李德生

（愛思創(chuàng)電子（上海）有限公司，201199，上?！喂こ處煟?/p>

屏蔽門作為城市軌道交通的新型設(shè)備系統(tǒng)，由于其良好的節(jié)能效果和對乘客起到安全保障的作用，越來越得到社會公眾的認可。

1 屏蔽門的設(shè)計安裝特點

屏蔽門的產(chǎn)品設(shè)計、安裝工程和設(shè)備性能質(zhì)量需要符合較高的質(zhì)量驗收標準。

在整體項目實施過程中，影響質(zhì)量的各種因素較多，質(zhì)量控制的難度很大。要保證屏蔽門項目優(yōu)質(zhì)，設(shè)計與安裝質(zhì)量的控制就成了該項目的關(guān)鍵。

而屏蔽門的一些重要設(shè)計、安裝細節(jié)問題是重中之重，如果尺寸不準確、安裝不到位，最終將直接影響屏蔽門的安裝質(zhì)量［1］。

2 采用規(guī)范與標準

一般說來，屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品的制造、試驗和驗收，應至少符合如下標準：《軌道交通設(shè)計規(guī)范》、《城市軌道交通站臺屏蔽門》、《電梯制造與安裝安全規(guī)范》、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》、《建筑用安全玻璃》、《建筑玻璃應用技術(shù)規(guī)范》、《低壓配電設(shè)計規(guī)范》、《低壓成套開關(guān)設(shè)備》。

除此之外，還應滿足一些載荷條件的技術(shù)要求：人群對門體的沖擊載荷2 800 N（在0.08 s時間內(nèi)）；人群對門體的擠壓載荷1 500 N／m（作用在距站臺裝飾面1.1 m 高處，結(jié)構(gòu)無永久變形）；疲勞負載（活塞風壓）為±1 000 Pa（每年22 萬次共30年）；地震基本烈度為6度（水平加速度0.25g，垂直加速度0.125g）；振動水平為 BS 4675 第一級水平［2］。

這些相關(guān)載荷參數(shù)，對后續(xù)門體立柱的作用力、滑動門的變形量計算，以及考慮滑動門等門體與列車動態(tài)包絡(luò)線的幾何關(guān)系等具有重要作用。

其他標準參照相關(guān)國內(nèi)、國際標準。當多個現(xiàn)行標準沖突時，按最高標準執(zhí)行。

3 屏蔽門設(shè)計

屏蔽門應用經(jīng)驗說明，結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性和安全性尤其重要，是評價屏蔽門系統(tǒng)工程優(yōu)劣的重要指標之一。

屏蔽門機械部件設(shè)計成4種類型的模塊式單元（沿站臺布置，如圖1所示［3］）：

①A 型單元——含1扇標準固定門和2扇中分雙開活動門，這是屏蔽門里面的大部分。②B 型單元——含1扇標準固定門、1 扇應急門和2 扇中分雙開活動門。③C型單元——含有1扇非標固門、2扇中分雙開活動門和1 扇應急門。④D 型單元——即備用門，或叫做即單開鉸鏈門，在站臺的左右兩端各設(shè)1扇。

圖1 屏蔽門站臺布置示意圖

列車在正常狀態(tài)下，乘客通過活動門上下列車；應急狀態(tài)下，通過B型單元的應急門疏散乘客。

3.1 屏蔽門主要部件

屏蔽門的主體部分，設(shè)計成為組合式標準模塊。具有代表性的B型單元結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 屏蔽門單元結(jié)構(gòu)示意圖

機械部分主要由頂部鋼梁結(jié)構(gòu)（或頂部連接焊件）、伸縮裝置、門機梁、固定及活動門楣、固定及活動門、結(jié)構(gòu)立柱底部結(jié)構(gòu)組成。對應于應急門部分，還有應急門門楣、應急門體等。

3.2 門體主要受力變形計算

根據(jù)前文所述的規(guī)范與標準中的相關(guān)載荷參數(shù)，對門體的變形量進行計算。其中，立柱材料采用Q235－A 無縫鋼管。

對門體結(jié)構(gòu)進行強度計算和疲勞計算，需要滿足在負載最不利組合條件下，滑動門框、支撐立柱、頂部鋼梁結(jié)構(gòu)、橫梁外輪廓線邊緣最大變形量不超過±12 mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計模型有限元分析計算如圖3所示。

圖3 屏蔽門結(jié)構(gòu)設(shè)計模型有限元分析計算

3.3 滑動門鎖裝置

滑動門設(shè)置鎖裝置，鎖裝置與手動開門把手、鑰匙孔聯(lián)動。正常運行時可自動解鎖，故障情況時可進行手動解鎖。滑動門關(guān)閉后，該鎖緊裝置可防止外力作用將門打開?；瑒娱T自動開啟時，鎖緊裝置能自動釋放；手動開門時，采用開門把手和鑰匙釋放鎖緊裝置。

