深圳地鐵一期工程自動扶梯及電梯設(shè)計工學論文
摘要:介紹深圳地鐵一期工程自動扶梯、電梯工藝設(shè)計及在國內(nèi)地鐵工程中首次選用的變頻調(diào)速自動扶梯及無機房垂直電梯的技術(shù)參數(shù),并對設(shè)計過程中暴露出的一些問題進行深入分析和總結(jié),提出提高設(shè)計質(zhì)量和水平的體會和建議。
關(guān)鍵詞:地鐵;自動扶梯;電梯;工程設(shè)計
1工程概況
深圳地鐵一期工程由規(guī)劃的1號線東段(羅湖站—僑城東站)、西延段(華僑城—世界之窗)和4號線南段(皇崗站—少年宮站)組成,線路全長21.831雙正線公里,共設(shè)車站20座,乘客可在會展中心站進行1、4號線換乘,竹子林設(shè)有車輛段及綜合維修基地和控制中心1處。
自動扶梯及電梯是乘客進出地鐵車站的重要工具,是反映地鐵車站服務質(zhì)量和水平的主要標志之一。深圳地鐵一期工程車站及車輛段控制中心共設(shè)自動扶梯216部,垂直電梯51部。設(shè)備技術(shù)水平先進,產(chǎn)品成熟、安全、可靠,國產(chǎn)化率達100%,符合國家關(guān)于城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化的方針政策。
2技術(shù)標準、主要設(shè)計原則
2.1 設(shè)計遵循標準
(1)《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》(GB50157—92);(2)《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范》(GB16899—1997);(3)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》(GB7588—1995)。
2.2 主要設(shè)計原則
(1)自動扶梯
站廳層與站臺層之間,根據(jù)各站客流不同分設(shè)上、下行自動扶梯:重要車站(即裝修標準為一級的車站)站臺至站廳均設(shè)置上、下行自動扶梯;對于非重要車站或預測遠期客流量不大的車站(且高差<5m時),以步行樓梯代替下行自動扶梯。
車站出入口均設(shè)自動扶梯。重要車站所有出入口不受提升高度限制均設(shè)上、下行自動扶梯;非重要車站,出入口總提升高度>10m設(shè)上下行自動扶梯,否則只設(shè)上行自動扶梯。
出入口自動扶梯桁架下部至結(jié)構(gòu)底板的距離按制造商要求留設(shè),且不小于《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》(GB50157—92)規(guī)定的500mm。
自動扶梯工作點至前方障礙物或檢票口的距離不小于8.5m。
出入口按非露天設(shè)計,防止自動扶梯被雨淋、日曬及沙塵污染,同時要便于管理,能有效防止設(shè)備被人破壞。
(2)垂直電梯
全部車站按無障礙設(shè)計,設(shè)置殘疾人垂直電梯,地面至站廳之間設(shè)1部;站廳至站臺之間,島式站臺設(shè)1部,側(cè)式站臺設(shè)2部。
站廳至站臺垂直電梯設(shè)于付費區(qū)內(nèi),地面至站廳垂直電梯井道與出入口相結(jié)合設(shè)計,出地面部分井道及候梯廳與周圍建筑規(guī)劃相協(xié)調(diào),造型美觀且方便管理。
為增加站廳站臺通透性,在羅湖、會展中心、皇崗及西延段華僑城、世界之窗共5個車站內(nèi)設(shè)玻璃井道、玻璃轎箱的透明電梯。
3設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)和構(gòu)造特點
3.1 自動扶梯
深圳地鐵一期工程選用的自動扶梯,驅(qū)動主機為內(nèi)置式(驅(qū)動機放入上端部桁架內(nèi))的重載荷公共交通型扶梯。其主要技術(shù)參數(shù)如下。
(1)額定運行速度 0.65m/s;
