城市轨道交通屏蔽门系统的适用性分析
摘 要 通过对国外轨道交通屏蔽门系统的应用情况进行分析比较,从安全、经济、环保、形象等几个角度综述了屏蔽门系统的各种功效;并结合我国的具体情况提出了屏蔽门系统适用性的一些建议和看法。关键词 轨道交通,屏蔽门,适用性
屏蔽门系统是20 世纪80 年代出现的一种先进装置,它设置于地铁站台边缘,将列车与地铁站台候车室(厅) 隔离开来,在列车到达和出发时可自动开启和关闭。地铁屏蔽门的安装能为乘客营造一个安全、舒适的候车环境。我国广州地铁和深圳地铁即将安装屏蔽门系统,上海市也将在个别车站进行试点安装。站台屏蔽门作为一种新事物出现, 必然有其优点;但屏蔽门系统能否在我国城市轨道交通系统行业内推广应用,还需根据具体情况做深入研究。
1 屏蔽门系统概述
从目前各国设置的屏蔽门系统来看,主要有两种类型。第一类屏蔽门是一道自上而下的玻璃隔墙和活动门,沿着车站站台边缘和两端头设置,把站台乘客候车区与列车进站停靠区域分隔开(见图1) 。这种屏蔽门系统的主要功能是增加安全性、节约能耗以及加强环境保护。
第二类屏蔽门系统是一道上不封顶的玻璃隔墙和活动门(图2a) 或不锈钢篱笆门(图2b) ,其安装位置与第一种方式基本相同, 造价比第一种要低。日本东京地铁南北线[ 1 ] 和东京多摩线就安装有这种类型的屏蔽门(见图2) 。这种类型的屏蔽门系统比第一种类型屏蔽门相对简单,高度比第一种屏蔽门低矮,空气可以通过屏蔽门上部流通。因新技术应用此它相对第一种屏蔽门来说,主要起了一种隔离作用,提高了站台候车乘客的安全,从此意义上说可以称其为“ 安全门”。不过它同时也还能起到一定的降噪作用,象东京南北线上的屏蔽门约可降低噪声10 dB (A) 。
a 东京南北线屏蔽门 b 东京多摩线屏蔽门
图2 第二类屏蔽门
2 典型的屏蔽门系统案例分析(1) 新加坡
1988 年,世界地铁第一套屏蔽门系统安装于新加坡地铁NEL 线,距今已有14 年历史。新加坡在安装屏蔽门系统时主要考虑经济因素与安全因素。在具体设计中主要考虑了以下几点: ① 新加坡常年气候炎热,故空调运行费用在地铁运行成本中占有较大比重;为了节省能源,提高地铁运营的经济效益,设置了气动控制系统,外观上较少追求美观。② 充分考虑了乘客乘车的安全性。③ 为了满足地铁正常运营的需要,要求屏蔽门系统必须具备良好的运行可靠性。从其使用情况看是成功的,既保证了较高的可靠性,又满足了地铁的运营需要, [ 2 ] 同时空调节能率达到50 % 左右。
(2) 欧洲
在新加坡地铁第一个装设了屏蔽门后,欧洲出于增加乘客安全的考虑也在一些地铁车站安装了屏蔽门。由于在列车与站台间安装了屏蔽门,将乘客与列车隔开,有效防止了乘客有意或无意跌入轨道,大大减少了乘客被列车撞伤的危险性。
(3) 日本
在保证乘客安全的前提下,为了降低地铁的运营管理成本,日本在东京地铁南北线上安装了第二类屏蔽门(见图2a) 。在日本东京地铁南北线上, 站台几乎都设在400～500 m 半径的曲线上,车辆远期编组是8 辆(初期4 辆),每节车辆长度20 m , 列车长度为160 m 。这样,不论通过安装镜子还是采用工业电视的手段,从车头或车尾都无法看到列车全长;如采用站务人员人工监视列车的方法就必须增加车站的接车人员。设置了屏蔽门之后,一般情况下只需司机一人操作就可保证安全,站台上无需站务人员接发列车,进行监视,从而减少了站台上的工作人员,大大地降低了地铁的管理成本。
3 屏蔽门系统的利弊分析
3. 1 优点
(1) 安全性
地铁列车在隧道内运行时产生强烈的活塞效应,这样当列车进入站台时将会给站台候车的乘客带来被活塞风吹吸的危险。装设屏蔽门后,由于站台与隧道空间有屏蔽门隔离开来,只有当列车停靠站台,并且列车门与屏蔽门完全对正时,屏蔽门才同时打开,以便乘客上下车,从而避免了乘客探头张望和随车奔跑的现象,也避免了候车人员及物品跌落站台轨道的危险。另外,屏蔽门上还安装了探测各种障碍物的传感器,一旦有障碍物存在,传感器发出的信息将使屏蔽门再开闭机构动作,这样可有效地减少车门挟人、挟物的事故。
