城市軌道交通站臺屏蔽門系統(tǒng)電氣設計

1、城市軌道交通站臺屏蔽門系統(tǒng)電氣設計摘要簡要介紹屏蔽門系統(tǒng)在城市軌道交通建立中的開展,及城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)的組成,并對其配電方式、蓄電池容量計算、控制設計進展描繪,以供地鐵電氣設計人員參考借鑒。關鍵詞城市軌道交通屏蔽門系統(tǒng)電氣設計1概述目前我國城市軌道交通工程建立處在快速開展和不斷完善的過程中。改善軌道交通設備系統(tǒng)及其配套設施,優(yōu)化地鐵候車環(huán)境,進步城市軌道交通的效勞程度,采用節(jié)約能源的新設備和新技術將是一種必然的要求和趨勢。城市軌道交通站臺屏蔽門安裝于地鐵、輕軌等交通車站站臺邊緣,將軌道與站臺候車區(qū)隔離,設有與列車門相對應,可多級控制開啟與關閉滑動門的連續(xù)屏障,簡稱屏蔽門。屏蔽門作為城市軌

2、道交通的新型設備系統(tǒng),在廣州地鐵二號線首次投入使用,由于其良好的節(jié)能效果和對乘客的平安舒適保障,越來越得到相關建立部門的認同。2構成及功能2.1根本構成屏蔽門系統(tǒng)由機械和電氣兩局部構成,一般有三種構造形式,見圖1、2、3。2.2根本功能屏蔽門在軌道交通站臺中的根本功能如下:a.屏蔽門可以防止人和物體落入軌道和非法闖入隧道,杜絕因此引發(fā)的事故、延遲運營與增加額外本錢。b.減少站臺區(qū)與軌行區(qū)之間氣流的交換,通過對地下車站通風空調(diào)制式的改變,降低車站通風空調(diào)系統(tǒng)的運營能耗。.成為鐵路車輛和車站根底設施之間的緊急欄障和平安整合的平安系統(tǒng)。d.減少列車運行噪聲及活塞風對站臺候車乘客的影響,改善乘客候車環(huán)

3、境。e.保障乘客和工作人員的人身平安,阻擋乘客進入軌道,拓寬乘客在站臺候車的有效站立空間。f.更好的乘客管理。當列車?？吭谡_的位置上,乘客才進入列車或站臺。g.在火災或其他故障形式下,可以配合相關系統(tǒng)進展聯(lián)動控制。h.可以利用屏蔽門采用一體化的信息、廣告顯示屏,到達資源的最大化利用,同時對車站整體空間布置進展簡化。3配電系統(tǒng)設計3.1電源主要包括驅動電源、控制電源,電源設備設置在屏蔽門系統(tǒng)設備室。3.2供電方式根據(jù)目前國內(nèi)屏蔽門設計和投標的情況,控制電源采用ups(不連續(xù)電源系統(tǒng))供電,驅動電源的供電方式那么分為兩種:直流供電、交流供電。3.2.1直流供電電源設備由ups、隔離變壓器、整流器

4、、蓄電池等設備組成。屏蔽門直流無刷電機及du(門控單元)采用直流10供電;ps(主控機)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母線每側饋出三路直流送至各個門控單元。當供電回路、開關或整流器均故障時,蓄電池的容量應能滿足屏蔽門驅動系統(tǒng)每小時開/關門5次的要求,見圖4。3.2.2交流供電3.2.2.1正常運行正常情況下,屏蔽門的驅動電源由主電源供給,當主電源故障時,電源自動切換裝置自動將主回路切換到備用電源,將備用電源投入。ups充

5、電模塊通過內(nèi)部的交直交轉換,一方面除對蓄電池組進展浮充電外,另一方面通過a30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)交直流轉換驅動電機運動,見圖5。3.2.2.2故障運行充電模塊采用n+1冗余配置,當某個充電模塊發(fā)生故障時,由于ups充電模塊的在線式熱插拔的固有特性,使其不會對其余充電模塊產(chǎn)生影響,其余充電模塊繼續(xù)給負荷供電。當主電源、備用電源均發(fā)生故障時,由電池組經(jīng)逆變器將直流轉換為交流,通過a380v隔離變壓器向屏蔽門/平安門配電單元交流供電,并由門控單元經(jīng)交直流轉換驅動電機運動。在低壓一主一備兩路交流電源斷電后,蓄電池的容量應能滿足屏蔽門驅動系統(tǒng)每小時開/關門5次的要求。當交

6、流電源恢復供電時,系統(tǒng)具有自啟動功能,保證交流電恢復時能自動恢復正常運行。3.3電源容量計算屏蔽門系統(tǒng)驅動電源主要是為門機提供穩(wěn)定的電源。驅動電源主要由電源自動切換裝置、充電模塊、降壓硅鏈、微機監(jiān)控裝置、絕緣監(jiān)測裝置、防雷裝置、進口免維護蓄電池和饋線回路等構成?？刂齐娫词菫槠帘伍T系統(tǒng)的控制設備如主控機(ps)、屏蔽門緊急操作指示盤(ibp)、站臺端頭控制盒(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、饋線回路等構成。3.3.1驅動電源容量的計算a.確定驅動設備用電參數(shù)。du額定工作電壓、du工作電壓范圍、滑動門啟動時的最大電流、滑動門恒定最大速度時的額定連續(xù)電流

7、、du控制電流、滑動門頂盒上指示燈等。b.繪制屏蔽門開/關門du電力負荷曲線圖。.蓄電池容量及單體數(shù)量確實定(以目前屏蔽門普遍采用的德國陽光電池為例)?？紤]最嚴峻的條件,當標準兩側站臺的屏蔽門同時動作時,蓄電池需要放出的電流為:iax1=i1+i2(1)式中:iax1蓄電池最大放電電流;i1站臺兩側滑動門同時開關時du最大電流;i2門頂盒指示燈電流。根據(jù)陽光蓄電池的選擇原那么,需要考慮設計系數(shù)(1=11)、溫度系數(shù)(2=10)、壽命系數(shù)(3=12)。那么:iax2=iax1(2)式中:iax2計算電流;可靠系數(shù),=123=11101214。按照屏蔽門開/關門du電力負荷曲線圖的負荷曲線,根據(jù)?

