Станция метро — это машина для безопасного перемещения людей при очень высокой плотности, и два её наиболее критичных для безопасности приводных элемента находятся у края платформы и на границе оплаченной зоны: платформенные раздвижные двери (Platform Screen Doors, PSD), включая платформенные ворота полной и половинной высоты, а также створчатые, раздвижные и скоростные турникеты автоматического контроля оплаты проезда (Automatic Fare Collection, AFC), управляющие входом и выходом. В настоящей статье объясняются принцип работы и нагрузка по питанию/батарее обоих видов оборудования, исходя из главенствующего над каждым проектным решением принципа безопасности людей: в чрезвычайной ситуации эти барьеры не должны запирать людей. Платформенные барьерные системы охватывает стандарт ISO 18298 (Железнодорожные применения. Платформенные барьерные системы, разработанный на основе европейного prEN 17168); он распространяется на неподвижную конструкцию, пассажирские раздвижные двери, аварийные двери, двери доступа машиниста и торцевые двери платформы и определяет устройство аварийной эвакуации для ручного открытия со стороны пути. Собственные бортовые двери поезда охватывает EN 14752, требующий устройства аварийной эвакуации на каждой пассажирской двери. Турникеты AFC следуют стандартам бесконтактных билетов, таким как ISO/IEC 14443, и нормам безопасности людей на станции, требующим гарантированного разблокирования при отказе. В статье показано, как нормальная работа — повторяющиеся, с большим числом циклов моторизованные открытия и закрытия, управляемые станционными контроллерами и системой обнаружения препятствий, — питается от станционной сети, тогда как полное отключение станции вызывает детерминированную реакцию: механические отказоустойчивые механизмы пружиной или освобождением открывают барьеры, а небольшие герметичные батарейные модули питают заданное число управляемых циклов дверей, логику аварийной эвакуации, индикаторы и, на турникетах, завершение или безопасное снятие текущей транзакции и журнала аудита. Формируется характерная нагрузка батареи — долгое дежурство в режиме ожидания, редкое, но обязательное короткое сильноточное срабатывание двери или створки и гарантированный переход в безопасное состояние, — и объясняется, почему герметичный никель-металлгидрид хорошо подходит для этих небольших распределённых модулей со слабым обслуживанием в условиях станции.
Система платформенных дверей — это ряд неподвижных панелей и приводных блоков раздвижных дверей, выровненных по дверям поезда, под управлением станционного контроллера PSD, который получает положение остановки поезда и команды дверям, управляет обнаружением препятствий и передаёт состояние в сигнализацию и SCADA. Каждый дверной блок имеет моторный привод, контроллер, запирание и обнаружение, а также локальные индикаторы; системы полной высоты герметизируют платформу от путевой среды, а ворота половинной высоты обеспечивают безопасность края на старых или вентилируемых платформах.
Нормальная работа — это сильноточная в смысле числа циклов моторная нагрузка умеренной мощности: на каждой остановке десятки дверей синхронно с поездом открываются и закрываются, а повторные открытия по обнаружению препятствия добавляют частичные циклы. ISO 18298 управляет специфическими для барьерных систем рисками безопасности — зазором между поездом и платформой, защемлением и аварийной эвакуацией, — и задаёт аварийные двери и устройство эвакуации со стороны пути. Система питания должна поддерживать и повторяющуюся рабочую нагрузку, и отдельно — аварийное поведение.
Главное требование состоит в том, что потеря питания никогда не должна запирать пассажиров со стороны пути или блокировать эвакуацию. ISO 18298 предусматривает аварийные двери и ручные устройства аварийной эвакуации, приводимые в действие со стороны пути, а EN 14752 требует устройство эвакуации на каждой двери поезда. На уровне станции конструкции PSD и турникетов сочетают механические отказоустойчивые элементы — механизмы с пружинным прижимом или освобождением под действием тяжести, выбиваемые аварийные панели — с электрическим управлением, чтобы в зависимости от концепции безопасности станции двери автоматически открывались или могли быть открыты толчком с заданным усилием при потере питания.
Промышленные конструкции PSD включают аварийную батарейную батарею, которая при полной потере станционного питания снабжает контроллеры и приводы дверей в течение нескольких полных циклов открытия/закрытия или удерживает заданную конфигурацию эвакуации наряду с подпружиненными выбиваемыми панелями. Турникеты AFC обычно сконструированы так, что створка или барьер при отключении питания убирается (механически или с помощью небольшой батареи/конденсатора), открывая путь эвакуации; нормы безопасности людей во многих юрисдикциях требуют, чтобы выходные турникеты на обозначенных маршрутах открывались в течение нескольких секунд после сигнала пожарной тревоги или потери сети и оставались открытыми. Таким образом, роль батареи — не работать на станцию бесконечно, а сделать безопасный переход надёжным и управляемым.
