小時(shí)放電參數(shù))。 其中:Wq=UMAX×IMAX/η (6)式中:UMAX———DCU最大工作電壓(10);IMAX———站臺(tái)屏蔽門同時(shí)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門指示燈)最大電流; η———充電模塊效率,取為09。 3.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 屏蔽門控制系統(tǒng)應(yīng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成:主控機(jī)(包括邏輯控制單元及狀態(tài)監(jiān)視單元)PSC、就地控制盤(PSL)、門控單元(DCU)組、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備。 每個(gè)車站的每側(cè)站臺(tái)屏蔽門應(yīng)具有獨(dú)立的一套邏輯控制單元,每個(gè)車站應(yīng)有至少一套遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng);每個(gè)車站內(nèi)的屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)具有足夠的與其它系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行接口的接線端子、接口設(shè)備。每側(cè)屏蔽門的控制完全獨(dú)立,相互之間不設(shè)置互鎖。 根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)部通信的需要,以每側(cè)站臺(tái)單元控制器、PSL和DCU為單位組成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng),通信方式采用現(xiàn)場(chǎng)總線和硬線連接。每個(gè)門控單元(DCU)之間沒(méi)有通訊需求,單個(gè)控制系統(tǒng)中,只存在單元控制器向每個(gè)DCU進(jìn)行廣播式通訊,而每個(gè)DCU向單元控制器反饋每個(gè)門機(jī)狀態(tài)信息。根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)設(shè)置特性,控制系統(tǒng)采用總線型的局域網(wǎng)。 采用標(biāo)準(zhǔn)通用、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,方便與其它專業(yè)進(jìn)行接口。現(xiàn)場(chǎng)總線采用TCP/I(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)通信協(xié)議,每個(gè)DCU作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)掛接在網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線上,PSC作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,DCU作為網(wǎng)絡(luò)工作站。采用冗余設(shè)計(jì),當(dāng)總線上其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)不會(huì)受影響。現(xiàn)場(chǎng)總線采用部分點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊線路進(jìn)行命令及響應(yīng)的傳輸。對(duì)于一些關(guān)鍵信號(hào),PSC與PSL間以及PSC與DCU之間、單元控制器與DCU之間、PSL與DCU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的硬線連接。3.5安全設(shè)計(jì)3.5.1安全系統(tǒng)組成 屏蔽門系統(tǒng)在城市軌道交通的采用,其中一個(gè)最主要的原因就是應(yīng)保證運(yùn)營(yíng)、乘客的安全,為達(dá)到這個(gè)要求,需要屏蔽門設(shè)計(jì)在本身的結(jié)構(gòu)性能、安全保障以及設(shè)計(jì)周全等方面作好相應(yīng)的工作。除采用設(shè)置站臺(tái)監(jiān)控亭、應(yīng)急門、防夾設(shè)計(jì)外;電氣設(shè)計(jì)方面,還有安全回路設(shè)計(jì)、接地及絕緣層設(shè)計(jì)等。3.5.2安全回路設(shè)計(jì) 安全回路的概念是,為了保證屏蔽門關(guān)閉和鎖定狀態(tài)的故障安全檢測(cè),采用一個(gè)串聯(lián)式連線回路,沿車站站臺(tái)穿過(guò)所有的滑動(dòng)門與應(yīng)急門。當(dāng)回路閉合時(shí),向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)“所有滑動(dòng)門/應(yīng)急門關(guān)閉和鎖定”的信號(hào),此回路就簡(jiǎn)稱安全回路。 其作用在于,當(dāng)回路閉合時(shí),授權(quán)列車才能離開(kāi)車站;當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí),禁止列車離開(kāi)或進(jìn)入車站。3.5.3接地及絕緣層設(shè)計(jì) 地鐵牽引配電系統(tǒng)采用直流供電,并把鋼軌作為匯流通道,因此鋼軌與大地間存在電位差會(huì)對(duì)乘客造成影響。因此為確保乘客及工作人員的安全,要求在乘客及工作人員易接觸到的金屬部件與列車的金屬部件之間采用等電位連接。