屏蔽門系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用前景
【摘 要]】 地鐵屏蔽門系統(tǒng)具有保護乘客安全、節(jié)約環(huán)控系統(tǒng)運營能耗、改善站臺乘客候車環(huán)境的功能，同時它也為以后地鐵無人駕駛技術(shù)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。隨著社會不斷前進，屏蔽門系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用近幾年在世界各地得到迅猛發(fā)展。本文結(jié)合香港地鐵、廣州地鐵屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)計實際，著重闡述了屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中所具有的功能以及給地鐵帶來社會效益、經(jīng)濟效益，并指出屏蔽門系統(tǒng)在以后地鐵新線建設(shè)及舊線改造中的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】 屏蔽門系統(tǒng) 環(huán)控系統(tǒng) 安全 節(jié)能 客流 效益
1 概述
1981年在日本地鐵Portdown線路中采用了半封閉式的安全門系統(tǒng)，主要用來保證在站臺上乘客
的候車安全。在1988年，新加坡NEL線首次采用了屏蔽門系統(tǒng)(Platform Screen Door System)。除保證了乘客的安全以外，也取得了明顯的節(jié)能效果。在國內(nèi)，香港新機場快線屏蔽門系統(tǒng)是比較成功的一例，其采用的全封閉式屏蔽門系統(tǒng)不僅起到了應(yīng)該有的各方面功能，更成功的是屏蔽門系統(tǒng)與整個地鐵車站相結(jié)合而形成的美妙的裝修效果也令人贊嘆。
地鐵作為城市交通的工具，其主要功能是減輕地面交通工具的壓力，具有方便、快捷、準(zhǔn)時的特點，有一定的客流吸引力。屏蔽門在保護乘客安全、節(jié)省環(huán)控系統(tǒng)運營能耗、改善站臺候車環(huán)境方面都具有明顯效果。
2 建設(shè)屏蔽門系統(tǒng)的必要性
2.1國內(nèi)地鐵站臺事故分析
2001年12月4日，上海地鐵一號線人民廣場站發(fā)生由于站臺人流擁擠而發(fā)生了乘客掉下站臺喪生事故，致使列車停止運營約1個小時。
2002年1月20日，北京地鐵車公莊車站，一輕生乘客迎著車頭突然跳下站臺喪生，導(dǎo)致運營中斷40多分鐘。廣州地鐵自正式運營以來，也出現(xiàn)過乘客掉下站臺的事故，由于運營人員的及時救援，才避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。據(jù)廣州地鐵運營部門統(tǒng)計：廣州市地鐵一號線運營后2000年全年發(fā)生的乘客掉下站臺或跳軌事件共有19例；2001年類似事件共10例。上海地鐵自正式運營以來，共發(fā)生乘客掉下站臺的事故約20起，2001年共發(fā)生4起乘客掉下站臺而喪生的事故。北京地鐵相類似的事故也已經(jīng)發(fā)生過50多起。
事故的出現(xiàn)，不僅導(dǎo)致運營的中斷，最重要的是地鐵乘客的安全得不到有效的保證。站臺擁擠、盲人乘客、精神錯亂乘朗口是事故的隱患，我們作為地鐵的建設(shè)者，有必要為所有搭乘地鐵乘客的安全考慮，為他們提供一個安全、文明的乘車環(huán)境。
2．2 加裝屏蔽門系統(tǒng)前后能耗分析
廣州地鐵一號線2001年運營總用電量9927．89萬千瓦時，其中生產(chǎn)用電約占94．5％，照明用電量占5．5％。生產(chǎn)用電中，行車電耗2 815．75萬千瓦時，占運營能耗的28．36％；環(huán)控用電5 526．46萬千瓦時，占運營能耗的55．76％。與其他氣候較為涼爽的城市相比，環(huán)控系統(tǒng)耗電量增加太大，需要考慮減少環(huán)控系統(tǒng)的電能消耗。
站臺與車站隧道隔斷的屏蔽門系統(tǒng)有利于節(jié)能。根據(jù)廣州地鐵二、三號線建設(shè)過程的研究，新線屏蔽門系統(tǒng)與全封閉系統(tǒng)初投資、年運行費用、年自耗比較見表1。
表1 屏蔽門系統(tǒng)與全封閉系統(tǒng)比較
由于加裝屏蔽門系統(tǒng)后用環(huán)控系統(tǒng)電負荷將減小至約占全封閉系統(tǒng)用電負荷的30％～50％，運行費用將減小。但對已經(jīng)運營的地鐵線路加裝屏蔽門系統(tǒng)，應(yīng)具體分析女口裝后所達到的水平和預(yù)計節(jié)約能耗的能力。