所有滑動門的狀態(tài)信號均反饋到DCU（門控單元）和PSC（主控機），同時門已開、已鎖閉等重要狀態(tài)信號，由PSC 上傳到車站綜合控制室并進行顯示?；瑒娱T門鎖的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

滑動門鎖專為地鐵屏蔽門設(shè)計。工作時，可分為機械開鎖和通過信號觸發(fā)開鎖2種方式。工作原理示意圖如圖5所示。

當站臺出現(xiàn)線路故障、發(fā)生緊急情況或需要維護時，可使用機械開鎖。機械開鎖通過手動開門時，軌道側(cè)開門把手或站臺側(cè)的鑰匙孔與解鎖裝置聯(lián)動，將門扇鎖緊力解除，使門扇能夠向兩側(cè)滑動。

圖4 滑動門鎖結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 滑動門鎖工作原理示意圖

機械開鎖分站臺側(cè)鑰匙開鎖和軌道側(cè)手動開鎖2種。站臺側(cè)用三角鑰匙順時針旋轉(zhuǎn)鎖芯，或在軌道側(cè)沿手拉方向拉動拉手；拉手旋轉(zhuǎn)帶動鎖桿；鎖桿整體向上位移，從而實現(xiàn)門被打開。動作示意如圖6所示。

圖6 滑動門鎖機械開鎖動作示意

門鎖的手動解鎖力滿足不大于40 N 的要求，手動解鎖扳手的動作，與門體立面之間夾角一般不大于45°。

信號觸發(fā)開鎖，是當列車到站?？糠€(wěn)當，站臺的PSC給DCU 指令，由DCU 給鎖發(fā)出開門信號，螺線管產(chǎn)生磁力把磁力活動塊推上來，鎖舌銷軸套脫離曲盤銷軸，彈簧拉動曲盤沿銷軸水平向外方向轉(zhuǎn)動，同時拉簧A拉動銷軸推塊，退出銷軸，屏蔽門打開。

標準門的鎖緊裝置設(shè)計好后，要在樣機上安裝、調(diào)試，成功完成百萬次測試，其工作性能、可靠性要完全達到設(shè)計要求。

鎖裝置的主要優(yōu)點是集成度高，能實現(xiàn)左右兩扇門的同時鎖定和解鎖，并把信號發(fā)生機構(gòu)集成在裝置內(nèi)，縮小了體積，擴大了安裝應用范圍。

4 應急門、端門設(shè)計

正常情況下，列車進站停穩(wěn)后，會?？吭谡`差允許的范圍位置內(nèi)，這時屏蔽門的活動門與列車門的位置都將一一對應。

而應急門（EED）是列車進站停車后，列車門無法對準滑動門時，應急門對準列車開關(guān)門，作為疏散乘客的通道。

4.1 應急門裝置

在無法保證準確的停車位置時，列車門將全部與活動門錯開，對著無法打開的固定門或隧道空間。此時若碰上緊急情況，便無法打開車門疏散列車乘客。為此，部分固定門被設(shè)計成為應急門，該應急門可以向站臺側(cè)打開。

應急門平常當做固定門使用。一旦需要，由應急門進行緊急疏散；可由乘客在軌道側(cè)打開列車門后，推動應急門的推桿解鎖裝置；或由站臺工作人員在站臺側(cè)用專用三角鑰匙打開應急門［4］。

理論上，應急門安裝越多，屏蔽門系統(tǒng)的安全度越高。因為應急疏散門越多，出現(xiàn)緊急事故時，乘客的逃生通道也越多。但過多的應急門，會影響到整個屏蔽門系統(tǒng)的密封性，因為應急疏散門的密封性，要遠小于固定門。因此，目前為止，站臺安裝應急門裝置一般不超過5對。

4.2 應急門單元設(shè)計

應急門由應急門楣、門框、限位器（或閉門器，視需要而定）、推桿鎖等組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

在應急門的中部，裝有手動推桿解鎖裝置，應急門不會因列車活塞風壓、隧道通風系統(tǒng)風壓影響而自動開啟。

在導軌側(cè)，乘客可推壓推桿，推桿帶動門框內(nèi)的解鎖機構(gòu)，打開應急門上下的鎖體將門打開；在站臺側(cè)，工作人員也可用專用三角鑰匙打開應急門。

圖7 應急門結(jié)構(gòu)示意

按照蘇州地鐵要求，頂部靠近門框的位置設(shè)計了限位器，可以保證門最大開度，另配有鎖緊緩沖卡緊裝置，以實現(xiàn)門體能保持在90°位置，防止門體自動關(guān)閉，保證門體的應急作用正常發(fā)揮。

