城市軌道交通屏蔽門系統的適用性分析
摘 要 通過對國外軌道交通屏蔽門系統的應用情況進行分析比較,從安全、經濟、環保、形象等幾個角度綜述了屏蔽門系統的各種功效;并結合我國的具體情況提出了屏蔽門系統適用性的一些建議和看法。關鍵詞 軌道交通,屏蔽門,適用性
屏蔽門系統是20 世紀80 年代出現的一種先進裝置,它設置于地鐵站臺邊緣,將列車與地鐵站臺候車室(廳) 隔離開來,在列車到達和出發時可自動開啟和關閉。地鐵屏蔽門的安裝能為乘客營造一個安全、舒適的候車環境。我國廣州地鐵和深圳地鐵即將安裝屏蔽門系統,上海市也將在個別車站進行試點安裝。站臺屏蔽門作為一種新事物出現, 必然有其優點;但屏蔽門系統能否在我國城市軌道交通系統行業內推廣應用,還需根據具體情況做深入研究。
1 屏蔽門系統概述
從目前各國設置的屏蔽門系統來看,主要有兩種類型。第一類屏蔽門是一道自上而下的玻璃隔墻和活動門,沿著車站站臺邊緣和兩端頭設置,把站臺乘客候車區與列車進站停靠區域分隔開(見圖1) 。這種屏蔽門系統的主要功能是增加安全性、節約能耗以及加強環境保護。
第二類屏蔽門系統是一道上不封頂的玻璃隔墻和活動門(圖2a) 或不銹鋼籬笆門(圖2b) ,其安裝位置與第一種方式基本相同, 造價比第一種要低。日本東京地鐵南北線[ 1 ] 和東京多摩線就安裝有這種類型的屏蔽門(見圖2) 。這種類型的屏蔽門系統比第一種類型屏蔽門相對簡單,高度比第一種屏蔽門低矮,空氣可以通過屏蔽門上部流通。因新技術應用此它相對第一種屏蔽門來說,主要起了一種隔離作用,提高了站臺候車乘客的安全,從此意義上說可以稱其為“ 安全門”。不過它同時也還能起到一定的降噪作用,象東京南北線上的屏蔽門約可降低噪聲10 dB (A) 。
a 東京南北線屏蔽門 b 東京多摩線屏蔽門
圖2 第二類屏蔽門
2 典型的屏蔽門系統案例分析(1) 新加坡
1988 年,世界地鐵第一套屏蔽門系統安裝于新加坡地鐵NEL 線,距今已有14 年歷史。新加坡在安裝屏蔽門系統時主要考慮經濟因素與安全因素。在具體設計中主要考慮了以下幾點: ① 新加坡常年氣候炎熱,故空調運行費用在地鐵運行成本中占有較大比重;為了節省能源,提高地鐵運營的經濟效益,設置了氣動控制系統,外觀上較少追求美觀。② 充分考慮了乘客乘車的安全性。③ 為了滿足地鐵正常運營的需要,要求屏蔽門系統必須具備良好的運行可靠性。從其使用情況看是成功的,既保證了較高的可靠性,又滿足了地鐵的運營需要, [ 2 ] 同時空調節能率達到50 % 左右。
(2) 歐洲
在新加坡地鐵第一個裝設了屏蔽門后,歐洲出于增加乘客安全的考慮也在一些地鐵車站安裝了屏蔽門。由于在列車與站臺間安裝了屏蔽門,將乘客與列車隔開,有效防止了乘客有意或無意跌入軌道,大大減少了乘客被列車撞傷的危險性。
(3) 日本
在保證乘客安全的前提下,為了降低地鐵的運營管理成本,日本在東京地鐵南北線上安裝了第二類屏蔽門(見圖2a) 。在日本東京地鐵南北線上, 站臺幾乎都設在400～500 m 半徑的曲線上,車輛遠期編組是8 輛(初期4 輛),每節車輛長度20 m , 列車長度為160 m 。這樣,不論通過安裝鏡子還是采用工業電視的手段,從車頭或車尾都無法看到列車全長;如采用站務人員人工監視列車的方法就必須增加車站的接車人員。設置了屏蔽門之后,一般情況下只需司機一人操作就可保證安全,站臺上無需站務人員接發列車,進行監視,從而減少了站臺上的工作人員,大大地降低了地鐵的管理成本。
3 屏蔽門系統的利弊分析
3. 1 優點
(1) 安全性
地鐵列車在隧道內運行時產生強烈的活塞效應,這樣當列車進入站臺時將會給站臺候車的乘客帶來被活塞風吹吸的危險。裝設屏蔽門后,由于站臺與隧道空間有屏蔽門隔離開來,只有當列車停靠站臺,并且列車門與屏蔽門完全對正時,屏蔽門才同時打開,以便乘客上下車,從而避免了乘客探頭張望和隨車奔跑的現象,也避免了候車人員及物品跌落站臺軌道的危險。另外,屏蔽門上還安裝了探測各種障礙物的傳感器,一旦有障礙物存在,傳感器發出的信息將使屏蔽門再開閉機構動作,這樣可有效地減少車門挾人、挾物的事故。