在站臺(tái)兩端各用一根電纜與鋼軌回流線相連,同時(shí)屏蔽門采用絕緣安裝,以保持軌道與站臺(tái)的電氣隔離。3.5.4緊急控制盤(IBP) 屏蔽門系統(tǒng)緊急控制盤設(shè)置在車站車控室,一般與消防、EMCS(設(shè)備監(jiān)控)、FAS(防災(zāi)報(bào)警)等緊急操作按鈕統(tǒng)一布置,緊急控制盤上的操作按鈕高度應(yīng)方便運(yùn)營(yíng)人員緊急操作。在允許緊急控制盤操作狀態(tài)下,緊急控制盤能控制屏蔽門進(jìn)行開(kāi)門、關(guān)門操作。4小結(jié) 城市軌道站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、電子、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品,在中國(guó)高速發(fā)展的城市軌道交通領(lǐng)域,將會(huì)得到更多、更廣泛應(yīng)用。由于它涉及地鐵領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)較多,諸如:行車組織、限界、車輛、通信、信號(hào)、自動(dòng)化集成系統(tǒng)、供電、結(jié)構(gòu)、建筑等專業(yè),相互關(guān)聯(lián)的處理接口也眾多,這就需要相關(guān)的專業(yè)人員進(jìn)行更深的研究,緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐為業(yè)主提出更好更合理的解決方案。
2.2基本功能 屏蔽門在軌道交通站臺(tái)中的基本功能如下: a.屏蔽門可以防止人和物體落入軌道和非法闖入隧道,杜絕因而引發(fā)的事故、延遲運(yùn)營(yíng)與增加額外成本。 b.減少站臺(tái)區(qū)與軌行區(qū)之間氣流的交換,通過(guò)對(duì)地下車站通風(fēng)空調(diào)制式的改變,降低車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗。 c.成為鐵路車輛和車站基礎(chǔ)設(shè)施之間的緊急欄障和安全整合的安全系統(tǒng)。 d.減少列車運(yùn)行噪聲及活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)候車乘客的影響,改善乘客候車環(huán)境。 e.保障乘客和工作人員的人身安全,阻擋乘客進(jìn)入軌道,拓寬乘客在站臺(tái)候車的有效站立空間。 f.更好的乘客管理。當(dāng)列車停靠在正確的位置上,乘客才進(jìn)入列車或站臺(tái)。 g.在火災(zāi)或其他故障模式下,可以配合相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。 h.可以利用屏蔽門采用一體化的信息、廣告顯示屏,達(dá)到資源的最大化利用,同時(shí)對(duì)車站整體空間布置進(jìn)行簡(jiǎn)化。3配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電源 主要包括驅(qū)動(dòng)電源、控制電源,電源設(shè)備設(shè)置在屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備室。3.2供電方式 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)屏蔽門設(shè)計(jì)和投標(biāo)的情況,控制電源采用UPS(不間斷電源系統(tǒng))供電,驅(qū)動(dòng)電源的供電方式則分為兩種:直流供電、交流供電。3.2.1直流供電 電源設(shè)備由UPS、隔離變壓器、整流器、蓄電池等設(shè)備組成。屏蔽門直流無(wú)刷電機(jī)及DCU(門控單元)采用直流10供電;PSC(主控機(jī))和PSL(就地控制盤)采用直流2V或5V供電。低壓配電系統(tǒng)提供兩路20/30電源到自動(dòng)切換箱,輸出一路三相30電源及一路單相20電源。30電源經(jīng)過(guò)UPS、三相隔離變壓器和整流器至10直流母線,然后由直流10母線每側(cè)饋出三路直流送至各個(gè)門控單元。當(dāng)供電回路、開(kāi)關(guān)或整流器均故障時(shí),蓄電池的容量應(yīng)能滿足屏蔽門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門5次的要求,見(jiàn)圖4。3.2.2交流供電3.2.2.1正常運(yùn)行 正常情況下,屏蔽門的驅(qū)動(dòng)電源由主電源供應(yīng),當(dāng)主電源故障時(shí),電源自動(dòng)切換裝置自動(dòng)將主回路切換到備用電源,將備用電源投入。 UPS充電模塊通過(guò)內(nèi)部的交直交轉(zhuǎn)換,一方面除對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充電外,另一方面通過(guò)AC30隔離變壓器向屏蔽門配電單元交流供電,并由門控單元經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng),見(jiàn)圖5。3.2.2.2故障運(yùn)行 充電模塊采用N+1冗余配置,當(dāng)某個(gè)充電模塊發(fā)生故障時(shí),由于UPS充電模塊的在線式熱插拔的固有特性,使其不會(huì)對(duì)其余充電模塊產(chǎn)生影響,其余充電模塊繼續(xù)給負(fù)荷供電。 當(dāng)主電源、備用電源均發(fā)生故障時(shí),由電池組經(jīng)逆變器將直流轉(zhuǎn)換為交流,通過(guò)AC380V隔離變壓器向屏蔽門/安全門配電單元交流供電,并由門控單元經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。