地鐵單洞單線區(qū)間雙扇防護(hù)密閉隔斷門的研制及應(yīng)用

張建偉， 崔艷斌， 賈彥明， 胡圣偉

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 廣東 廣州 510010)

0 引言

城市軌道交通工程的建設(shè)應(yīng)兼顧人民防空的需要[1]，其地下部分平時(shí)以交通運(yùn)營為主，戰(zhàn)時(shí)為人員轉(zhuǎn)移和物資運(yùn)輸?shù)陌踩ǖ?，地下車站也可作為緊急人員掩蔽部所使用。其關(guān)鍵部位及重要設(shè)施應(yīng)按照人民防空工程的要求進(jìn)行設(shè)防，以確保在擬定的核武器、常規(guī)武器、生化武器襲擊和襲擊后的城市次生災(zāi)害威脅下人員和設(shè)備的安全，提高整座城市的防空抗毀綜合防護(hù)能力[2]。

地鐵區(qū)間防護(hù)密閉隔斷門是地鐵人防工程中用于分隔防護(hù)單元的重要防護(hù)設(shè)備，以保證戰(zhàn)時(shí)某個(gè)防護(hù)單元喪失防護(hù)功能的情況下不影響其他防護(hù)單元防護(hù)功能的發(fā)揮。戰(zhàn)時(shí)區(qū)間隔斷門必須具有能夠雙向承受核武器、常規(guī)武器爆炸產(chǎn)生的沖擊波荷載的能力，避免沖擊波由已破壞的防護(hù)單元進(jìn)入另一個(gè)防護(hù)單元內(nèi)部而造成人員傷亡或設(shè)備的破壞；同時(shí)，一般安裝于車站站端隧道正線上的區(qū)間隔斷門，戰(zhàn)時(shí)在不斷開剛性接觸網(wǎng)的前提下，在關(guān)閉時(shí)還必須能夠保證接觸網(wǎng)處以及軌道鋼軌處的密閉性，以防止各種生化毒劑侵入防護(hù)單元內(nèi)。

目前，國內(nèi)常見的地鐵區(qū)間隔斷門大多是單扇或者大小門扇形式。其中，單扇形式的區(qū)間隔斷門常用于接觸軌授電的地鐵線路，也可應(yīng)用于剛性接觸網(wǎng)線路中，通過采用整體升降平移式鉸頁、上升降密封裝置和上活動(dòng)蓋板裝置等構(gòu)造設(shè)計(jì)[3]或者上、下活動(dòng)梁上下聯(lián)動(dòng)構(gòu)造設(shè)計(jì)[4-5]等方法實(shí)現(xiàn)不斷接觸網(wǎng)前提下剛性接觸網(wǎng)和軌道鋼軌的密閉；而大小門扇形式的隔斷門適用于剛性接觸網(wǎng)授電的地鐵線路，關(guān)門時(shí)不需斷開接觸網(wǎng)。上述2種形式的隔斷門存在明顯的不足是門扇尺寸較大，其門前要求的啟閉空間較大，一般其隔斷門防護(hù)段的長(zhǎng)度應(yīng)在門洞寬度基礎(chǔ)之上增加1.2 m或以上；當(dāng)部分車站土建條件受限時(shí)，隔斷門難以布置，增加了設(shè)計(jì)難度，甚至直接導(dǎo)致土建規(guī)模的擴(kuò)大和投資的增加；此外，單扇和大小門扇形式的區(qū)間隔斷門的門扇體積大、質(zhì)量大，不便于加工、運(yùn)輸和安裝，增加現(xiàn)場(chǎng)工作量，也不易保證安裝質(zhì)量。

因此，有必要研制一種新型的地鐵區(qū)間防護(hù)密閉隔斷門，使其既能平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換快捷，方便安全地完成剛性接觸網(wǎng)和軌道的密封，滿足人防設(shè)防要求； 又能減小隔斷門防護(hù)段的空間，降低隔斷門的加工、運(yùn)輸和安裝工作量。這是國內(nèi)大量地鐵工程建設(shè)對(duì)區(qū)間隔斷門設(shè)備的新需求，也是區(qū)間隔斷門逐步更新發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于保障地鐵工程的平時(shí)建設(shè)，確保戰(zhàn)時(shí)發(fā)揮應(yīng)有的防護(hù)功能有著重要的意義。