社會上還有些悲觀人士,他們往往會選擇大橋、地鐵車站作為其結束生命的場所。安裝屏蔽門之后,由于無法方便地進入隧道,他們沒有了合適的自殺地點和方法,其中一些自殺傾向不是很嚴重的人,隨著時間的推移,可能就會放棄輕生的念頭。屏蔽門的安裝既可保障站臺內乘客安全候車,也能在一定程度上減少社會上的自殺現象。
(2) 節能
由于地下車站和區間隧道是長條形的地下建筑,除車站的出入口、通風亭和隧道洞口與室外溝通外,基本上與大氣隔離,因此需要環控系統來保證乘客安全、舒適和確保設備使用壽命。設置第一種類型屏蔽門系統后,車站空間與列車運行空間完全隔開,避免了大量空調冷氣進入隧道,減少了列車剎車時所散發出的熱量進入候車區,并減少站臺出入口由于列車活塞作用吸入大量新風所形成的冷負荷。這樣首先是減少了冷量消耗,達到空調節能的目的,其次是減少空調設備容量,相應地減少了空調機房土建面積與投資。
對于常年需要空調系統進行環控的車站,采用第一種類型屏蔽門系統的車站與采用閉式系統的車站的節能效果是不一樣的。其中:屏蔽門系統空調估算冷量10 370 kW , 僅為閉式系統估算冷量的36 % ; 環房機房面積較小,約1 000 m2/ 站; 相應降壓變壓所,環控電控室面積也可減少約215 m2/ 站; 而且全年環控運行能耗較小(約2 547 萬kWh) ,僅 [3 ] [4 ] 為閉式系統的48 % 左右。
就節能來說,還需具體考慮一下地域情況。我國地域遼闊,各地在修建地鐵時,各個車站采用的環控方案不盡相同。南方地區以廣州為例,年平均氣溫和年最熱平均氣溫都較高, 土壤溫度全年為25 ℃,日夜溫差小,四季變化不明顯,因此單純利用土壤畜冷以及通風排熱是不可能的。與廣州地理位置相似的還有香港和新加坡,都是全年通過空調來進行環控調節。在這些地區安裝屏蔽門之后,將能夠大量地減少能耗。我國北方地區,以北京為例,夏季日間氣溫可能高達35 ℃ 以上,但日夜溫差大,有可能利用土壤的畜冷來克服白天的高溫。因此在該地區可以不采用空調進行環控。在這些地區,安裝屏蔽門系統對于節能就沒有多大的幫助了。
中間地區的氣候特點介于兩地區之間。如上海地區,可以采用在5～10 月開空調進行環控這些地段的地鐵車站安裝屏蔽門系統后的節能效果介 [ 5 ] 于南方地區和北方地區之間。
(3) 降低人工成本
在有些乘客不多的車站,安裝屏蔽門后,可以減少甚至不需要站臺接車人員,這將減少地鐵的日常運營管理費用。前面介紹的日本南北線安裝屏蔽門就是出于此種考慮。日本由于人力資源成本較高,因此在一些地鐵車站安裝屏蔽門時,可以大大地節省人工成本。
如每個地鐵車站按照兩名接車人員、每名接車人員按月薪35 萬日元計,而且公司負擔的員工總費用支出是員工月薪的1. 25 倍,則一個安裝屏蔽門的車站每年可以節約人工費用1 050 萬日元。由此可見,通過屏蔽門的安裝,可以大大地降低地鐵的管理成本。我國目前的經濟水平和日本相比還相去甚遠, 公司員工的費用負擔所占的比例比日本的低很多, 因此通過安裝屏蔽門來降低公司的運營管理成本, 在幾年甚至十幾年內是不大可能的。
(4) 環保
列車行駛時會有噪聲產生。安裝屏蔽門系統之后,站臺屏蔽門在站臺和軌道之間形成一個物理屏障,可以大大降低地鐵候車站廳中的噪聲。對于安裝第一種類型(封頂) 屏蔽門系統的地鐵車站,能夠降低約20～25 dB (A) 的噪聲值;安裝了圖2a 中所示類型(上部不封頂) 屏蔽門的地鐵車站,噪聲值也能減少10～15 dB (A) 。這會給乘客提供一個更加舒適安靜的候車環境。在那些利用活塞風通風的車站,活塞風經常把軌道上的垃圾和灰塵帶至站臺,設置屏蔽門后可將垃圾和灰塵拒之于屏蔽門外,使站臺能保持一定的舒適度和清潔度。
(5) 城市形象
