李賢妮，趙立新

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 陜西西安 710018)

西安地鐵1號(hào)線是西安市軌道交通線網(wǎng)東西向骨干線，全線分兩期建設(shè)，首先建設(shè)1期工程，西起后衛(wèi)寨，東至紡織城，共計(jì)19個(gè)站，均為地下站。線路需要在浐河～長(zhǎng)樂(lè)坡區(qū)間穿過(guò)浐河，為了防止因突發(fā)事故造成隧道破裂后河水涌進(jìn)地鐵線路而引起事故擴(kuò)大，特在浐河?xùn)|端、長(zhǎng)樂(lè)坡～浐河區(qū)間內(nèi)左右線各設(shè)置一扇防淹門(mén)，共計(jì)4樘。防淹門(mén)控制系統(tǒng)可以在水災(zāi)事故發(fā)生時(shí)，通過(guò)控制閘門(mén)關(guān)閉，保護(hù)地鐵線路、車(chē)站及人身設(shè)備的安全;在水災(zāi)退去后，通過(guò)控制閘門(mén)開(kāi)啟，恢復(fù)正常的地鐵運(yùn)營(yíng)。

本文通過(guò)通過(guò)介紹防淹門(mén)系統(tǒng)的構(gòu)成，分析控制系統(tǒng)的工作原理，以及與各相關(guān)系統(tǒng)的接口方案，介紹防淹門(mén)系統(tǒng)安全、可靠和有效的保障地鐵運(yùn)營(yíng)。

1 防淹門(mén)系統(tǒng)

1.1 總則

當(dāng)事故信號(hào)發(fā)出后，地鐵防淹門(mén)系統(tǒng)的閘門(mén)能夠在隧道里水深高出防淹門(mén)底檻不大于3.0m時(shí)，1.5min內(nèi)緊急關(guān)閉，關(guān)閉后最大漏水量不大于225L/min;隧道檢修完畢，閘門(mén)在隧道內(nèi)無(wú)水狀態(tài)時(shí)開(kāi)啟。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

地鐵防淹門(mén)系統(tǒng)主要由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。機(jī)械系統(tǒng)主要包括閘門(mén)門(mén)葉、門(mén)槽、啟閉設(shè)備、鎖定裝置、檢修平臺(tái)等部件，每道閘門(mén)設(shè)1套啟閉設(shè)備和兩臺(tái)同步電動(dòng)鎖定裝置，電動(dòng)鎖定裝置由防淹門(mén)控制系統(tǒng)控制并與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)鎖?？刂葡到y(tǒng)由隧道液位傳感器(左右線均與廢水泵房連通，使用一組水位檢測(cè)設(shè)備)、控制柜、閘門(mén)位置行程開(kāi)關(guān)、鎖閉裝置、啟閉設(shè)備、報(bào)警設(shè)備、控制線纜，以及與信號(hào)系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)之間的通訊接口設(shè)備等組成。閘門(mén)選用平面滑動(dòng)式閘門(mén)，每扇約重10t，啟閉設(shè)備選用18.5KW，1400r/min的雙鉤電功葫蘆;水位探測(cè)方案選用區(qū)間水位分級(jí)、平均水位上漲速度監(jiān)測(cè)方案，每級(jí)水位信號(hào)采用3取2有效;控制系統(tǒng)采用每處的左線、右線防淹門(mén)使用同一臺(tái)PLC控制器，進(jìn)行控制及狀態(tài)采集、監(jiān)視，并可以對(duì)左線和右線的防淹門(mén)進(jìn)行單獨(dú)控制，以下針對(duì)控制系統(tǒng)做詳細(xì)分析介紹。

2 控制系統(tǒng)工作原理及其接口

地鐵防淹門(mén)控制系統(tǒng)按照“無(wú)人值班、定期巡檢”進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，本著安全、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則進(jìn)行配置。

2.1 控制系統(tǒng)工作原理

每處的左線右線防淹門(mén)采用同一臺(tái)冗余雙CPU的控制器進(jìn)行監(jiān)控。負(fù)責(zé)對(duì)左、右線隧道防淹門(mén)及其附屬設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、對(duì)水位傳感器送來(lái)的水位信號(hào)進(jìn)行比較和分析，并根據(jù)分析結(jié)果將相應(yīng)的水位信號(hào)、報(bào)警信號(hào)送到車(chē)站控制室并上送綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)?？刂葡到y(tǒng)框圖如(圖1)所示。

