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摘要：本人2003年进入今创集团工作，2005年开始从事轻轨地铁站台屏蔽门的设计和现场安装的行业。这几年来，我也积累了不少屏蔽门行业的经验。我们公司也自主研发了一套智能屏蔽门系统，并且通过了江苏省科技成果转化鉴定。
关键词：地铁站台 屏蔽门 系统
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-427-01
下面，我就根据以往的一些技术方面的经验来简单提出一些关于屏蔽门机械设计方面的观点。
地铁屏蔽门系统简称屏蔽门，是围绕地铁站台边缘设置的局部开/关可控的连续玻璃屏墙，将列车行车区间与车站候车室分隔开，阻隔了车站冷气流失到隧道区间，形成一个舒适、安全的候车环境.列车到站前，活动门门关闭，乘客只能在候车室候车，不能进入列车行车区间及隧道；列车到站后，乘客可通过与列车车门同步开/关的活动门直接出入列车车厢；乘客上下车完毕且列车门和活动门都已关闭后，列车才能离站；在意外情况时，乘客可以通过应急装置逃生。
屏蔽门20世纪80年代才出现，具有节能、安全功能，是一种先进的地铁环境控制模式。广州地铁二号线2003年将出现中国大陆第一个屏蔽门，上海、深圳、重庆等地铁公司也将相继采用。屏蔽门是一项高新技术产品，目前世界上只有少数公司能生产，相对车辆、信号系统、控制系统、高强度铝合金车体等地铁设备来说，屏蔽门比较容易实现国产化。本文提出屏蔽门的机械设计方案，可满足地铁车站的特殊要求，已在工程上得到实际应用。
1 设计方案
屏蔽门机械设计主要解决以下问题：（1）结构如何满足屏蔽门的特殊要求，如结构能容纳车站建筑下沉35mm；安装、维修工作只能在站台侧开展，结构便于安装、拆卸；具有较好的密封性；设置安全装置等；（2）建立合理的力学模型，进行强度、刚度、疲劳校核。屏蔽门机械部件设计成4种型号的模块式单元，沿站台布置如图1所示。A型单元：含两扇标准固定门和两扇中分双开活动门；B型单元：含一扇标准固定门、一扇应急门和两扇中分双开活动门；C型单元：含一扇非标准固定门、一扇应急门和两扇中分双开活动门；D型单元：即端头备用门，称单开铰链门，在站台前端和后端各设一扇。B、C型单元与A型单元相似。屏蔽门大部分是A型单元，C型单元是为了适应站台长度方向尺寸变化而设。列车在正常情况下，乘客通过活动门上下列车。非正常情况下，通过B型单元的；应急门疏散乘客。
2 主要部件
屏蔽门设计成4种型号的屏蔽门单元，具有代表性的B型号单元结构，机械部分由钢架结构、上支撑架、下支撑架、活动门、固定门、应急门等组成。
2.1 钢架结构
电器控制部分的门机驱动活动门开关，安置在钢架结构上。钢架结构主要由横梁、绝缘衬垫、立柱、支柱、盖板等组成。钢架由螺栓连接而组成一个完整的受力构件，可以把屏蔽门受到的荷载传递给土建结构，它是屏蔽门的垂直荷载、水平风荷载（隧道通风系统产生的风压、列车运行活塞风压）以及乘客挤压力和地震等荷载的主要受力构件。门机连接在横梁上。
2.2 上支撑架
立柱顶部与上支撑架连接。上支架撑，装有万向伸缩调节装置，能有效吸收土建顶梁不平度误差，消除顶梁及站台面的不均匀沉降对屏蔽门的影响.
