城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門(mén)系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)摘要 簡(jiǎn)要介紹屏蔽門(mén)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(mén)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(mén) 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(chē)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(mén)安裝于地鐵、輕軌等交通車(chē)站站臺(tái)邊緣,將軌道與站臺(tái)候車(chē)區(qū)隔離,設(shè)有與列車(chē)門(mén)相對(duì)應(yīng), 可多級(jí)控制開(kāi)啟與關(guān)閉滑動(dòng)門(mén)的連續(xù)屏障,簡(jiǎn)稱(chēng)屏蔽門(mén)。屏蔽門(mén)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(mén)的認(rèn)同。2構(gòu)成及功能2.1基本構(gòu)成 屏蔽門(mén)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(mén)在軌道交通站臺(tái)中的基本功能如下: a.屏蔽門(mén)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(chē)站通風(fēng)空調(diào)制式的改變,降低車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗。 c.成為鐵路車(chē)輛和車(chē)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(chē)運(yùn)行噪聲及活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)候車(chē)乘客的影響,改善乘客候車(chē)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(chē)的有效站立空間。 f.更好的乘客管理。當(dāng)列車(chē)停靠在正確的位置上,乘客才進(jìn)入列車(chē)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(mén)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(chē)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(mén)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(mén)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(mén)直流無(wú)刷電機(jī)及DCU(門(mén)控單元)采用直流10供電;PSC(主控機(jī))和PSL(就地控制盤(pán))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(mén)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(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)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(mén)配電單元交流供電,并由門(mén)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(mén)/安全門(mén)配電單元交流供電,并由門(mén)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(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源主要是為門(mén)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(mén)系統(tǒng)的控制設(shè)備如主控機(jī)(PSC)、屏蔽門(mén)緊急操作指示盤(pán)(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(mén)啟動(dòng)時(shí)的最大電流、滑動(dòng)門(mén)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(mén)頂盒上指示燈等。 b.繪制屏蔽門(mén)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)DCU最大電流;I2———門(mén)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(mén)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(chē)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(mén)滑動(dòng)門(mén)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(mén)供電總?cè)萘?屏蔽門(mén)三相AC30電源為屏蔽門(mén)系統(tǒng)提供的電力需求應(yīng)滿足屏蔽門(mén)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(mén)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門(mén)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(mén)同時(shí)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門(mén)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(mén)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(pán)(PSL)、門(mén)控單元(DCU)組、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備。 每個(gè)車(chē)站的每側(cè)站臺(tái)屏蔽門(mén)應(yīng)具有獨(dú)立的一套邏輯控制單元,每個(gè)車(chē)站應(yīng)有至少一套遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng);每個(gè)車(chē)站內(nèi)的屏蔽門(mén)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(mén)的控制完全獨(dú)立,相互之間不設(shè)置互鎖。 根據(jù)屏蔽門(mén)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(mén)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(mén)機(jī)狀態(tài)信息。根據(jù)屏蔽門(mén)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(zhuān)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(mén)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(mén)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(mén)、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(mén)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(chē)站站臺(tái)穿過(guò)所有的滑動(dòng)門(mén)與應(yīng)急門(mén)。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(mén)/應(yīng)急門(mén)關(guān)閉和鎖定”的信號(hào),此回路就簡(jiǎn)稱(chēng)安全回路。 其作用在于,當(dāng)回路閉合時(shí),授權(quán)列車(chē)才能離開(kāi)車(chē)站;當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí),禁止列車(chē)離開(kāi)或進(jìn)入車(chē)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(chē)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(mén)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(pán)(IBP) 屏蔽門(mén)系統(tǒng)緊急控制盤(pán)設(shè)置在車(chē)站車(chē)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(pán)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(pán)操作狀態(tài)下,緊急控制盤(pán)能控制屏蔽門(mén)進(jìn)行開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)操作。4小結(jié) 城市軌道站臺(tái)屏蔽門(mén)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(zhuān)業(yè)較多,諸如:行車(chē)組織、限界、車(chē)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(zhuān)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(zhuān)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(mén)在軌道交通站臺(tái)中的基本功能如下: a.屏蔽門(mén)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(chē)站通風(fēng)空調(diào)制式的改變,降低車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能耗。 c.成為鐵路車(chē)輛和車(chē)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(chē)運(yùn)行噪聲及活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)候車(chē)乘客的影響,改善乘客候車(chē)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(chē)的有效站立空間。 f.更好的乘客管理。當(dāng)列車(chē)停靠在正確的位置上,乘客才進(jìn)入列車(chē)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(mén)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(chē)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(mén)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(mén)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(mén)直流無(wú)刷電機(jī)及DCU(門(mén)控單元)采用直流10供電;PSC(主控機(jī))和PSL(就地控制盤(pán))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(mén)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(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)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(mén)配電單元交流供電,并由門(mén)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(mén)/安全門(mén)配電單元交流供電,并由門(mén)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(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)每小時(shí)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源主要是為門(mén)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(mén)系統(tǒng)的控制設(shè)備如主控機(jī)(PSC)、屏蔽門(mén)緊急操作指示盤(pán)(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(mén)啟動(dòng)時(shí)的最大電流、滑動(dòng)門(mén)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(mén)頂盒上指示燈等。 b.繪制屏蔽門(mén)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)DCU最大電流;I2———門(mén)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(mén)開(kāi)/關(guān)門(mén)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(chē)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(mén)滑動(dòng)門(mén)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(mén)供電總?cè)萘?屏蔽門(mén)三相AC30電源為屏蔽門(mén)系統(tǒng)提供的電力需求應(yīng)滿足屏蔽門(mén)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(mén)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門(mén)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(mén)同時(shí)開(kāi)/關(guān)時(shí)DCU(包括門(mén)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(mén)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(pán)(PSL)、門(mén)控單元(DCU)組、通訊介質(zhì)及通訊接口等設(shè)備。 每個(gè)車(chē)站的每側(cè)站臺(tái)屏蔽門(mén)應(yīng)具有獨(dú)立的一套邏輯控制單元,每個(gè)車(chē)站應(yīng)有至少一套遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng);每個(gè)車(chē)站內(nèi)的屏蔽門(mén)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(mén)的控制完全獨(dú)立,相互之間不設(shè)置互鎖。 根據(jù)屏蔽門(mén)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(mén)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(mén)機(jī)狀態(tài)信息。根據(jù)屏蔽門(mén)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(zhuān)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(mén)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(mén)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(mén)、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(mén)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(chē)站站臺(tái)穿過(guò)所有的滑動(dòng)門(mén)與應(yīng)急門(mén)。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(mén)/應(yīng)急門(mén)關(guān)閉和鎖定”的信號(hào),此回路就簡(jiǎn)稱(chēng)安全回路。 其作用在于,當(dāng)回路閉合時(shí),授權(quán)列車(chē)才能離開(kāi)車(chē)站;當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí),禁止列車(chē)離開(kāi)或進(jìn)入車(chē)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(chē)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(mén)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(pán)(IBP) 屏蔽門(mén)系統(tǒng)緊急控制盤(pán)設(shè)置在車(chē)站車(chē)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(pán)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(pán)操作狀態(tài)下,緊急控制盤(pán)能控制屏蔽門(mén)進(jìn)行開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)操作。4小結(jié) 城市軌道站臺(tái)屏蔽門(mén)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(zhuān)業(yè)較多,諸如:行車(chē)組織、限界、車(chē)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(zhuān)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(zhuān)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。