圖1 防淹門(mén)控制系統(tǒng)框圖

正常情況需要進(jìn)行關(guān)門(mén)控制時(shí)，由防淹門(mén)控制系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求關(guān)門(mén)信號(hào)，當(dāng)接收到信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出的允許關(guān)門(mén)信號(hào)后，由工作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，通過(guò)車(chē)站控制室的IBP盤(pán)或者防淹門(mén)控制柜的關(guān)門(mén)按鈕下達(dá)關(guān)門(mén)指令，啟閉機(jī)將閘門(mén)拉升至上極限位，鎖定裝置將鎖定梁由鎖定位拉回解鎖位，啟閉機(jī)將閘門(mén)降落，降落接近匯流排時(shí)，由匯流排斷開(kāi)裝置通過(guò)閘門(mén)降落的拉緊力作用斷開(kāi)閘門(mén)下方的匯流排錨段，閘門(mén)繼續(xù)降落，直至底檻下極限位，關(guān)閉孔口;需要開(kāi)門(mén)控制時(shí)，由工作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，通過(guò)車(chē)站控制室的IBP盤(pán)或者防淹門(mén)控制柜的開(kāi)門(mén)按鈕下達(dá)開(kāi)門(mén)指令，啟閉機(jī)提升閘門(mén)上升至鎖定高度以上50mm的上極限位停止，電動(dòng)鎖定裝置啟動(dòng)，推動(dòng)鎖定梁由解鎖位至鎖定位，啟閉機(jī)將閘門(mén)降落至全開(kāi)，開(kāi)啟孔口，并將開(kāi)門(mén)鎖定狀態(tài)信號(hào)發(fā)給信號(hào)系統(tǒng)。如果信號(hào)系統(tǒng)由于故障不能發(fā)生允許關(guān)閉信號(hào)時(shí)，可由控制中心(OCC)人為發(fā)出關(guān)門(mén)指令現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作防淹門(mén)關(guān)門(mén)。閘門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)可以通過(guò)防淹門(mén)控制柜的液晶顯示器看到，如(圖2)所示。

控制系統(tǒng)對(duì)每扇閘門(mén)都設(shè)置了就地、遠(yuǎn)程和檢修三種控制模式，控制權(quán)只能在就地進(jìn)行權(quán)限的切換，就地控制的優(yōu)先權(quán)最高。

圖2 防淹門(mén)控制柜內(nèi)的液晶顯示器

就地控制是指操作人員可通過(guò)控制柜上的閘門(mén)啟、閉、停三個(gè)操作按鈕，控制閘門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉和停止。每一個(gè)就地單元配置有一個(gè)控制方式選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)有就地手動(dòng)/就地檢修/遠(yuǎn)方控制三個(gè)位置，實(shí)現(xiàn)控制方式的選擇和就地操作閉鎖。每個(gè)車(chē)站使用一套就地控制柜，每套就地控制柜主要由PLC、控制元件、電源、信號(hào)、報(bào)警等組成，主要完成數(shù)據(jù)采集、處理和通信功能。遠(yuǎn)程控制是指操作人員通過(guò)車(chē)控室IBP盤(pán)，將閘門(mén)啟門(mén)、關(guān)門(mén)命令下發(fā)至就地單元PLC，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的遠(yuǎn)程手動(dòng)控制。檢修控制是指在鎖定裝置以上50mm的安全區(qū)域，門(mén)體可以進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。

2.2 接口

控制系統(tǒng)主要與信號(hào)、綜合監(jiān)控和低壓配電有接口關(guān)系。

2.2.1 與信號(hào)系統(tǒng)接口

防淹門(mén)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口界面位于防淹門(mén)控制柜的接線端子排，采用硬布線I/O的接口方式。電路符合“故障－安全”設(shè)計(jì)原則，接口觸點(diǎn)采用安全繼電器。信號(hào)系統(tǒng)向防淹門(mén)系統(tǒng)提供允許關(guān)閉信號(hào)，防淹門(mén)系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)提供開(kāi)門(mén)鎖定狀態(tài)(無(wú)源干接點(diǎn))和請(qǐng)求關(guān)門(mén)信號(hào)(無(wú)源干接點(diǎn))。防淹門(mén)系統(tǒng)的開(kāi)門(mén)鎖定狀態(tài)和請(qǐng)求關(guān)門(mén)信號(hào)按每個(gè)防淹門(mén)單獨(dú)設(shè)置，兩系統(tǒng)之間信息互傳如(表1)和接線電路如(圖3)。接口原則如下:

表1 信息互傳表

圖3 防淹門(mén)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)接線電路

(1)信號(hào)系統(tǒng)未能不間斷地收到防淹門(mén)開(kāi)門(mén)鎖定信息時(shí)，兩端車(chē)站均不能再向相應(yīng)線路設(shè)置進(jìn)路，如已設(shè)置進(jìn)路，則防淹門(mén)防護(hù)信號(hào)機(jī)立即關(guān)閉。

(2)當(dāng)防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉防淹門(mén)或人工辦理防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉時(shí)，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)收到防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉信息后，如兩端車(chē)站尚未向相應(yīng)線路的過(guò)河隧道內(nèi)設(shè)置進(jìn)路，則禁止再向過(guò)和隧道設(shè)置進(jìn)路，并向防淹門(mén)系統(tǒng)發(fā)回允許防淹門(mén)關(guān)閉信號(hào);