8、電站變電所用大型鉛酸蓄電池容量確定?(ansi-ist45-17)的標準,將蓄電池放電時間確定為3i。查陽光電池5i恒電流放電數(shù)據(jù)表,進展蓄電池容量選擇?？紤]到線路壓降及平安因素,蓄電池的浮充電壓選擇為10,那么:3.3.2控制電源容量的計算(以標準島式車站站臺為例)a.首先確定控制設備的工作電壓(控制設備指ps、ip、psl)。b其次計算控制電源容量:k=nik/()(4)式中:k控制電源(ups)最大功率需求(k);ik控制設備總電流(a);n單側站臺的屏蔽門滑動門數(shù)量;ups效率;直流穩(wěn)壓電源裝置效率。3.3.3屏蔽門供電總容量屏蔽門三相a30電源為屏蔽門系統(tǒng)提供的電力需求應滿足屏蔽門系

9、統(tǒng)驅動電源、控制電源(ups)及蓄電池充電的需求,那么有:z=q+k+x(5)式中:z整個站臺最大功率需求;q屏蔽門開/關時du(包括門指示燈)的最大功率需求;x蓄電池充電最大功率需求,蓄電池最大充電電流取0110(10為電池1小時放電參數(shù))。其中:q=uaxiax/(6)式中:uaxdu最大工作電壓(10);iax站臺屏蔽門同時開/關時du(包括門指示燈)最大電流;充電模塊效率,取為09。3.4控制系統(tǒng)設計屏蔽門控制系統(tǒng)應由以下幾個主要局部構成:主控機(包括邏輯控制單元及狀態(tài)監(jiān)視單元)ps、就地控制盤(psl)、門控單元(du)組、通訊介質及通訊接口等設備。每個車站的每側站臺屏蔽門應具有獨立

10、的一套邏輯控制單元,每個車站應有至少一套遠程狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng);每個車站內(nèi)的屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)應具有足夠的與其它系統(tǒng)設備進展接口的接線端子、接口設備。每側屏蔽門的控制完全獨立,互相之間不設置互鎖。根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)內(nèi)部通信的需要,以每側站臺單元控制器、psl和du為單位組成一個相對獨立的子系統(tǒng),通信方式采用現(xiàn)場總線和硬線連接。每個門控單元(du)之間沒有通訊需求,單個控制系統(tǒng)中,只存在單元控制器向每個du進展播送式通訊,而每個du向單元控制器反應每個門機狀態(tài)信息。根據(jù)屏蔽門系統(tǒng)設置特性,控制系統(tǒng)采用總線型的局域網(wǎng)。采用標準通用、開放的網(wǎng)絡通訊協(xié)議,方便與其它專業(yè)進展接口。現(xiàn)場總線采用tp/i(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)

11、際協(xié)議)通信協(xié)議,每個du作為一個網(wǎng)絡結點掛接在網(wǎng)絡現(xiàn)場總線上,ps作為網(wǎng)絡效勞器,du作為網(wǎng)絡工作站。采用冗余設計,當總線上其中一個節(jié)點發(fā)生故障時,其它網(wǎng)絡結點不會受影響?，F(xiàn)場總線采用局部點對點的通訊線路進展命令及響應的傳輸。對于一些關鍵信號,ps與psl間以及ps與du之間、單元控制器與du之間、psl與du之間采用點對點的硬線連接。3.5平安設計3.5.1平安系統(tǒng)組成屏蔽門系統(tǒng)在城市軌道交通的采用,其中一個最主要的原因就是應保證運營、乘客的平安,為到達這個要求,需要屏蔽門設計在本身的構造性能、平安保障以及設計周全等方面作好相應的工作。除采用設置站臺監(jiān)控亭、應急門、防夾設計外;電氣設計方面

12、,還有平安回路設計、接地及絕緣層設計等。3.5.2平安回路設計平安回路的概念是,為了保證屏蔽門關閉和鎖定狀態(tài)的故障平安檢測,采用一個串聯(lián)式連線回路,沿車站站臺穿過所有的滑動門與應急門。當回路閉合時,向信號系統(tǒng)發(fā)出一個“所有滑動門/應急門關閉和鎖定的信號,此回路就簡稱平安回路。其作用在于,當回路閉合時,受權列車才能分開車站;當回路斷開時,制止列車分開或進入車站。3.5.3接地及絕緣層設計地鐵牽引配電系統(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對乘客造成影響。因此為確保乘客及工作人員的平安,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。在站臺兩端各用一根電纜與鋼軌回流線相連,同時屏蔽門采用絕緣安裝,以保持軌道與站臺的電氣隔離。3.5.4緊急控制盤(ibp)屏蔽門系統(tǒng)緊急控制盤設置在車站車控室,一般與消防、es(設備監(jiān)控)、fas(防災報警)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方便運營人員緊急操作。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展開門、關