(2)節(jié)能速度 0.13m/s(當無人使用自動扶梯時的運行速度);
(3)傾斜角度 30°;
(4)名義寬度 1000mm;
(5)理論輸送能力 11700人/h;
(6)梯級尺寸 符合GB16899—1997中的規(guī)定;
(7)水平梯級 上端四級,下端三級,導向行程段距離應至少為1.2m;
(8)上下導軌轉(zhuǎn)彎半徑 提升高度H≤15m:上轉(zhuǎn)彎半徑≥2700mm;下轉(zhuǎn)彎半徑≥2000mm;
提升高度H>15m:上轉(zhuǎn)彎半徑≥3600mm;下轉(zhuǎn)彎半徑≥2000mm。
(9)中間支撐數(shù)量
提升高度 中間支撐數(shù)量
H<6m 0
6m≤H<10m 1
H≥10m 2
自動扶梯設(shè)備主要由桁架、梯路系統(tǒng)、扶手帶、主機及驅(qū)動機構(gòu)、電氣控制及安全裝置幾部分組成。深圳地鐵一期工程自動扶梯設(shè)備主要構(gòu)造特點如下。
(1)變頻節(jié)能裝置
為節(jié)約能源,減少機械磨損,自動扶梯驅(qū)動控制系統(tǒng)通過變頻器來實現(xiàn)額定速度與節(jié)能速度的互相轉(zhuǎn)換。即扶梯設(shè)備的正常額定速度為0.65m/s,如果感應裝置檢測出持續(xù)一段時間沒有乘客使用扶梯,則自動調(diào)整改變電機的供電頻率使扶梯的運行速度降為0.13m/s,當有乘客重新走近扶梯時,運行速度又會即刻調(diào)整為0.65m/s。
�、僬九_至站廳層的自動扶梯采用其變頻器與控制柜外置于在站臺上扶梯桁架下封閉的三角房內(nèi);出入口的自動扶梯采用變頻器與控制柜內(nèi)置于扶梯上水平端桁架內(nèi)的形式。
�、谧詣臃鎏萑肟趦蓚�(cè)設(shè)光電式感應裝置或機械式傳感裝置,該裝置應保證在乘客踏上水平梯級之前,扶梯速度可從節(jié)能速度調(diào)整到額定速度。
(2)驅(qū)動主機
驅(qū)動主機(電機、變速箱及主傳動機構(gòu))的壽命在如下載荷條件下能滿足每天20h連續(xù)運行、20年內(nèi)無需大修和更換的要求。載荷條件為在任何3h的間隔內(nèi),持續(xù)重載時間不少于1h,其載荷應達到100%的制動載荷。
(3)桁架
撓度 負載為5000N/m2時,桁架支座間最大撓度≤桁架支撐水平距離的1/1500。
表面處理 桁架段(包括焊在上面的機器底座和桁架底板等)整體熱鍍鋅,鍍鋅層厚度滿足40年防銹壽命。
(4)梯級鏈及導軌
梯級鏈安全系數(shù)應≥8。梯級鏈滾輪置于鏈板外側(cè),更換滾輪時,不需要解體鏈條的任一部分。導軌及支架表面熱鍍鋅或熱噴鋅,鍍鋅層厚度應≥25μm。
3.2垂直電梯
深圳地鐵一期工程車站及控制中心辦公樓垂直電梯選用天津奧的斯電梯有限公司提供的Gen2型無機房電梯。無機房電梯由于徹底取消了機房,而且節(jié)省電能、有利環(huán)保,所以非常適合在地鐵車站內(nèi)使用。其主要技術(shù)參數(shù)為:額定載重1000kg;額定速度1.0m/s。
Gen2型無機房電梯是奧的斯公司于2000年在國內(nèi)推出的新產(chǎn)品,其突出技術(shù)特點如下:
(1)采用扁平包層復合鋼帶取代普通電梯的鋼絲繩來傳遞曳引力;
(2)采用永磁同步電動機、盤形制動器構(gòu)成緊湊小巧的無齒輪曳引機,并將其置于井道頂部的鋼結(jié)構(gòu)橫梁上,從而取消普通曳引電梯上置機房;
(3)頂層廳門一側(cè)設(shè)緊急及檢修控制柜,方便維修人員迅速有效地操控及維修電梯。
4自動扶梯及電梯系統(tǒng)設(shè)計
4.1 運營管理模式
自動扶梯及電梯設(shè)備是車站設(shè)備管理的重點之一,一期工程車站自動扶梯及電梯遵循“無人值守,自動監(jiān)視”的原則進行管理。即:
車站均不設(shè)專職工作人員,只在每天運營開始前和結(jié)束后,由值班工作人員在現(xiàn)場進行啟動與關(guān)停。