1 需要解決的問題

1)為了減小隔斷門單個(gè)門扇的尺寸和門前的啟閉空間，隔斷門擬采用雙扇門的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而需要合理確定門扇的受力形式，研究門扇型鋼骨架和鎖頭的選型和布置，使得門扇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，抗力儲(chǔ)備大。

2)由于剛性接觸網(wǎng)匯流排形狀不規(guī)則，且平面上多采用正弦曲線或折線形布置，其相對(duì)線路中心線的位置并不是一個(gè)固定的值，存在1個(gè)幅值大小的偏差[6]。因此，戰(zhàn)時(shí)在不斷接觸網(wǎng)的前提下，需著重研究接觸網(wǎng)的密封問題，高效快捷地實(shí)現(xiàn)隔斷門的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。

3)部分車站隔斷門設(shè)置在線路曲線段或大縱坡的位置，曲線段門扇啟閉范圍存在軌道高差、大縱坡造成軸線方向上的高差等,因此，新型隔斷門需要適應(yīng)苛刻的線路條件，能保證門扇與道床平面的密封以及軌道側(cè)槽的密封。

2 總體方案

為了有效解決上述問題，廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合軍事科學(xué)院國防工程研究院組成項(xiàng)目組共同攻關(guān)，調(diào)研考察了國內(nèi)地鐵線路區(qū)間隔斷門的發(fā)展現(xiàn)狀和工程實(shí)例，通過學(xué)習(xí)和總結(jié)大小扇區(qū)間防護(hù)密閉隔斷門的設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終研制出新型的“地鐵單洞單線區(qū)間雙扇防護(hù)密閉隔斷門”。該隔斷門最顯著的特點(diǎn)是將大小門扇均分為2個(gè)相對(duì)較小的門扇，這樣每個(gè)門扇的橫向尺寸減小，門前要求的啟閉空間也減小，降低了對(duì)土建空間的要求，成功解決了地鐵正線人防段長(zhǎng)度受限條件下的設(shè)防難題；另外，門扇尺寸的減小，降低了每個(gè)門扇的質(zhì)量，既便于運(yùn)輸，又能減少現(xiàn)場(chǎng)的工作量，更利于保證設(shè)備的安裝質(zhì)量[7]。

雙扇防護(hù)密閉隔斷門主要由門扇、鋼門框、鉸頁機(jī)構(gòu)、閉鎖機(jī)構(gòu)、接觸網(wǎng)密封裝置、密封膠條、活門檻、軌道密封裝置、排水溝防護(hù)密閉閘板、安全裝置和電氣控制裝置等部件構(gòu)成，如圖1所示。

Fig. 1 General scheme of double-leaf airtight blast partition door for rigid catenary

3 結(jié)構(gòu)功能概述

雙扇隔斷門設(shè)計(jì)為上下受力門體結(jié)構(gòu)，門扇、門框可承受雙向沖擊波荷載。上下門框墻承受門扇傳遞的沖擊波荷載，為便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸安裝，門扇、門框均為分體式設(shè)計(jì)。閉鎖機(jī)構(gòu)安裝于門扇的腹腔內(nèi)，使得整樘設(shè)備外觀整潔、美觀。上下閉鎖座安裝在上下門框墻上，但下閉鎖座需平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)安裝，確保鎖座不侵入限界，保證列車行車安全。

為了實(shí)現(xiàn)雙扇隔斷門在關(guān)門時(shí)不斷開接觸網(wǎng)，在2個(gè)門扇上接觸網(wǎng)對(duì)應(yīng)位置處開出能避開接觸網(wǎng)的凹槽，接觸網(wǎng)從凹槽中穿過，凹槽的大小要滿足接觸網(wǎng)的左右拉出值和縱向傾斜坡度，此處需要設(shè)計(jì)新的接觸網(wǎng)密封裝置來滿足雙扇隔斷門特殊結(jié)構(gòu)形式下的接觸網(wǎng)密封要求。雙扇隔斷門底部采用活門檻密封梁進(jìn)行密封，密封梁的尺寸需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際軌道高差確定。軌道側(cè)槽處和排水溝分別采用軌道密封箱和排水溝閘板來實(shí)現(xiàn)防護(hù)密閉要求[8]。

