詹樂(lè)濤

摘要：隨著地鐵線路客流不斷上升，縮短行車(chē)間隔成為提高列車(chē)運(yùn)力的重要措施，由此引起隧道活塞風(fēng)不斷增大，從而對(duì)軌道內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)影響。文章從介紹列車(chē)行車(chē)密度與隧道風(fēng)壓兩者關(guān)系出發(fā)，并選取廣州地鐵五號(hào)線員村站屏蔽門(mén)在縮短行車(chē)間隔情況下屏蔽門(mén)運(yùn)行中出現(xiàn)關(guān)門(mén)慢或二次故障情況為例，探討降低風(fēng)壓對(duì)屏蔽門(mén)正常運(yùn)行影響解決方案，保證屏蔽門(mén)設(shè)備系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵；屏蔽門(mén)；風(fēng)壓；

屏蔽門(mén)系統(tǒng)設(shè)置于地鐵站臺(tái)邊緣，在列車(chē)到達(dá)和出發(fā)時(shí)可自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。其功能門(mén)部分一般由固定門(mén)、滑動(dòng)門(mén)、應(yīng)急門(mén)及端門(mén)組成。屏蔽門(mén)承受外荷載主要有：①風(fēng)壓，②人群荷載，③沖擊荷載，④地震荷載。屏蔽門(mén)滑動(dòng)門(mén)在關(guān)閉的過(guò)程中，主要受到門(mén)檻與門(mén)導(dǎo)靴之間產(chǎn)生的摩擦力及隧道風(fēng)對(duì)左右滑動(dòng)門(mén)的防夾膠條的受力產(chǎn)生對(duì)屏蔽門(mén)的關(guān)門(mén)阻力。

1 列車(chē)行車(chē)密度與隧道風(fēng)壓的關(guān)系

列車(chē)在隧道內(nèi)運(yùn)行現(xiàn)象與活塞運(yùn)動(dòng)類(lèi)似，但又有所不同，列車(chē)前面的空氣一部分被推向前方，另一部分則沿列車(chē)與隧道之間的環(huán)形空間形成回流，這主要是由于空氣黏性以及氣流對(duì)隧道壁面和列車(chē)表面的摩擦作用使得被列車(chē)排擠的空氣不能像在大空間中那樣及時(shí)散開(kāi)。因此，列車(chē)前方空氣受壓縮， 隨之就產(chǎn)生特定的壓力變化過(guò)程，其引起的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)會(huì)隨著行車(chē)速度的提高而加劇。同時(shí)，列車(chē)行車(chē)密度加大后，當(dāng)后續(xù)列車(chē)越來(lái)越加速靠近時(shí)，如同活塞運(yùn)動(dòng)使被壓縮的空氣壓力將進(jìn)一步加劇。此時(shí)，壓縮空氣急速?gòu)拇蜷_(kāi)的屏蔽門(mén)散開(kāi)，產(chǎn)生極大地隧道風(fēng)壓。

2 屏蔽門(mén)關(guān)門(mén)過(guò)程受力分析

屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中主要受到關(guān)門(mén)動(dòng)力和阻力作用。在關(guān)門(mén)過(guò)程中電機(jī)電流變化過(guò)程為線性增大-不變-線性降低，相對(duì)應(yīng)整個(gè)關(guān)門(mén)過(guò)程為加速—?jiǎng)蛩佟獪p速，在屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)時(shí)關(guān)

門(mén)動(dòng)力變化為：增大—不變—減少，屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中在正常情況下受到的阻力可以視為不變。

根據(jù)屏蔽門(mén)設(shè)計(jì)合同技術(shù)要求，滑動(dòng)門(mén)關(guān)門(mén)過(guò)程中，在最后100mm的行程中動(dòng)能不超過(guò)1J/扇門(mén)。 故此時(shí)的屏蔽門(mén)平均動(dòng)力為f<=1J/0.1m=10N

風(fēng)壓公式：WP=KrV2/2g

r-容量，標(biāo)準(zhǔn)空氣容量是0.013 KN/m3

V-風(fēng)速

g-重力加速度

K-空氣動(dòng)力系數(shù)，根據(jù)伯努利方程得出的風(fēng)-壓關(guān)系，現(xiàn)設(shè)為1

WP=KrV2/2g=0.013×103×8.62÷2÷9.8=49.055 Pa（N/ m2）

單扇門(mén)防夾膠條面積為S=2.15m*0.075m=0.16125 m2

阻力F=49.055*0.16125 =7.9N，接近平均動(dòng)力f。

故當(dāng)屏蔽門(mén)從最后100mm的行程基本為靠慣性關(guān)門(mén)，當(dāng)隧道風(fēng)壓增大的情況下，屏蔽門(mén)受到的阻力增大（屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中受力情況近似圖1），由于關(guān)門(mén)動(dòng)力沒(méi)有增大，故出現(xiàn)屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中受阻情況。

圖1：不同情況下屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中受力情況示意圖

3 員村站屏蔽門(mén)數(shù)據(jù)采集

以地鐵員村站為例，對(duì)上行屏蔽門(mén)風(fēng)速進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析。數(shù)據(jù)采集方法：風(fēng)速儀離地板一米高處靠近屏蔽門(mén)中心線，屏蔽門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)，風(fēng)速儀風(fēng)扇與風(fēng)向保持一致，列車(chē)帶來(lái)的隧道風(fēng)吹過(guò)風(fēng)速儀的風(fēng)扇顯示的最大數(shù)據(jù)就是最大風(fēng)速； 根據(jù)某日對(duì)員村站上行1-6號(hào)屏蔽門(mén)最大風(fēng)速測(cè)量數(shù)據(jù)如圖2（“X”數(shù)據(jù)為門(mén)體出現(xiàn)故障時(shí)的最大風(fēng)速，其他數(shù)據(jù)門(mén)體正常）：