社会上还有些悲观人士,他们往往会选择大桥、地铁车站作为其结束生命的场所。安装屏蔽门之后,由于无法方便地进入隧道,他们没有了合适的自杀地点和方法,其中一些自杀倾向不是很严重的人,随着时间的推移,可能就会放弃轻生的念头。屏蔽门的安装既可保障站台内乘客安全候车,也能在一定程度上减少社会上的自杀现象。
(2) 节能
由于地下车站和区间隧道是长条形的地下建筑,除车站的出入口、通风亭和隧道洞口与室外沟通外,基本上与大气隔离,因此需要环控系统来保证乘客安全、舒适和确保设备使用寿命。设置第一种类型屏蔽门系统后,车站空间与列车运行空间完全隔开,避免了大量空调冷气进入隧道,减少了列车刹车时所散发出的热量进入候车区,并减少站台出入口由于列车活塞作用吸入大量新风所形成的冷负荷。这样首先是减少了冷量消耗,达到空调节能的目的,其次是减少空调设备容量,相应地减少了空调机房土建面积与投资。
对于常年需要空调系统进行环控的车站,采用第一种类型屏蔽门系统的车站与采用闭式系统的车站的节能效果是不一样的。其中:屏蔽门系统空调估算冷量10 370 kW , 仅为闭式系统估算冷量的36 % ; 环房机房面积较小,约1 000 m2/ 站; 相应降压变压所,环控电控室面积也可减少约215 m2/ 站; 而且全年环控运行能耗较小(约2 547 万kWh) ,仅 [3 ] [4 ] 为闭式系统的48 % 左右。
就节能来说,还需具体考虑一下地域情况。我国地域辽阔,各地在修建地铁时,各个车站采用的环控方案不尽相同。南方地区以广州为例,年平均气温和年最热平均气温都较高, 土壤温度全年为25 ℃,日夜温差小,四季变化不明显,因此单纯利用土壤畜冷以及通风排热是不可能的。与广州地理位置相似的还有香港和新加坡,都是全年通过空调来进行环控调节。在这些地区安装屏蔽门之后,将能够大量地减少能耗。我国北方地区,以北京为例,夏季日间气温可能高达35 ℃ 以上,但日夜温差大,有可能利用土壤的畜冷来克服白天的高温。因此在该地区可以不采用空调进行环控。在这些地区,安装屏蔽门系统对于节能就没有多大的帮助了。
中间地区的气候特点介于两地区之间。如上海地区,可以采用在5～10 月开空调进行环控这些地段的地铁车站安装屏蔽门系统后的节能效果介 [ 5 ] 于南方地区和北方地区之间。
(3) 降低人工成本
在有些乘客不多的车站,安装屏蔽门后,可以减少甚至不需要站台接车人员,这将减少地铁的日常运营管理费用。前面介绍的日本南北线安装屏蔽门就是出于此种考虑。日本由于人力资源成本较高,因此在一些地铁车站安装屏蔽门时,可以大大地节省人工成本。
如每个地铁车站按照两名接车人员、每名接车人员按月薪35 万日元计,而且公司负担的员工总费用支出是员工月薪的1. 25 倍,则一个安装屏蔽门的车站每年可以节约人工费用1 050 万日元。由此可见,通过屏蔽门的安装,可以大大地降低地铁的管理成本。我国目前的经济水平和日本相比还相去甚远, 公司员工的费用负担所占的比例比日本的低很多, 因此通过安装屏蔽门来降低公司的运营管理成本, 在几年甚至十几年内是不大可能的。
(4) 环保
列车行驶时会有噪声产生。安装屏蔽门系统之后,站台屏蔽门在站台和轨道之间形成一个物理屏障,可以大大降低地铁候车站厅中的噪声。对于安装第一种类型(封顶) 屏蔽门系统的地铁车站,能够降低约20～25 dB (A) 的噪声值;安装了图2a 中所示类型(上部不封顶) 屏蔽门的地铁车站,噪声值也能减少10～15 dB (A) 。这会给乘客提供一个更加舒适安静的候车环境。在那些利用活塞风通风的车站,活塞风经常把轨道上的垃圾和灰尘带至站台,设置屏蔽门后可将垃圾和灰尘拒之于屏蔽门外,使站台能保持一定的舒适度和清洁度。
(5) 城市形象