采用屏蔽門后,乘客們能夠舒適、安全地候車, 直接感受到政府對市民的關心,增加市民對政府工作的信任與支持。此外,屏蔽門系統是一種新型裝置,自動化程度高,能夠增加乘客的安全感,對于塑造國際化大都市的形象也很有幫助。
3. 2 缺點
上面所說的都是安裝屏蔽門后對完善地鐵功能、提高性能上有積極作用的一面。然而安裝屏蔽門后也會帶來一些負面影響。
首先,屏蔽門系統的初期投資是相當昂貴的, 安裝后還會增加維修費用。例如:目前香港地鐵公司正在它的30 個車站的74 個站臺上安裝了屏蔽門系統,總投資達到20 億港元,平均每個車站需要6 666. 7 萬港元; 悉尼地鐵的Wynyard 車站和Town Hall 車站共有14 個站臺,安裝屏蔽門初期投資需要1 310 萬澳元,年維持費用約134 萬澳元;我國的廣州地鐵, 光購買屏蔽門每個車站需人民幣約862. 5 萬元。另外, 由于增加了屏蔽門系統, 每年地鐵車站的維修費用也相應增加了。
其次,在那些側式站臺上,安裝了屏蔽門系統會使站臺顯得狹長。為滿足乘客候車時心情舒適的要求,對這些站臺還必須作特殊的裝修處理,使站臺顯得明亮、寬敞些,這也會增加成本。第三,地鐵隧道壁面上安裝著廣告燈箱,這有著很好的廣告收入,但安裝屏蔽門之后,雖然屏蔽門大都為透明玻璃,但仍會使廣告效應下降,影響廣告收入。
另外,由于屏蔽門系統只需要25～30 cm 的寬度,而在沒有屏蔽門系統的車站,乘客候車的安全線距站臺邊緣的距離有50～60 cm , 因此地鐵車站安裝屏蔽門后不會影響車站的有效候車面積。
4 對我國軌道交通屏蔽門系統的思考
借鑒國外城市軌道交通站臺屏蔽門系統的經驗,對我國城市軌道交通屏蔽門系統的適用性,提出以下幾點粗淺的建議:
(1) 就安全性來說,屏蔽門無疑會給軌道交通車站提供一個安全的候車環境,為了防范候車乘客跌入軌道、被列車夾傷,應該在軌道交通車站推廣安裝屏蔽門系統。
(2) 從軌道交通車站的空間形式上看,有的在地下、有的在地面、還有的在高架橋上。對不同位置的車站,是否安裝屏蔽門也應當區別對待。在地面和高架上軌道交通車站的環控都采用開放式系統,再加上受空間的限制較小,安全性較好,因此在地面和高架上的軌道交通車站一般可暫時不考慮安裝屏蔽門。
(3) 在那些常年需要空調進行環控的地鐵車站,考慮屏蔽門系統初期安裝及運營維修費用后, 確實能夠降低軌道交通運營費用的車站應安裝第一種(上部封頂) 類型的屏蔽門。
(4) 我國地域遼闊,各地軌道交通地下車站的環控方案不盡相同, 在南方城市安裝屏蔽門能夠節能,而對于北方城市這種情況就不大適用。北方(如北京市) 不宜設置第一種形式的屏蔽門,如果確有必要安裝,可考慮選擇第二種(上部不封頂) 類型的屏蔽門。
(5) 為塑造國際化大都市的形象,有必要在軌道交通車站內加裝屏蔽門。軌道交通是一個城市對外的窗口之一,車站安裝屏蔽門之后,能夠提高城市形象,形成區位差,擴大城市對周圍區域的影響。
綜上所述,屏蔽門能夠給地鐵車站增加安全性、降低能耗、減少噪音、提高城市形象等優點,這些是屏蔽門系統的積極影響。但是,安裝屏蔽門增加資金壓力也是不容忽略的。在目前的情況下,不是所有的車站都適合安裝屏蔽門。各地在考慮安裝屏蔽門時,要對不同的線路與車站進行定位,以確定是否安裝屏蔽門或安裝那種類型的屏蔽門。屏蔽門系統至今未被廣泛應用的重要原因之一,是由于它的投資巨大,增加了軌道交通的成本。因此搞好屏蔽門的開發,實現屏蔽門系統國產化,降低造價,才能使屏蔽門具有更加廣泛的應用前景。
參 考 文 獻
1 蔣玉琨. 東京地鐵南北線的站臺屏蔽門系統. 地鐵與輕軌,1994 , (1)
2 劉承東. 屏蔽門系統在地鐵中的應用. 城市軌道交通研究,2000 , (1)
3 胡維擷. 深圳地鐵一期工程環控系統制式研究. 地下工程與隧道,1998 , (4)
4 胡維擷. 地鐵站臺屏蔽門系統述評. 地下工程與隧道,1997 , (4)
5 朱穎心. 地鐵系統環控方案分析. 地鐵與輕軌,1991(1)