按實際需要，應急門框上部可裝有閉門器，以實現(xiàn)應急門在手動開啟后能夠自動關(guān)閉。

4.3 端門單元及手動解鎖裝置

一般情況下，端門是乘務(wù)人員、站臺工作人員和司機的出入通道，當出現(xiàn)緊急事故時，也可以作為乘客的緊急逃生通道。從外形、原理來看，端門跟應急門裝置極為相似。

作為應急疏散門單元中的應急門與端門都不需要動力源來帶動，都靠手動解鎖的方式來打開，都可以將門平推至90°的位置。

但相對于應急門，由于司機上下車、控制室檢修等原因，端門的開啟十分頻繁，故大部分地鐵線路的端門門框上部裝有自動閉門器，保證門體在手動開啟后能夠自動關(guān)閉。

端門的手動解鎖機構(gòu)和應急門基本相同?？紤]到一般人的身高，推桿的高度設(shè)置為1.4 m 處，門總高和雙扇滑動門是一樣的，處于上端的鎖桿明顯短于下端的鎖桿，利用桿本身的自重差，加上頂部鎖舌的彈簧產(chǎn)生的回彈力，可以實現(xiàn)在關(guān)門后自動回復到原來的位置，即鎖死狀態(tài)。

對于端門的解鎖力同樣不大于40 N，在設(shè)計中，經(jīng)過計算并在后續(xù)的試驗中實際驗證，手動解鎖需要克服的力有：桿的自重力、桿件和鎖桿導向塊間的摩擦力。桿的自重力約為16 N，摩擦力約10 N。蘇州地鐵端門手動解鎖所施加的合力，經(jīng)計算、驗證符合設(shè)計要求。

4.4 手動解鎖裝置國產(chǎn)化替代

對于蘇州地鐵屏蔽門項目，完成了應急門單元部分的設(shè)計后，全面優(yōu)化設(shè)計了應急門、端頭門、手推門的門體動作、鎖緊裝置等部分單元。

尤其對于推桿防火鎖的鎖體部分，經(jīng)多方查找、試用，最后確定某國產(chǎn)鎖廠作為供應商。按設(shè)計圖試制使用后，確認完全可替代原先使用的某國外品牌產(chǎn)品，僅此一項就可以降低成本近百萬元，為企業(yè)節(jié)約成本目標的超額實現(xiàn)起到重要作用。

應急門、端門推桿鎖安裝完成后，對門體推桿鎖手動解鎖力進行測試。通過推拉力計對解鎖力進行測試，在軌道側(cè)用推桿解鎖，在站臺側(cè)用鑰匙把應急門打開，解鎖力都≤40 N 時，測試合格。

5 屏蔽門系統(tǒng)與其他專業(yè)接口

如圖2所示，在屏蔽門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，頂部鋼梁結(jié)構(gòu)（或頂部連接焊件）、底部的門檻部分結(jié)構(gòu)等，以高強度錨栓與土建結(jié)構(gòu)相連接固定［5］。

頂部連接焊件、結(jié)構(gòu)立柱、底部的門檻結(jié)構(gòu)、錨栓等連接之后，組成了一個完整的受力構(gòu)件，可以把屏蔽門受到的載荷傳遞給土建結(jié)構(gòu)。該受力構(gòu)件是屏蔽門的垂直載荷、水平載荷（隧道通風系統(tǒng)產(chǎn)生的風壓、列車運行活塞風壓），以及乘客擠壓力和地震等載荷的主要受力部件。

5.1 系統(tǒng)上部與土建接口

門機梁通過伸縮裝置固定在頂部連接焊件上，而頂部連接焊件與風道梁土建結(jié)構(gòu)直接相連接。

與風道梁的土建結(jié)構(gòu)相連接有2種比較常見的安裝結(jié)構(gòu)，第一種就是通過伸縮裝置直接與頂部鋼梁或者風道梁底部相連接，不必另外設(shè)計加工連接部件，此種安裝結(jié)構(gòu)可節(jié)省部分零件的設(shè)計加工和材料費用。但缺點是：施工面為風道梁底面，施工的難度較大；且由于風道梁澆筑底面土建沉降等原因，經(jīng)常存在較大的尺寸誤差，這些給施工安裝造成了較大的困難。