雙扇隔斷門平時(shí)處于開啟狀態(tài)，每個(gè)門扇端頭設(shè)有千斤頂，千斤頂頂緊下方定位墩臺(tái)上的預(yù)埋鎖孔，既能支撐門扇防止其下垂，減輕鉸頁的負(fù)荷，又能鎖住門扇，防止其左右轉(zhuǎn)動(dòng)。由于區(qū)間隔斷門設(shè)在地鐵的運(yùn)行正線上，必須確保列車運(yùn)營絕對(duì)安全[9]，為此雙扇隔斷門設(shè)置了機(jī)械鎖、頂緊裝置、剛性拉桿和電信號(hào)4套安全保障措施。每套保障措施相互獨(dú)立有效，同時(shí)隔斷門的信號(hào)箱預(yù)留BAS接口，可將隔斷門的開關(guān)狀態(tài)接入車站BAS系統(tǒng)。

4 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 雙扇門體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該隔斷門采用雙門扇、上下受力的結(jié)構(gòu)形式。門扇設(shè)計(jì)為鋼梁板結(jié)構(gòu)，即采用型鋼組焊成井字梁骨架，內(nèi)外鋼板與之焊接成整體，以承受正反雙向沖擊波荷載。門扇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，抗力儲(chǔ)備大，能滿足5級(jí)人防抗力要求。由于閉鎖機(jī)構(gòu)藏于門扇腹腔內(nèi)，型鋼骨架的布置既要滿足抗力要求，也要合理地避開閉鎖機(jī)構(gòu)的影響空間，其中縱向型鋼通長(zhǎng)布置，為主受力構(gòu)件。

4.2 閉鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙扇隔斷門的閉鎖為聯(lián)動(dòng)閉鎖。該閉鎖關(guān)閉輕便快捷，1個(gè)手輪可帶動(dòng)1個(gè)門扇上的全部閉鎖頭同步動(dòng)作。隔斷門的閉鎖有2個(gè)作用: 1)迫使門扇貼緊門框，使門扇上的嵌壓板擠壓門框膠條槽內(nèi)的密封條，完成大部分密封任務(wù)； 2)承受門扇的沖擊波荷載。為了使鎖頭受力合理、門扇受力均勻，單個(gè)門扇上下分別布置2個(gè)鎖頭，鎖頭對(duì)稱布置且行程一致，鎖頭連桿的尺寸、角度、行程均進(jìn)行了精確的計(jì)算與校對(duì)。

下閉鎖座在平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)安裝，具體形式如圖2所示。用外側(cè)加強(qiáng)板將2塊槽鋼焊接到一起，外側(cè)加強(qiáng)板同時(shí)用于控制下閉鎖座的放置深度以及內(nèi)側(cè)加強(qiáng)板與閉鎖頭接觸受力。

(a) 下閉鎖座BIM模型

(b) 下閉鎖座平剖面圖

4.3 鉸頁設(shè)計(jì)

區(qū)間隔斷門設(shè)計(jì)為雙扇形式后，門扇尺寸減小，質(zhì)量隨之減小，因此采用制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、使用相對(duì)輕便的密閉分體式鉸頁。該鉸頁主要由鉸底座、承重支座、導(dǎo)向支座、平移支座、鉸鏈板、承重臂和承重軸等組成，如圖3所示。

(a) 主視圖 (b) 左視圖

圖3鉸頁設(shè)計(jì)

Fig. 3 Hinge design

由于鉸頁相對(duì)運(yùn)動(dòng)為全滾動(dòng)，且受拉處平移時(shí)為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)輕便靈活、開關(guān)門省力、門扇壓縮膠條時(shí)平移省力、門扇與鉸頁連接方便等特點(diǎn)。

4.4 剛性接觸網(wǎng)密封裝置設(shè)計(jì)

剛性接觸網(wǎng)密封裝置主要由換向器、仿形塊、箱體和手搖柄等構(gòu)件組成，如圖4所示。該裝置安裝在每個(gè)門扇的內(nèi)面板上的接觸網(wǎng)匯流排處，左右方向分別設(shè)置1個(gè)換向器，每個(gè)換向器伸出1個(gè)小連接軸通過其外面板，便于在外部操作。戰(zhàn)時(shí)先采用2塊半圓形仿形密封膠塊包裹住匯流排，兩側(cè)大密封膠塊采用內(nèi)凹半圓形，當(dāng)門扇關(guān)閉到位時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄來驅(qū)動(dòng)擠壓大密封膠塊，由此夾緊匯流排達(dá)到密封效果。

圖4 剛性接觸網(wǎng)密封裝置

4.5 活門檻和軌道密封箱設(shè)計(jì)