2.3 下支撑架
下支撑架由T型铸钢支架、调节装置、绝缘衬垫和踏步板组成。T型板上铸有螺纹孔座，两块T型板只需简单的加工，便可組成三维调节结构。
2.4 门体
门体包括活动门、固定门、应急门、端头门及门锁机构、密封材料、填充材料等附件。将透明钢化玻璃用结构粘贴在门框上便形成门扇，任何一扇门要求设计成在站台侧30分钟内能更换。活动门如图2，在轨道侧设有开门把手，乘客可在轨道侧将活动门打开逃生；在站台侧设置钥匙孔，车站工作人员可在站台侧用钥匙打开.活动门运动特性满足关门过程中每扇门最大动能不大于10J，最后100mm爬行阶段动能不大于lJ，间接地限制了活动门的质量大小。活动门安置两种安全装置：自锁装置、防夹装置，需要预留安置地方与门机控制部分接口。应急门上设有应急门锁装置。应急门顶部设有闭门器，开门后可以自动关门。
活动门前沿通过托架装有密封橡胶条，其顶部与顶盒之间的缝隙、后沿与支柱之间的缝隙均用连在活动门上的刷子密封，底部安装的滑板也可以起到密封作用。固定门和应急门上分别设密封毛刷，与下部导轨、顶盒有效接触实现密封。所有密封处的毛刷均可在不拆卸任何零件的情况下直接更换。
3 强度校核
建立能比较准确反映实际工作状况、又便于分析计算的屏蔽门结构的力学模型，是屏蔽门机械结构设计的一个关键问题。
3.1 工况分析
屏蔽门承受外载荷主要有：（1）风压；（2）人群载荷；（3）冲击载荷；（4）地震载荷。风压主要由列车活塞效应和车站空调系统造成，究竟多大，目前各公司根据工程经验估计。如英国Westinghouse认为由空调系统造成的风压静止载荷定为1500Pa，用于校核结构刚度、强度；列车活塞效应造成的动载荷定为±500Pa，用于校核疲劳寿命。法国FmvMey将该部分处理成+1550～-900Pa。人群载荷主要是考虑到人群等候列车时可能会靠在站台侧屏蔽门上，根据地铁相关规程，可取1500N/m，（距底面1.1m高处）。考虑到在安装、维修、人群拥挤等情况下可能会对屏蔽门造成冲撞，故要考虑冲击载荷，根据地铁相关规程：冲击面积定为100mm? 、集中动载140N.S。建筑物当然要求能抵抗某种程度的地震。
屏蔽门前站满乘客的情况下，冲击载荷不会在此时发生，因此在同一载荷组合中乘客挤压力和冲击载荷不会同时存在。在地上的站台，就不考虑列车风压。表1为屏蔽门工况，括号内为我们建议取值.
3.2 校核内容
屏蔽门机械结构需要进行强度、刚度、疲劳寿命校核。地下车站屏蔽门在工况1、2下所有构件的应力不得超过其许用应力；地面的，在工况3、4下所有构件的应力不得超过其许用应力。进行刚度校核时，分析系统的弹性变形，而冲击载荷是一种非持久载荷，在系统强度校核合格的前提下，系统由于冲击载荷作用产生的变形是瞬时弹性变形，且冲击载荷与乘客挤压力不会同时作用，因此在进行系统的刚度校核时可不考虑冲击载荷作用的因素，即按工况1、3计算系统的弹性变形，按地铁车站要求其最大弹性变形不超过lOmm。
门体受人群挤压、冲击的机会显然少见，故考虑疲劳寿命时只考虑列车活塞效应和空调系统的风压，其中列车活塞效应风压，按2分钟一次循环，空调系统的风压定为静止载荷，按屏蔽门设计寿命30年，每年50万次循环进行疲劳校核.