正常條件下自動扶梯及電梯均采用就地控制方式。同時,自動扶梯及電梯的運行狀況由車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS)進行監(jiān)視并將運行狀態(tài)信息傳輸?shù)娇刂浦行?但車站EMCS系統(tǒng)不控制自動扶梯及電梯的`運行。
緊急或災害情況下,車控室值班工作人員可通過車控室緊急停止按鈕使全站自動扶梯停止運行,作為固定樓梯疏散乘客。同時,車控室值班人員可通過防災報警控制臺上的電梯消防迫降功能按鈕,使站內(nèi)垂直電梯即刻運行到基站(站廳層/出入口地面)后停止運行,同時不再響應轎箱指令和層站召喚。
根據(jù)設(shè)備招標合同,深圳地鐵一期工程正式投入運營后5年內(nèi)自動扶梯及電梯設(shè)備的日常維修保養(yǎng)工作由設(shè)備制造商完成,地鐵不設(shè)相應的維修設(shè)施。5年期滿后地鐵公司與設(shè)備制造商雙方重新協(xié)商確定維修保養(yǎng)方式。
4.2相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)接口設(shè)計
(1)技術(shù)接口項目及內(nèi)容
�、偻两ń涌� 土建結(jié)構(gòu)中的預留孔洞、開槽、預埋件、吊鉤、支撐基礎(chǔ)以及站臺層的三角機房按電扶梯設(shè)備土建參數(shù)圖要求進行設(shè)計,以滿足設(shè)備安裝基本要求。
�、谘b修接口 自動扶梯及電梯設(shè)備安裝就位后,設(shè)備周圍地面、墻面及吊頂需進行裝修處理,但不能影響設(shè)備日后正常運轉(zhuǎn)。
�、蹌恿φ彰鹘涌� 動力照明設(shè)計需按設(shè)備電源要求、額定功率以及滿載電流和起動電流選配每臺設(shè)備的就地配電箱。
�、茉O(shè)備監(jiān)控(EMCS)接口 設(shè)備制造商在自動扶梯及電梯的控制柜內(nèi)提供向EMCS系統(tǒng)傳輸信息的RS422/RS485通信接口,EMCS系統(tǒng)將自動扶梯及電梯設(shè)備的運行狀態(tài)及設(shè)備運行的各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囌究刂剖壹翱刂浦行牡腅MCS設(shè)備監(jiān)控顯示器。EMCS系統(tǒng)承包商則需根據(jù)上述要求敷設(shè)每臺設(shè)備與車站綜合控制室之間的控制線纜并配設(shè)與上述通信接口配套的終端分線盒。車站綜合控制室與控制中心間的控制線纜由EMCS系統(tǒng)負責敷設(shè)。
⑤防災報警(FAS)接口 站內(nèi)自動扶梯下三角房內(nèi)設(shè)有煙感探測器。車控室FAS控制臺上設(shè)垂直電梯消防迫降功能按鈕,該按鈕與電梯井道上層廳門附近的控制柜聯(lián)接。
⑥自動扶梯緊急停止按鈕設(shè)置及接口 車控室內(nèi)設(shè)緊急停止按鈕能使全站自動扶梯在緊急情況下全部停止運行。自動扶梯控制柜到車控室按鈕間電纜預埋管由動力照明承包商負責,按鈕及布線則由電扶梯設(shè)備制造商負責。
�、吲潘O(shè)施接口 車站出入口自動扶梯下端基坑預埋排水管匯入旁邊集水井后機排處理。垂直電梯井道底坑內(nèi)預埋排水管。站臺至站廳垂直電梯底坑內(nèi)積水可自然排入車站集水井。出入口垂直電梯底坑內(nèi)積水可通過排水管匯入附近扶梯下基坑附近集水井而后機排處理。
�、嗤L設(shè)施接口 車站站臺～站廳自動扶梯下部三角機房內(nèi)通風百葉窗、換氣扇等設(shè)施由環(huán)控通風專業(yè)負責完成。
(2)接口控制要點
�、僭O(shè)備與土建接口是設(shè)備安裝的最基本要求,其中自動扶梯上下水平段土建開孔跨距是關(guān)鍵尺寸,必須保證;另外,自動扶梯頂部吊鉤或吊裝孔是設(shè)備吊裝就位的必要條件,且受力荷載較大,如果發(fā)生遺漏,則施工補救處理非常困難,設(shè)計及施工單位均應注意。