采用屏蔽门后,乘客们能够舒适、安全地候车, 直接感受到政府对市民的关心,增加市民对政府工作的信任与支持。此外,屏蔽门系统是一种新型装置,自动化程度高,能够增加乘客的安全感,对于塑造国际化大都市的形象也很有帮助。
3. 2 缺点
上面所说的都是安装屏蔽门后对完善地铁功能、提高性能上有积极作用的一面。然而安装屏蔽门后也会带来一些负面影响。
首先,屏蔽门系统的初期投资是相当昂贵的, 安装后还会增加维修费用。例如:目前香港地铁公司正在它的30 个车站的74 个站台上安装了屏蔽门系统,总投资达到20 亿港元,平均每个车站需要6 666. 7 万港元; 悉尼地铁的Wynyard 车站和Town Hall 车站共有14 个站台,安装屏蔽门初期投资需要1 310 万澳元,年维持费用约134 万澳元;我国的广州地铁, 光购买屏蔽门每个车站需人民币约862. 5 万元。另外, 由于增加了屏蔽门系统, 每年地铁车站的维修费用也相应增加了。
其次,在那些侧式站台上,安装了屏蔽门系统会使站台显得狭长。为满足乘客候车时心情舒适的要求,对这些站台还必须作特殊的装修处理,使站台显得明亮、宽敞些,这也会增加成本。第三,地铁隧道壁面上安装着广告灯箱,这有着很好的广告收入,但安装屏蔽门之后,虽然屏蔽门大都为透明玻璃,但仍会使广告效应下降,影响广告收入。
另外,由于屏蔽门系统只需要25～30 cm 的宽度,而在没有屏蔽门系统的车站,乘客候车的安全线距站台边缘的距离有50～60 cm , 因此地铁车站安装屏蔽门后不会影响车站的有效候车面积。
4 对我国轨道交通屏蔽门系统的思考
借鉴国外城市轨道交通站台屏蔽门系统的经验,对我国城市轨道交通屏蔽门系统的适用性,提出以下几点粗浅的建议:
(1) 就安全性来说,屏蔽门无疑会给轨道交通车站提供一个安全的候车环境,为了防范候车乘客跌入轨道、被列车夹伤,应该在轨道交通车站推广安装屏蔽门系统。
(2) 从轨道交通车站的空间形式上看,有的在地下、有的在地面、还有的在高架桥上。对不同位置的车站,是否安装屏蔽门也应当区别对待。在地面和高架上轨道交通车站的环控都采用开放式系统,再加上受空间的限制较小,安全性较好,因此在地面和高架上的轨道交通车站一般可暂时不考虑安装屏蔽门。
(3) 在那些常年需要空调进行环控的地铁车站,考虑屏蔽门系统初期安装及运营维修费用后, 确实能够降低轨道交通运营费用的车站应安装第一种(上部封顶) 类型的屏蔽门。
(4) 我国地域辽阔,各地轨道交通地下车站的环控方案不尽相同, 在南方城市安装屏蔽门能够节能,而对于北方城市这种情况就不大适用。北方(如北京市) 不宜设置第一种形式的屏蔽门,如果确有必要安装,可考虑选择第二种(上部不封顶) 类型的屏蔽门。
(5) 为塑造国际化大都市的形象,有必要在轨道交通车站内加装屏蔽门。轨道交通是一个城市对外的窗口之一,车站安装屏蔽门之后,能够提高城市形象,形成区位差,扩大城市对周围区域的影响。
综上所述,屏蔽门能够给地铁车站增加安全性、降低能耗、减少噪音、提高城市形象等优点,这些是屏蔽门系统的积极影响。但是,安装屏蔽门增加资金压力也是不容忽略的。在目前的情况下,不是所有的车站都适合安装屏蔽门。各地在考虑安装屏蔽门时,要对不同的线路与车站进行定位,以确定是否安装屏蔽门或安装那种类型的屏蔽门。屏蔽门系统至今未被广泛应用的重要原因之一,是由于它的投资巨大,增加了轨道交通的成本。因此搞好屏蔽门的开发,实现屏蔽门系统国产化,降低造价,才能使屏蔽门具有更加广泛的应用前景。
参 考 文 献
1 蒋玉琨. 东京地铁南北线的站台屏蔽门系统. 地铁与轻轨,1994 , (1)
2 刘承东. 屏蔽门系统在地铁中的应用. 城市轨道交通研究,2000 , (1)
3 胡维撷. 深圳地铁一期工程环控系统制式研究. 地下工程与隧道,1998 , (4)
4 胡维撷. 地铁站台屏蔽门系统述评. 地下工程与隧道,1997 , (4)
5 朱颖心. 地铁系统环控方案分析. 地铁与轻轨,1991(1)