4 结论
本设计采用模块式结构单元、下部结构三维可调节、上部结构可伸缩，设置了安全装置、密封件，结构可满足屏蔽门的特殊要求，所有部件均可在站台侧快速安装、拆卸、维修，所有机械构件国内公司均可设计、生产，完全可实现国产化。工况分析反映了屏蔽门结构的实际工作状况，对结构进行适当的简化便于有限元计算。该方案及强度校核方法已在工程上得到了实际应用。
通过以上对屏蔽门的机械设计方面的阐述，我们可以知道，屏蔽门系统是一个比较复杂而又技术性很强的专业。虽说现在国内也有不少从事屏蔽门行业的单位，但是目前在国内各大城市安装的屏蔽门有好多设备都采用国外的技术或直接使用国外的设备，并且核心技术和软件系统也采用国外公司的。因此，屏蔽门这一领域是值得研究的，为了使屏蔽门能大量的国产化，降低我们的采购成本，我们今后需要在这个领域深入研究，钻研技术，攻克技术难关，开发出既安全可靠又经济的屏蔽门产品。
关键词：地铁站台 屏蔽门 系统
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-427-01
下面，我就根据以往的一些技术方面的经验来简单提出一些关于屏蔽门机械设计方面的观点。
地铁屏蔽门系统简称屏蔽门，是围绕地铁站台边缘设置的局部开/关可控的连续玻璃屏墙，将列车行车区间与车站候车室分隔开，阻隔了车站冷气流失到隧道区间，形成一个舒适、安全的候车环境.列车到站前，活动门门关闭，乘客只能在候车室候车，不能进入列车行车区间及隧道；列车到站后，乘客可通过与列车车门同步开/关的活动门直接出入列车车厢；乘客上下车完毕且列车门和活动门都已关闭后，列车才能离站；在意外情况时，乘客可以通过应急装置逃生。
屏蔽门20世纪80年代才出现，具有节能、安全功能，是一种先进的地铁环境控制模式。广州地铁二号线2003年将出现中国大陆第一个屏蔽门，上海、深圳、重庆等地铁公司也将相继采用。屏蔽门是一项高新技术产品，目前世界上只有少数公司能生产，相对车辆、信号系统、控制系统、高强度铝合金车体等地铁设备来说，屏蔽门比较容易实现国产化。本文提出屏蔽门的机械设计方案，可满足地铁车站的特殊要求，已在工程上得到实际应用。
1 设计方案
屏蔽门机械设计主要解决以下问题：（1）结构如何满足屏蔽门的特殊要求，如结构能容纳车站建筑下沉35mm；安装、维修工作只能在站台侧开展，结构便于安装、拆卸；具有较好的密封性；设置安全装置等；（2）建立合理的力学模型，进行强度、刚度、疲劳校核。屏蔽门机械部件设计成4种型号的模块式单元，沿站台布置如图1所示。A型单元：含两扇标准固定门和两扇中分双开活动门；B型单元：含一扇标准固定门、一扇应急门和两扇中分双开活动门；C型单元：含一扇非标准固定门、一扇应急门和两扇中分双开活动门；D型单元：即端头备用门，称单开铰链门，在站台前端和后端各设一扇。B、C型单元与A型单元相似。屏蔽门大部分是A型单元，C型单元是为了适应站台长度方向尺寸变化而设。列车在正常情况下，乘客通过活动门上下列车。非正常情况下，通过B型单元的；应急门疏散乘客。
2 主要部件
屏蔽门设计成4种型号的屏蔽门单元，具有代表性的B型号单元结构，机械部分由钢架结构、上支撑架、下支撑架、活动门、固定门、应急门等组成。
2.1 钢架结构
电器控制部分的门机驱动活动门开关，安置在钢架结构上。钢架结构主要由横梁、绝缘衬垫、立柱、支柱、盖板等组成。钢架由螺栓连接而组成一个完整的受力构件，可以把屏蔽门受到的荷载传递给土建结构，它是屏蔽门的垂直荷载、水平风荷载（隧道通风系统产生的风压、列车运行活塞风压）以及乘客挤压力和地震等荷载的主要受力构件。门机连接在横梁上。
2.2 上支撑架
立柱顶部与上支撑架连接。上支架撑，装有万向伸缩调节装置，能有效吸收土建顶梁不平度误差，消除顶梁及站台面的不均匀沉降对屏蔽门的影响.