第二種安裝方式為門機梁通過伸縮裝置固定在頂部連接焊件上，或頂部連接焊件與風道梁土建結(jié)構(gòu)直接相連接，如圖8所示。這種安裝方式，由于工作面在側(cè)面，所以施工較為方便；而且由于在伸縮節(jié)與風道梁側(cè)面之間，頂部連接焊件作為一個中間連接作用部件，還起到了土建誤差吸收補償作用，風道梁的施工尺寸誤差，可以由頂部連接焊件的非標尺寸來適應彌補，因此伸縮節(jié)可以實現(xiàn)標準化，從而實現(xiàn)不同站點、不同部位的伸縮節(jié)可以相互通用，減少了標準零部件的種類。

圖8 屏蔽門土建接口示意圖

只要頂部連接焊件設(shè)計合理，第二種連接安裝方式不但有利于安裝施工的進度推進，且成本也不會增加。因此，蘇州地鐵屏蔽門項目最后采用側(cè)面連接的方式［6］。

5.2 端門梁部與裝修專業(yè)接口

屏蔽門端門梁上部固定面板，與墻面搪瓷鋼板的安裝空間發(fā)生干擾。

土建承包商進行屏蔽門端門梁施工時，由于灌漿跑模等原因，造成屏蔽門端門梁在水平方向上向站臺公共區(qū)歪斜，從而影響屏蔽門上部鋼結(jié)構(gòu)及固定面板也向公共區(qū)傾斜。

屏蔽門固定面板與墻面搪瓷鋼板安裝空間的誤差，將導致搪瓷鋼板無法安裝，或安裝后爬電距離小于10 mm，甚至兩者相接觸，破壞了屏蔽門端門結(jié)構(gòu)的絕緣要求。

解決方法是，在今后的屏蔽門施工測量工作中，應包括對屏蔽門端門梁水平方向上的傾斜度、端門梁的厚度及其位置尺寸等重要內(nèi)容進行重點測量，必要時進行二次復測。

5.3 上部頂梁處與機電專業(yè)接口

機電專業(yè)的施工特點有：

（1）覆蓋的范圍廣。

（2）涉及專業(yè)眾多，專業(yè)基礎(chǔ)各不相同。一般而言，機電專業(yè)涉及到給排水、暖通空調(diào)、供配電、自動化、機械、焊接等專業(yè)。

（3）機電安裝工程施工的限制因素較多。很多時候，施工不是可以單獨進行的，在整個施工過程中前一階段要配合土建工程進行預埋施工，而后一階段又要配合裝飾施工。

（4）受作業(yè)場地狹小、材料設(shè)備是否及時供應、政府部門的監(jiān)督等因素的影響。

車站機電承包商進行車站各專業(yè)管線安裝時，應保證各類線管、線槽及風管等，不侵入屏蔽門上部鋼結(jié)構(gòu)及固定面板所需的安裝空間，否則屏蔽門上部固定面板將無法安裝或安裝后有可能與其他專業(yè)管線相接觸。

由于各線管及線槽已總體接地，與線管、線槽接觸，將導致屏蔽門門體結(jié)構(gòu)無法達到對地絕緣性能的要求。

因此，在工程施工過程中必須協(xié)調(diào)好與屏蔽門相關(guān)專業(yè)在內(nèi)的各方關(guān)系，這樣才能保證工程的順利進行。

6 結(jié)語

隨著地鐵工程的大范圍鋪開，與屏蔽門相關(guān)的更多設(shè)計、制造、安裝接口問題將會逐步暴露出來。

根據(jù)蘇州地鐵1號線屏蔽門項目經(jīng)驗，在其他線路的建設(shè)過程中，需要提前考慮并同接口各方商討、落實解決方案，這將會大大降低沖突、矛盾的發(fā)生。

綜上所述，要能夠在設(shè)計階段或者前期協(xié)調(diào)階段通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、工程設(shè)計和接口設(shè)計、現(xiàn)場管理及早協(xié)調(diào)等方法避免上述類似問題的發(fā)生，為按質(zhì)、按期完成工程項目提供有利的保證。

［1］喬培華.地鐵屏蔽門踏步板的安裝與改進［J］.建筑施工，2011，33（6）：504.

［2］蘇州軌道交通1號線屏蔽門項目組.蘇州軌道交通1號線屏蔽門項目技術(shù)規(guī)格書，采購、安裝施工招投標文件技術(shù)卷［G］.蘇州：蘇州軌道交通1號線屏蔽門項目組，2009.

［3］王惠珍.地鐵屏蔽門立柱頂部伸縮裝置構(gòu)造［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2002（7）：71.

［4］艾文偉.城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的應用與思考［J］.都市快軌交通，2006（6）：11.

［5］陳海輝.地鐵屏蔽門的機械設(shè)計及力學模型［J］.華南理工大學學報：自然科學版，2004（4）：74.

［6］宋文光.地鐵屏蔽門安裝中與土建接口問題的處理［J］.科技信息，2011（24）：317.