2．3 車站運營人員的對比狀況
屏蔽門的設(shè)置可以在地鐵車站實現(xiàn)站臺層無人值班，站臺內(nèi)少人值班，達到減員增效的效果。廣州地鐵一號線為例，現(xiàn)在一號線運營中各車站站臺所配置的值班人員情況如下：
(1)黃沙站、陳家祠站、農(nóng)講所站、楊箕站站臺中峰期1人，高峰期2人
(2)坑口站中峰期2人，高峰期3人。
(3)其他車站站臺均為2人。
(4)節(jié)假日、大客流以及有參觀團時還要根據(jù)情況適當(dāng)增加。
在不包括節(jié)假日的情況下，所有車站高峰期值班人員共33人在加裝屏蔽門系統(tǒng)后，正常運營情況下，每個車站站臺上可以不設(shè)值班人員，最多僅設(shè)1人，來實現(xiàn)對屏蔽門系統(tǒng)運營故障的應(yīng)急處理，大約需要16人，全線相對現(xiàn)運營狀況而言每班共減少17人如果以后要在地鐵—號線實現(xiàn)車輛的無人駕駛，屏蔽門系統(tǒng)更是必不可少的車站設(shè)備。
2．4 加裝屏蔽門系統(tǒng)的優(yōu)越性
地鐵中加裝屏蔽門系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
(1)屏蔽門系統(tǒng)安裝在站臺邊繳將站臺公共區(qū)與隧道軌行區(qū)完全屏蔽冷熱氣流的交換，降低了環(huán)控系統(tǒng)的運營能耗；
(2)屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)置防止乘客因特殊情況掉下站臺；減少站臺區(qū)與軌行區(qū)之間
(3)減小了噪聲及活塞風(fēng)對站臺候車乘客的影響，改善乘客候車環(huán)境的舒適度；
(4)屏蔽門系統(tǒng)為軌道交通實現(xiàn)無人駕駛創(chuàng)造了條件；
(5)加裝屏蔽門系統(tǒng)后使地鐵的正常運營得到了保證，不再因車站站臺事故而延誤運營。
在我國各條沒有裝設(shè)屏蔽門的地鐵線路上，都有數(shù)量不等的不安全事故發(fā)生，并隨著客流量的增長，運營時間的推移，不安全事故的隱患會越來越多。為減少能耗、降低運營費用、保證乘客候車安全、提高地鐵服務(wù)水平和環(huán)境質(zhì)量，在地鐵線路上加裝屏蔽門系統(tǒng)是非常必要的。
3 屏蔽門系統(tǒng)在地鐵的發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代以人為本的社會中，地鐵服務(wù)水平要不斷地提高。對乘客安全、車站環(huán)境、節(jié)能等方面的要求屏蔽門系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用也日趨廣泛。屏蔽門系統(tǒng)正是應(yīng)地鐵系統(tǒng)節(jié)能與安全的需求而產(chǎn)生的一個地鐵設(shè)備系統(tǒng)，在國內(nèi)外地鐵系統(tǒng)的應(yīng)用，給各國乘客留下了深刻的美好印象。站臺屏蔽門降低了由于列車行駛引起的活塞風(fēng)，改善了站臺環(huán)境，給乘客創(chuàng)造了一個明亮、舒適、現(xiàn)代的候車環(huán)境。屏蔽門系統(tǒng)還提高了整個地鐵系統(tǒng)的服務(wù)水平，為地鐵系統(tǒng)的無人駕駛創(chuàng)造了條件，它在以后的新建地鐵或舊地鐵線路改造中應(yīng)用的會越來越廣泛。以下是部分已經(jīng)運營的地鐵線路上的屏蔽門狀況如表2。
表2 部分運營的地鐵線路上的屏蔽門
在當(dāng)今世界中，約有8個國家的二十幾條地鐵或輕軌線路在應(yīng)用或規(guī)劃中使用了屏蔽門系統(tǒng)。有關(guān)屏蔽門的供貨商也在逐漸發(fā)展起來，Wesfioehouse、Faiveley、Nabco、瑞士KABA四家司已經(jīng)承擔(dān)過一些地鐵線路的屏蔽門工程，國內(nèi)廣州奧的斯也正在向這方面發(fā)展。所以屏蔽門系統(tǒng)無論是從地鐵技術(shù)，還是工程實例及經(jīng)驗上都具備了發(fā)展及普遍的條件，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，這項基于安全及節(jié)能的設(shè)備一定會有廣闊的市場。
4 投資估算
4.1根據(jù)廣州地鐵二號線屏蔽門系統(tǒng)招標(biāo)合同，工程初期投資總額約為1．4億元，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)約為875廣州地鐵二線工程規(guī)模：全線共16座車站，34側(cè)站臺，共1 020套門機單元。