2.3 下支撑架
下支撑架由T型铸钢支架、调节装置、绝缘衬垫和踏步板组成。T型板上铸有螺纹孔座，两块T型板只需简单的加工，便可組成三维调节结构。
2.4 门体
门体包括活动门、固定门、应急门、端头门及门锁机构、密封材料、填充材料等附件。将透明钢化玻璃用结构粘贴在门框上便形成门扇，任何一扇门要求设计成在站台侧30分钟内能更换。活动门如图2，在轨道侧设有开门把手，乘客可在轨道侧将活动门打开逃生；在站台侧设置钥匙孔，车站工作人员可在站台侧用钥匙打开.活动门运动特性满足关门过程中每扇门最大动能不大于10J，最后100mm爬行阶段动能不大于lJ，间接地限制了活动门的质量大小。活动门安置两种安全装置：自锁装置、防夹装置，需要预留安置地方与门机控制部分接口。应急门上设有应急门锁装置。应急门顶部设有闭门器，开门后可以自动关门。
活动门前沿通过托架装有密封橡胶条，其顶部与顶盒之间的缝隙、后沿与支柱之间的缝隙均用连在活动门上的刷子密封，底部安装的滑板也可以起到密封作用。固定门和应急门上分别设密封毛刷，与下部导轨、顶盒有效接触实现密封。所有密封处的毛刷均可在不拆卸任何零件的情况下直接更换。
3 强度校核
建立能比较准确反映实际工作状况、又便于分析计算的屏蔽门结构的力学模型，是屏蔽门机械结构设计的一个关键问题。
3.1 工况分析
屏蔽门承受外载荷主要有：（1）风压；（2）人群载荷；（3）冲击载荷；（4）地震载荷。风压主要由列车活塞效应和车站空调系统造成，究竟多大，目前各公司根据工程经验估计。如英国Westinghouse认为由空调系统造成的风压静止载荷定为1500Pa，用于校核结构刚度、强度；列车活塞效应造成的动载荷定为±500Pa，用于校核疲劳寿命。法国FmvMey将该部分处理成+1550～-900Pa。人群载荷主要是考虑到人群等候列车时可能会靠在站台侧屏蔽门上，根据地铁相关规程，可取1500N/m，（距底面1.1m高处）。考虑到在安装、维修、人群拥挤等情况下可能会对屏蔽门造成冲撞，故要考虑冲击载荷，根据地铁相关规程：冲击面积定为100mm? 、集中动载140N.S。建筑物当然要求能抵抗某种程度的地震。
屏蔽门前站满乘客的情况下，冲击载荷不会在此时发生，因此在同一载荷组合中乘客挤压力和冲击载荷不会同时存在。在地上的站台，就不考虑列车风压。表1为屏蔽门工况，括号内为我们建议取值.
3.2 校核内容
屏蔽门机械结构需要进行强度、刚度、疲劳寿命校核。地下车站屏蔽门在工况1、2下所有构件的应力不得超过其许用应力；地面的，在工况3、4下所有构件的应力不得超过其许用应力。进行刚度校核时，分析系统的弹性变形，而冲击载荷是一种非持久载荷，在系统强度校核合格的前提下，系统由于冲击载荷作用产生的变形是瞬时弹性变形，且冲击载荷与乘客挤压力不会同时作用，因此在进行系统的刚度校核时可不考虑冲击载荷作用的因素，即按工况1、3计算系统的弹性变形，按地铁车站要求其最大弹性变形不超过lOmm。
门体受人群挤压、冲击的机会显然少见，故考虑疲劳寿命时只考虑列车活塞效应和空调系统的风压，其中列车活塞效应风压，按2分钟一次循环，空调系统的风压定为静止载荷，按屏蔽门设计寿命30年，每年50万次循环进行疲劳校核.
4 结论
本设计采用模块式结构单元、下部结构三维可调节、上部结构可伸缩，设置了安全装置、密封件，结构可满足屏蔽门的特殊要求，所有部件均可在站台侧快速安装、拆卸、维修，所有机械构件国内公司均可设计、生产，完全可实现国产化。工况分析反映了屏蔽门结构的实际工作状况，对结构进行适当的简化便于有限元计算。该方案及强度校核方法已在工程上得到了实际应用。
通过以上对屏蔽门的机械设计方面的阐述，我们可以知道，屏蔽门系统是一个比较复杂而又技术性很强的专业。虽说现在国内也有不少从事屏蔽门行业的单位，但是目前在国内各大城市安装的屏蔽门有好多设备都采用国外的技术或直接使用国外的设备，并且核心技术和软件系统也采用国外公司的。因此，屏蔽门这一领域是值得研究的，为了使屏蔽门能大量的国产化，降低我们的采购成本，我们今后需要在这个领域深入研究，钻研技术，攻克技术难关，开发出既安全可靠又经济的屏蔽门产品。