在低壓一主一備兩路交流電源斷電后,蓄電池的容量應(yīng)能滿足屏蔽門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門5次的要求。當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí),系統(tǒng)具有自啟動(dòng)功能,保證交流電恢復(fù)時(shí)能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。3.3電源容量計(jì)算 屏蔽門系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源主要是為門機(jī)提供穩(wěn)定的電源。驅(qū)動(dòng)電源主要由電源自動(dòng)切換裝置、充電模塊、降壓硅鏈、微機(jī)監(jiān)控裝置、絕緣監(jiān)測(cè)裝置、防雷裝置、進(jìn)口免維護(hù)蓄電池和饋線回路等構(gòu)成。 控制電源是為屏蔽門系統(tǒng)的控制設(shè)備如主控機(jī)(PSC)、屏蔽門緊急操作指示盤(IBP)、站臺(tái)端頭控制盒(PSL)等提供電力需求。控制電源由UPS(含蓄電池)、直流變換穩(wěn)壓電源裝置、饋線回路等構(gòu)成。3.3.1驅(qū)動(dòng)電源容量的計(jì)算 a.確定驅(qū)動(dòng)設(shè)備用電參數(shù)。DCU額定工作電壓、DCU工作電壓范圍、滑動(dòng)門啟動(dòng)時(shí)的最大電流、滑動(dòng)門恒定最大速度時(shí)的額定連續(xù)電流、DCU控制電流、滑動(dòng)門頂盒上指示燈等。 b.繪制屏蔽門開(kāi)/關(guān)門DCU電力負(fù)荷曲線圖。 c.蓄電池容量及單體數(shù)量的確定(以目前屏蔽門普遍采用的德國(guó)陽(yáng)光電池為例)。考慮最嚴(yán)峻的條件,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)兩側(cè)站臺(tái)的屏蔽門同時(shí)動(dòng)作時(shí),蓄電池需要放出的電流為:Imax1=I1+I2 (1)式中:Imax1———蓄電池最大放電電流; I1———站臺(tái)兩側(cè)滑動(dòng)門同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)DCU最大電流;I2———門頂盒指示燈電流。 依據(jù)陽(yáng)光蓄電池的選擇原則,需要考慮設(shè)計(jì)系數(shù)(δ1=11)、溫度系數(shù)(δ2=10)、壽命系數(shù)(δ3=12)。則:Imax2=Imax1×δ (2)式中:Imax2———計(jì)算電流; δ———可靠系數(shù),δ=δ1×δ2×δ3=11×10×12≈14。 按照屏蔽門開(kāi)/關(guān)門DCU電力負(fù)荷曲線圖的負(fù)荷曲線,依據(jù)《電站變電所用大型鉛酸蓄電池容量確定》(ANSI-ISt45-17)的標(biāo)準(zhǔn),將蓄電池放電時(shí)間確定為3i。查陽(yáng)光電池5i恒電流放電數(shù)據(jù)表,進(jìn)行蓄電池容量選擇。 考慮到線路壓降及安全因素,蓄電池的浮充電壓選擇為10,則:3.3.2控制電源容量的計(jì)算(以標(biāo)準(zhǔn)島式車站站臺(tái)為例) a.首先確定控制設(shè)備的工作電壓(控制設(shè)備指PSC、IP、PSL)。 b其次計(jì)算控制電源容量: Wk=N×IΣk/(η×δ) (4)式中:Wk———控制電源(UPS)最大功率需求(k); IΣk———控制設(shè)備總電流(A);N———單側(cè)站臺(tái)的屏蔽門滑動(dòng)門數(shù)量;η———UPS效率; δ———直流穩(wěn)壓電源裝置效率。3.3.3屏蔽門供電總?cè)萘?屏蔽門三相AC30電源為屏蔽門系統(tǒng)提供的電力需求應(yīng)滿足屏蔽門系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源、控制電源(UPS)及蓄電池充電的需求,則有:Wz=Wq+Wk+Wx (5)式中:Wz———整個(gè)站臺(tái)最大功率需求;Wq———屏蔽門開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門指示燈)的最大功率需求;Wx———蓄電池充電最大功率需求,蓄電池最大充電電流取01C10(C10為電池1小時(shí)放電參數(shù))。 其中:Wq=UMAX×IMAX/η (6)式中:UMAX———DCU最大工作電壓(10);IMAX———站臺(tái)屏蔽門同時(shí)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門指示燈)最大電流; η———充電模塊效率,取為09。 3.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 屏蔽門控制系統(tǒng)應(yīng)由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成:主控機(jī)(包括邏輯控制單元及狀態(tài)監(jiān)視單元)PSC、就地控制盤(PSL)、門控單元(DCU)組、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備。 每個(gè)車站的每側(cè)站臺(tái)屏蔽門應(yīng)具有獨(dú)立的一套邏輯控制單元,每個(gè)車站應(yīng)有至少一套遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng);每個(gè)車站內(nèi)的屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)具有足夠的與其它系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行接口的接線端子、接口設(shè)備。