4．2 投資計劃及項目計算期
本項目實施期4年，投資計劃見表3。
表3 投資計劃
本項目建設(shè)期4年，運營期30年，項目計算期總計34年。
表4 財務(wù)現(xiàn)金流量表
4．3 財務(wù)盈利能力分析
根據(jù)財務(wù)現(xiàn)金流量表(見下表)測算得到：投資回收期為9．39a。
5 社會經(jīng)濟評價
地鐵線路進行屏蔽門系統(tǒng)的建設(shè)，車站各項經(jīng)營成本將會有不同程度的變化，經(jīng)粗略估算，其投資回收期比較長，但由于改造后提升了整個地鐵一號線的服務(wù)水平，加上西朗站、坑口站為地面站，增加的投資主要為提高乘客乘車的安全性出發(fā)，其改造對降低環(huán)控運營成本并無貢獻，但其帶來的社會效益卻大大提高。
(1)屏蔽門可以避免乘客由于各種意外事故掉下站臺而受到傷害，保證了乘客的人身安全。北京、上海地鐵發(fā)生的乘客掉下站臺喪生事件，不僅會造成其他乘客極大的恐懼，而且會導(dǎo)致運營中斷。現(xiàn)進行以下簡單分析：每次出現(xiàn)乘客掉下站臺發(fā)生重大事故一般會導(dǎo)致運營中斷40～60min，按照廣州地鐵運營時刻表，高峰期發(fā)車間隔6min，會使地鐵列車運七班次，廣州地鐵—號線列車為六節(jié)編組，
每班次乘客按設(shè)計的1 860人計，七班次總共損失13020人次的客流，一號線地鐵票價波幅為2—6元，平均出現(xiàn)一次事故票價損失為52080元；還有，現(xiàn)代社會以人為中心的地鍘盼系統(tǒng)中，引起乘客傷亡屬最重大的事故，會引起社會、媒體、乘客的更大關(guān)注，不僅是簡單的經(jīng)濟賠償，還會帶來地鐵形象上、客流上的重大損失，使地鐵在競爭上處于不利的地位。
(2)現(xiàn)一號線運營中發(fā)生了多起關(guān)于乘客與列車接觸而引起的傷害，導(dǎo)致乘客向地鐵公司進行事故索賠的現(xiàn)象，屏蔽門的安裝則可以避免這類現(xiàn)象，不僅為國家節(jié)省了資金，而且提高了城市軌道交通的形象，為地鐵吸引客流提供了條件。
(3)屏蔽門系統(tǒng)的設(shè)置可以為以后實現(xiàn)無人駕駛創(chuàng)造條件。
(4)它還可以對地鐵運營部門的減員增效帶來成果。
(5)改善了乘客在站臺的候車環(huán)境，在環(huán)境質(zhì)量、噪聲及舒適度的水平上都有所提高。
(6)屏蔽門系統(tǒng)給乘客提供了易于識別的導(dǎo)向圖例，其良好的裝修效果也會增加車站現(xiàn)代、文明的氣氛。
隨著屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)的日益成熟，它在地鐵系統(tǒng)及別的系統(tǒng)的節(jié)能等各方面的優(yōu)越性日漸明顯。目前為止世界上已有8個國家共21條地鐵、輕軌及鐵路系統(tǒng)中正在運營或規(guī)劃的新線、改造舊線的過程中使用了屏蔽門系統(tǒng)。屏蔽門系統(tǒng)帶來明顯的節(jié)能效果以及站內(nèi)良好的候車環(huán)境及空氣質(zhì)量，給乘客留下了深刻的印象。像近年來香港進行的舊線改造工程、廣州地鐵二號線、潮I地鐵一號線工程等。我們相信：屏蔽門系統(tǒng)給我們帶來的不僅僅是安全、節(jié)能、環(huán)保，還有門¨地鐵不斷增長的客流及經(jīng)濟效益。
6 結(jié) 論
(1)在地鐵線路建設(shè)屏蔽門系統(tǒng)符合地鐵系統(tǒng)發(fā)展的長遠要求，建設(shè)此工程也是必要的和迫切的。
(2)在工程方案的設(shè)計及施工上均不存在重大的技術(shù)難題，無論屏蔽門系統(tǒng)、信號系統(tǒng)還是其他
土建工程，均有條件進行工程實施，此工程在技術(shù)上是可行的。
(3)建設(shè)屏蔽門系統(tǒng)的地鐵工程，相對環(huán)控系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng)宋比較，采用屏蔽門系統(tǒng)可以節(jié)省
30％ 50％的環(huán)控運營能耗，如果按廣州地鐵一號線現(xiàn)在的運營狀況來計算，每年可以節(jié)約接近4 000萬kW．h電力資源。
(4)工程的一次性投資較大，但回收期接近10a，屬于可以接受的范圍，并且屏蔽門系統(tǒng)的建設(shè)可以明顯提升地鐵的服務(wù)檔次及服務(wù)水平，可以獲得很好的社會效益。