(3)當(dāng)防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉防淹門(mén)或人工辦理防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉時(shí)，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)收到防淹門(mén)請(qǐng)求關(guān)閉信息后，如已設(shè)置相關(guān)進(jìn)路，則有關(guān)防護(hù)信號(hào)機(jī)立即關(guān)閉。并分別根據(jù)以下情況對(duì)防淹門(mén)關(guān)閉請(qǐng)求作出響應(yīng):

①當(dāng)防淹門(mén)防護(hù)信號(hào)機(jī)關(guān)閉時(shí)，如果列車(chē)尚未進(jìn)入其接近區(qū)段，此時(shí)人工取消進(jìn)路，進(jìn)路解鎖后，并且過(guò)河隧道內(nèi)無(wú)車(chē)時(shí)，向防淹門(mén)系統(tǒng)發(fā)回同意關(guān)閉防淹門(mén)信息。

②當(dāng)防淹門(mén)防護(hù)信號(hào)機(jī)關(guān)閉時(shí)，列車(chē)已進(jìn)入其接近區(qū)段，此時(shí)人工解鎖進(jìn)路，進(jìn)路解鎖后，在列車(chē)未冒進(jìn)信號(hào)前提下，經(jīng)檢查過(guò)河隧道內(nèi)無(wú)車(chē)后，向防淹門(mén)控制臺(tái)發(fā)回同意關(guān)閉防淹門(mén)信息。否則不允許發(fā)出允許防淹門(mén)關(guān)閉信號(hào)。

(4)聯(lián)鎖系統(tǒng)操作員不能取消關(guān)閉防淹門(mén)請(qǐng)求。

(5)在聯(lián)鎖系統(tǒng)接收到“請(qǐng)求關(guān)門(mén)”并發(fā)出“允許關(guān)門(mén)”信號(hào)期間，防淹門(mén)請(qǐng)求條件必須始終被聯(lián)鎖系統(tǒng)檢查。

(6)防淹門(mén)系統(tǒng)提供的“請(qǐng)求關(guān)門(mén)”與聯(lián)鎖發(fā)出的“允許關(guān)門(mén)”信號(hào)一一對(duì)應(yīng)。

2.2.2 與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口

防淹門(mén)控制器通過(guò)冗余的以太網(wǎng)方式連至車(chē)站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。考慮系統(tǒng)信息傳送的安全，電纜敷設(shè)路徑大于100m的，總線介質(zhì)采用光纜;電纜敷設(shè)路徑小于100m的，總線介質(zhì)采用屏蔽雙絞線。防淹門(mén)控制器與IBP盤(pán)的控制采用硬線連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，包括開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)、操作停止、請(qǐng)求關(guān)門(mén)等。IBP盤(pán)狀態(tài)信息包括:閘門(mén)的全開(kāi)和全關(guān)，鎖定梁的鎖定與拔出，鎖閉裝置故障等，接線電路如(圖4)所示。

圖4 防淹門(mén)系統(tǒng)與IBP盤(pán)接線電路

2.2.3 與低壓配電接口

電源接口位置在電源切換箱的出線開(kāi)關(guān)下接線端，電源切換箱安裝在防淹門(mén)控制室，電源切換箱提供2回路 AC380V電源至防淹門(mén)配電柜，2回路AC220V電源至防淹門(mén)系統(tǒng)控制柜。防淹門(mén)系統(tǒng)的接地接在防淹門(mén)電源切換箱的接地端子上。

3 總結(jié)

西安地鐵1號(hào)線防淹門(mén)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和參數(shù)經(jīng)檢驗(yàn)和驗(yàn)收都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，目前已經(jīng)正常運(yùn)行近兩年時(shí)間，可以認(rèn)為采用的防淹門(mén)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是成功的。值得注意的是:1、當(dāng)防淹門(mén)控制系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求關(guān)門(mén)信號(hào)，并接收到信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出的允許關(guān)門(mén)信號(hào)時(shí)，滿足關(guān)門(mén)條件時(shí)必須由人工確認(rèn)后關(guān)門(mén)，系統(tǒng)不能自動(dòng)關(guān)門(mén)，否則可能會(huì)出意外事故。2、防淹門(mén)在安裝調(diào)試完成后，在驗(yàn)收前必須組織一次演練，模擬事故工況，檢驗(yàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能和指標(biāo)是否達(dá)到要求。

[1]GB50175－2003.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)設(shè)計(jì)出版社，2003.

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[4]孫增田，廣州地鐵2號(hào)線防淹門(mén)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析[J].都市快軌交通，2004.17(增刊).

[5]盧昌儀.地鐵防淹門(mén)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].都市快軌交通，2005.18.