雙扇隔斷門下門框與軌頂標(biāo)高齊平，隔斷門門扇底部與下門框和軌頂?shù)目障恫捎没铋T檻密封措施。當(dāng)隔斷門位于線路的曲線段時(shí)，活門檻密封梁和下門框的尺寸均需要根據(jù)實(shí)際的軌道高差和門孔中心的偏移量來確定?；铋T檻密封梁上方和底部分別設(shè)有膠條槽道，且上方膠條槽道與左右門框膠條槽道緊密對(duì)接。平時(shí)活門檻放置在靠鉸頁的一側(cè)并固定牢靠，戰(zhàn)時(shí)通過活門檻密封梁與下門框的機(jī)械連接以及關(guān)門時(shí)門扇上嵌壓板對(duì)活門檻槽道內(nèi)的膠條的貼合擠壓，來完成隔斷門門扇底部與下門框和軌頂?shù)拿芊?，如圖5所示。

圖5 活門檻設(shè)計(jì)

在軌道位置設(shè)有軌道密封箱，密封箱內(nèi)包含絕緣阻燃的仿形膠塊、墊板和相應(yīng)的頂緊裝置，其中仿形膠塊可臨戰(zhàn)安裝，滿足軌道側(cè)槽的密封要求。密封箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，既能保持鋼軌與門框之間絕緣，又能方便平時(shí)鋼軌的更換。

4.6 門框、門扇中縫密封設(shè)計(jì)

雙扇隔斷門門框的上邊和左、右兩邊以及下方的活門檻密封梁上都裝有梯型密封膠條，門扇的四周在門框、活門檻密封膠條對(duì)應(yīng)位置設(shè)有嵌壓板。當(dāng)隔斷門關(guān)閉時(shí)，閉鎖使得門扇和門框緊密貼合，嵌壓板擠壓密封膠條，使密封膠條均勻壓縮，其最大壓縮量可達(dá)10 mm，密閉可靠，如圖6所示。

雙扇隔斷門中縫密封同樣采用上述嵌壓密封膠條的方法，如圖7所示。其中一側(cè)門扇在靠近中縫處設(shè)有膠條槽和嵌壓板，該嵌壓板預(yù)先擠壓膠條；在另一側(cè)門扇上設(shè)有嵌壓板，當(dāng)隔斷門關(guān)閉時(shí)，通過密封膠條的擠壓變形，達(dá)到2個(gè)門扇中縫密封的目的。

圖6 門扇與門框的密封設(shè)計(jì)

圖7 門扇中縫的密封設(shè)計(jì)

5 應(yīng)用及前景分析

“地鐵單洞單線區(qū)間雙扇防護(hù)密閉隔斷門”已成功應(yīng)用于濟(jì)南R1線和石家莊地鐵1號(hào)線2期的人防工程中，解決了部分車站苛刻土建條件下的人防設(shè)防難題，保障了工程進(jìn)度，達(dá)到設(shè)防的各項(xiàng)指標(biāo)。上述地鐵線路已通過了人防工程竣工驗(yàn)收，獲得各方好評(píng)，圖8為雙扇隔斷門在工廠的調(diào)試樣機(jī)。另外，相比單扇和大小門扇形式的隔斷門，通過分析和調(diào)整單個(gè)門扇的尺寸，可將雙扇隔斷門應(yīng)用于超寬尺寸的地鐵區(qū)間；而在接觸軌授電的地鐵線路中，對(duì)剛性接觸網(wǎng)授電區(qū)間雙扇隔斷門做適當(dāng)?shù)母脑欤∠佑|網(wǎng)密封裝置，即可滿足其使用要求。因此，“地鐵單洞單線區(qū)間雙扇防護(hù)密閉隔斷門”在地鐵人防工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖8 雙扇防護(hù)閉門隔斷門樣機(jī)

6 結(jié)論與討論

“地鐵單洞單線區(qū)間雙扇防護(hù)密閉隔斷門”構(gòu)造合理、功能完善、性能可靠，啟閉靈活，符合地鐵人防工程設(shè)防要求，成功解決了地鐵正線人防段長(zhǎng)度受限條件下的設(shè)防難題，在類似條件的工程中具有推廣應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，為地鐵人防工程建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支持和保障，具有顯著的戰(zhàn)備效益和經(jīng)濟(jì)效益。但該雙扇隔斷門在減少平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換工作量、零部件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化、活門檻對(duì)軌道大超高值適應(yīng)性等方面，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化。