②設(shè)備與FAS、EMCS系統(tǒng)的接口類型及相關(guān)參數(shù)在設(shè)計聯(lián)絡后完成后必須明確。自動扶梯及電梯設(shè)備供貨商與FAS、EMCS系統(tǒng)供貨商對通信協(xié)議、控制電纜規(guī)格及電壓參數(shù)的要求等均應一致,才能保證設(shè)備順利安裝調(diào)試。
�、蹖I(yè)間設(shè)計接口界面劃分與對應設(shè)備承包商或安裝商間的工程范圍接口界面劃分應協(xié)調(diào)一致,避免施工過程中推諉扯皮現(xiàn)象的發(fā)生。
5體會與建議
深圳地鐵一期工程自動扶梯及電梯的設(shè)計以方便乘客,為乘客提供安全、快捷、舒適的服務為目標,在高新技術(shù)產(chǎn)品應用方面進行了有益的探索和嘗試,自動扶梯及電梯設(shè)備總體技術(shù)水平、設(shè)置標準等均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
在總結(jié)經(jīng)驗的同時,也從設(shè)計者的角度審視一期工程自動扶梯及垂直電梯的設(shè)計及施工,發(fā)現(xiàn)一些問題仍值得思考,也值得在今后的設(shè)計中研究改進。
(1)自動扶梯與步行樓梯傾角協(xié)調(diào)問題
自動扶梯傾角30°與步行樓梯傾角26.7°存在剪刀差,在1組樓扶梯并列布置且提升高度較大情況下解決兩側(cè)踏步面高差巨大的問題值得進一步研究。
(2)車站出入口自動扶梯及電梯防雨措施
由于南方地區(qū)夏季多雨,且時常受臺風影響,在考慮正常防淹措施之外,出入口截水溝設(shè)于出入口地面的效果要好于設(shè)在出入口通道內(nèi)。另外,地面電梯廳應充分考慮防雨措施,避免廳門處淋雨造成井道積水導致設(shè)備運行受影響。
(3)車站裝修設(shè)計問題
車站裝修設(shè)計應盡可能與土建設(shè)計同步進行,一期工程自動扶梯及電梯設(shè)備安裝過程中多次發(fā)生土建設(shè)計預留裝修條件與裝修設(shè)計方案不協(xié)調(diào)影響設(shè)備安裝的情況。表現(xiàn)在:站臺到站廳自動扶梯下三角機房的隔墻裝修問題,土建預留裝修層厚度無法滿足龍骨及搪瓷鋼板安裝要求;車站出入口通道內(nèi)自動扶梯設(shè)備與側(cè)墻間隙偏小,無法滿足墻面裝修要求;個別車站自動扶梯傾斜端踏面上部裝修后凈空高度不滿足安全規(guī)范要求等。
所以,裝修設(shè)計標準或主要原則須在土建施工設(shè)計開展之前研究確定。
(4)車站垂直電梯通信功能一期
工程車站垂直電梯具備設(shè)備監(jiān)控、轎箱內(nèi)外對講等功能,從緊急情況下安全角度出發(fā)需進一步配套增設(shè)轎箱內(nèi)乘客與車控室、轎箱緊急操控箱三方對講通話功能及設(shè)施。
(5)車站自動扶梯緊急情況下控制方式
一期工程車站車控室內(nèi)設(shè)有自動扶梯緊急停止按鈕,在緊急情況下可使車站全部自動扶梯停止運行。調(diào)查發(fā)現(xiàn),由于存在不安全因素,廣州、香港地鐵車站該緊急按鈕幾乎從未使用。因此,該運營管理及控制方式值得進一步研究改進。
(6)自動扶梯及電梯設(shè)備的電視監(jiān)視功能
深圳地鐵一期工程自動扶梯及電梯設(shè)備未配套電視監(jiān)視系統(tǒng),從應對緊急突發(fā)事件和方便運營管理角度出發(fā),電視監(jiān)視系統(tǒng)應進一步完善。
參考文獻:
�。�1］GB50157—92，地下鐵道設(shè)計規(guī)范［S］.
�。�2］GB16899—1997，電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.
�。�3］GB7588—1995，電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.
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