每側(cè)屏蔽門的控制完全獨(dú)立,相互之間不設(shè)置互鎖。 根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)部通信的需要,以每側(cè)站臺(tái)單元控制器、PSL和DCU為單位組成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng),通信方式采用現(xiàn)場(chǎng)總線和硬線連接。每個(gè)門控單元(DCU)之間沒(méi)有通訊需求,單個(gè)控制系統(tǒng)中,只存在單元控制器向每個(gè)DCU進(jìn)行廣播式通訊,而每個(gè)DCU向單元控制器反饋每個(gè)門機(jī)狀態(tài)信息。根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)設(shè)置特性,控制系統(tǒng)采用總線型的局域網(wǎng)。 采用標(biāo)準(zhǔn)通用、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,方便與其它專業(yè)進(jìn)行接口。現(xiàn)場(chǎng)總線采用TCP/I(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)通信協(xié)議,每個(gè)DCU作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)掛接在網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線上,PSC作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,DCU作為網(wǎng)絡(luò)工作站。采用冗余設(shè)計(jì),當(dāng)總線上其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)不會(huì)受影響。現(xiàn)場(chǎng)總線采用部分點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊線路進(jìn)行命令及響應(yīng)的傳輸。對(duì)于一些關(guān)鍵信號(hào),PSC與PSL間以及PSC與DCU之間、單元控制器與DCU之間、PSL與DCU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的硬線連接。3.5安全設(shè)計(jì)3.5.1安全系統(tǒng)組成 屏蔽門系統(tǒng)在城市軌道交通的采用,其中一個(gè)最主要的原因就是應(yīng)保證運(yùn)營(yíng)、乘客的安全,為達(dá)到這個(gè)要求,需要屏蔽門設(shè)計(jì)在本身的結(jié)構(gòu)性能、安全保障以及設(shè)計(jì)周全等方面作好相應(yīng)的工作。除采用設(shè)置站臺(tái)監(jiān)控亭、應(yīng)急門、防夾設(shè)計(jì)外;電氣設(shè)計(jì)方面,還有安全回路設(shè)計(jì)、接地及絕緣層設(shè)計(jì)等。3.5.2安全回路設(shè)計(jì) 安全回路的概念是,為了保證屏蔽門關(guān)閉和鎖定狀態(tài)的故障安全檢測(cè),采用一個(gè)串聯(lián)式連線回路,沿車站站臺(tái)穿過(guò)所有的滑動(dòng)門與應(yīng)急門。當(dāng)回路閉合時(shí),向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)“所有滑動(dòng)門/應(yīng)急門關(guān)閉和鎖定”的信號(hào),此回路就簡(jiǎn)稱安全回路。 其作用在于,當(dāng)回路閉合時(shí),授權(quán)列車才能離開(kāi)車站;當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí),禁止列車離開(kāi)或進(jìn)入車站。3.5.3接地及絕緣層設(shè)計(jì) 地鐵牽引配電系統(tǒng)采用直流供電,并把鋼軌作為匯流通道,因此鋼軌與大地間存在電位差會(huì)對(duì)乘客造成影響。因此為確保乘客及工作人員的安全,要求在乘客及工作人員易接觸到的金屬部件與列車的金屬部件之間采用等電位連接。在站臺(tái)兩端各用一根電纜與鋼軌回流線相連,同時(shí)屏蔽門采用絕緣安裝,以保持軌道與站臺(tái)的電氣隔離。3.5.4緊急控制盤(IBP) 屏蔽門系統(tǒng)緊急控制盤設(shè)置在車站車控室,一般與消防、EMCS(設(shè)備監(jiān)控)、FAS(防災(zāi)報(bào)警)等緊急操作按鈕統(tǒng)一布置,緊急控制盤上的操作按鈕高度應(yīng)方便運(yùn)營(yíng)人員緊急操作。在允許緊急控制盤操作狀態(tài)下,緊急控制盤能控制屏蔽門進(jìn)行開(kāi)門、關(guān)門操作。4小結(jié) 城市軌道站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、電子、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品,在中國(guó)高速發(fā)展的城市軌道交通領(lǐng)域,將會(huì)得到更多、更廣泛應(yīng)用。由于它涉及地鐵領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)較多,諸如:行車組織、限界、車輛、通信、信號(hào)、自動(dòng)化集成系統(tǒng)、供電、結(jié)構(gòu)、建筑等專業(yè),相互關(guān)聯(lián)的處理接口也眾多,這就需要相關(guān)的專業(yè)人員進(jìn)行更深的研究,緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐為業(yè)主提出更好更合理的解決方案。