Турникет AFC — это автономный блок доступа: бесконтактный считыватель (ISO/IEC 14443 для карт и телефонных кошельков, часто в системах на базе Calypso или MIFARE), контроллер и обращённые к пассажиру индикаторы, инфракрасные датчики антипрохода и антизащемления, а также одна или две моторизованные створки, раздвижные барьеры или крылья скоростного турникета, как правило, на шине безопасного напряжения 24 В с устройством защитного отключения. Пропускная способность в часы пик может достигать нескольких десятков пассажиров в минуту на одну полосу.
Его аварийная задача коротка и решительна. При потере сети турникет должен освободить барьер для эвакуации (механическое отказоустойчивое открытие либо локальная батарея/конденсатор, убирающие крыло), завершить или безопасно отменить текущую транзакцию и сохранить журнал аудита и данные о тарифе, чтобы выручка и записи входа/выхода не повредились. Небольшой герметичный резервный модуль даёт энергию «последнего вздоха» для этих управляемых действий и для периода ограниченной работы или индикации; это применение с высокой надёжностью, низким энергопотреблением и долгим ожиданием, а не тяговая нагрузка.
Во всём оборудовании PSD и AFC батарея видит один и тот же фундаментальный профиль: месяцы или годы холостого поддерживающего ожидания в полной готовности, редко прерываемые чрезвычайной ситуацией, которая требует короткого сильноточного гарантированного действия — привести в движение дверь или створку, удержать логическую шину, записать журнал, — после чего следует возврат к заряду. Первый анимированный рисунок прослеживает эту нагрузку, противопоставляя повторяющуюся станционную рабочую нагрузку редкому аварийному импульсу и последующему удержанию безопасного состояния.
Этот профиль наказывает электрохимические системы, которые саморазряжаются, требуют регламентного обслуживания или внезапно отказывают после долгого простоя, и благоприятствует герметичным элементам с очень хорошим сохранением заряда, плоской характеристикой напряжения для предсказуемой работы мотора и логики, достаточным кратковременным импульсным током и без обслуживания жидкостью в шкафах, распределённых вдоль платформы или вестибюля. Среда станции — тепло под платформой, перепады температуры в вестибюле, пыль и вибрация от проходящих поездов — добавляет требования по снижению номинала (derating) и к оболочке, которые вторая статья рассматривает при dimensioning и выборе.
Герметичный никель-металлгидрид хорошо подходит для небольших распределённых резервных модулей в локальных шкафах управления PSD и в стойках турникетов AFC: он герметичен без доливки электролита, не содержит кадмия, терпим к неглубокому разряду и долгому поддерживающему заряду, которые влечёт аварийный резерв, способен давать полезный импульсный ток при умеренно низких температурах на неотапливаемых станциях и проще в транспортировке и утилизации, чем некоторые альтернативы. Варианты с низким саморазрядом сохраняют готовность в течение долгих интервалов между проверками.
Это не источник энергии для большого станционного ИБП и для обычных приводов дверей с большим числом циклов — они остаются запитанными от сети со своим бесперебойным питанием, — но это отличное решение для локального, связанного с безопасностью «последнего метра» питания, который гарантирует управляемое отказоустойчивое действие и защищает данные. Следующая статья выполняет dimensioning этих модулей, задаёт архитектуру зарядного устройства и супервизии и сравнивает NiMH со свинцово-кислотными, литиевыми и конденсаторными/механическими альтернативами.
Сводное требование — это герметичные батарейные модули с минимальным обслуживанием, рассчитанные на выдачу заданного числа аварийных циклов дверей или створок и заданное удержание безопасного состояния на конец срока службы и при предельных температурах станции, с импульсным током, достаточным, чтобы избежать остановки мотора или просадки логики, встроенные в механические отказоустойчивые конструкции, которые остаются безопасными, даже если сама батарея исчерпана. Супервизия должна протоколировать каждое аварийное действие и подтверждать готовность периодическими самопроверками.
Последующие статьи превращают это в аппаратуру и доказательства: вторая выполняет dimensioning батарейных блоков и выбирает химическую систему для контроллеров PSD и турникетов AFC, а третья описывает кампанию квалификации — функциональную безопасность по ISO 18298 и EN 14752, станционную ЭМС, экологические и циклические испытания, а также досье батареи по IEC 61951-2 / IEC 62133-2 / UN 38.3, которого требуют транспортное управление или системный интегратор.
Weijiang Power разрабатывает и производит герметичные никель-металлгидридные элементы и согласованные промышленные батарейные блоки для удалённого, автономного и связанного с безопасностью оборудования и поддерживает партнёров OEM данными о характеристиках по IEC 61951-2, доказательствами безопасности по IEC 62133-2, характеризацией импульсной нагрузки, испытаниями в широком диапазоне температур и совместной валидацией зарядного устройства и блока. Сообщите нам ваш рабочий цикл, пиковый ток, температурный диапазон, целевую автономность и стандарты, которым должно соответствовать изделие, и наши инженеры зададут комбинацию элемента и блока, защищающую время работы, надёжность и срок службы. Обзор линейки — на странице продукции.