圖2

從數(shù)據(jù)采集結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)的效果觀察發(fā)現(xiàn)，臨界關(guān)門(mén)測(cè)得的最大風(fēng)速超過(guò)8.6m/s（此風(fēng)速接近5級(jí)風(fēng)力）時(shí)，屏蔽門(mén)將會(huì)出現(xiàn)無(wú)法關(guān)閉的情況。 另外，員村站屏蔽門(mén)受風(fēng)壓影響發(fā)生故障較多的主要為尾端1-7#門(mén)，即列車(chē)進(jìn)站時(shí)最先經(jīng)過(guò)的屏蔽門(mén)。

4 解決方案

根據(jù)上述分析情況，從設(shè)備上解決該問(wèn)題主要有兩個(gè)途徑：

4.1、增大關(guān)門(mén)力

在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)對(duì)關(guān)門(mén)力進(jìn)行調(diào)整，在設(shè)備上主要針對(duì)關(guān)門(mén)電流進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后故障率比之前有下降，但是不能根本解決該問(wèn)題，主要原因分析如下：

由于為了防止夾傷乘客，屏蔽門(mén)關(guān)門(mén)力有一定要求，不能進(jìn)行無(wú)限增大，尤其在低峰期間，風(fēng)壓減少的情況下如果關(guān)門(mén)力調(diào)整過(guò)大，因阻力減少，在關(guān)門(mén)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)門(mén)體碰撞現(xiàn)象；

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反映，大部分門(mén)體是在將要關(guān)閉的情況下不能完全關(guān)閉，從圖1可以看出，在減速段中，關(guān)門(mén)電流下降較為明顯，關(guān)門(mén)力同時(shí)下降，風(fēng)壓阻力持續(xù)不變或增大，便出現(xiàn)門(mén)體不能關(guān)門(mén)到位情況。

因此，單從增大關(guān)門(mén)力上不能完全解決該故障。

4.2、減小關(guān)門(mén)阻力

在增大關(guān)門(mén)力同時(shí)，針對(duì)門(mén)體特點(diǎn)采取一定方法，以減少屏蔽門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中受到的阻力。屏蔽門(mén)在關(guān)門(mén)過(guò)程中主要受力部位為導(dǎo)靴，毛刷，風(fēng)壓等。選擇不同門(mén)體分別進(jìn)行調(diào)整，以觀察效果：

4.2.1、對(duì)5#屏蔽門(mén)導(dǎo)靴進(jìn)行拆除檢查，檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)靴磨損情況并不嚴(yán)重，對(duì)該導(dǎo)靴進(jìn)行更換，更換后該故障還時(shí)有發(fā)生，尚未能解決該問(wèn)題。

4.2.2、對(duì)4#屏蔽門(mén)密封毛刷進(jìn)行拆除，以減少摩擦，同時(shí)起到泄壓的作用，減少風(fēng)壓對(duì)屏蔽門(mén)的影響，但是毛刷拆除存在一些問(wèn)題：毛刷拆除后隧道風(fēng)可以進(jìn)入到站臺(tái)，導(dǎo)致站臺(tái)環(huán)境惡化，同時(shí)由于沒(méi)有了毛刷阻擋，也導(dǎo)致屏蔽門(mén)門(mén)頭上零部件的衛(wèi)生較差。通過(guò)觀察現(xiàn)場(chǎng)毛刷拆除后的效果，故障發(fā)生頻率已降低，但并未完全消除故障。

4.2.3、五號(hào)線屏蔽門(mén)工控機(jī)MMS軟件上有一個(gè)參數(shù)為從控制系統(tǒng)PSC發(fā)出的關(guān)門(mén)指令響應(yīng)延遲時(shí)間可以設(shè)置，正常情況下該參數(shù)設(shè)置為0，即沒(méi)有延遲。考慮到1-7#門(mén)處風(fēng)壓較大，通過(guò)調(diào)整關(guān)門(mén)時(shí)間使得該處門(mén)體關(guān)門(mén)時(shí)風(fēng)壓變小，通過(guò)先關(guān)1-7#門(mén)，而8-18#門(mén)延時(shí)關(guān)門(mén)，使得1-7#門(mén)的風(fēng)壓分散。即將8-18#門(mén)關(guān)門(mén)指令響應(yīng)延遲時(shí)間設(shè)置為1S，從而實(shí)現(xiàn)1-7#門(mén)比8-18#門(mén)先關(guān)門(mén)，使得風(fēng)壓可以通過(guò)8-18#門(mén)卸掉部分，減少對(duì)1-7#門(mén)影響。該方案效果良好，故障發(fā)生大大降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

屏蔽門(mén)在軌道交通運(yùn)輸中地位越來(lái)越重要，無(wú)論是對(duì)乘客安全或者能源節(jié)約有著不可替代地位，然而隨著地鐵的發(fā)展及客流增大對(duì)地鐵速度的要求，高密度行車(chē)導(dǎo)致屏蔽門(mén)發(fā)生的問(wèn)題也越來(lái)越多。只有不斷對(duì)屏蔽門(mén)進(jìn)行研究摸索，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)，才能讓屏蔽門(mén)更好的為地鐵服務(wù)。