地鐵區間新型人防設備設計要點

郭士博 徐 勝(中國建筑標準設計研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程師)

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地鐵區間新型人防設備設計要點

郭士博 徐 勝
(中國建筑標準設計研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程師)

摘 要經濟合理地實現城市軌道交通設計中的人防功能是地鐵設計的一個重要問題。為解決地鐵區間剛性接觸網不斷開條件下的人防設防問題,設計出新型區間單扇防護密閉隔斷門。新型設備同時有效地解決了線路曲線段、大坡段及大盾構區間施工段的人防設防問題。詳細介紹了新型設備的機構設計原理、工作性能及既有難題的解決方案,對其與既有設備的改進處進行對比,得出了新型設備的優越性與應用范圍。

關鍵詞地鐵;剛性接觸網;防護密閉隔斷門

Author′s address China Institute of Building Standard Design&Research,100048,Beijing,China

地鐵由于其位于地下的特性,根據有關法規規定在建設時必須兼顧人民防空的需要,并且在戰時應起到城市生命線的作用,在城市遭受核武器及常規武器打擊時起到人員隱蔽及戰時物資疏散的作用[2]。因此,有效地劃分地鐵線路空間,提高人防面積的利用效率就變的尤為重要。地鐵區間隔斷門作為相鄰人防單元之間的防護設備,對其的研制與開發有重要意義及實用價值[1]。

1　新型設備概述

目前地鐵列車最常用的是接觸網授電與第三軌授電2種供電方式,而從節省空間及地鐵空間綜合利用的角度考慮,位于軌道正上方的接觸網供電方式無論從施工便利性還是運營過程的安全性方面都有其獨具的優勢。目前,Π型匯流排剛性懸掛接觸網系統以其結構簡單、安裝維護方便、安全可靠、國產化率高的特點,在我國城市軌道交通行業獲得了普遍好評,目前在廣州、南京、杭州、成都、北京等城市地鐵得到廣泛應用[3]。

為滿足地鐵在戰時與平時功能間的迅速轉換,研制一款既能保證戰時各個人防空間之間密閉與隔斷性能,又能保證剛性接觸網在整個轉換過程中不受影響的區間隔斷門就變得尤為重要。本次研制的區間隔斷門不僅解決了實際項目中剛性接觸網左右及上下漂移過大造成的密封問題,而且與已有的同類設備相比有效地節約了設備本身所占用的空間,提高了對地鐵進行人防設防的經濟性與實用性,同時設備可以用于盾構施工的區間段,使得人防設計更加靈活高效[4-5]。

2　設備設計

2.1新型設備需要解決的問題

(1)位于軌道上方的架空剛性接觸網授電方式是一種新型的供電方式,為實現城市軌道交通平戰轉化的靈活快速,在人防設計時要求設備能夠實現在不斷開接觸網的前提下便捷地啟閉,同時應當確保運營的安全性。

(2)新型接觸網的匯流排為不規則的紡錘形結構,而且在供電專業設計過程中接觸網在左右方向會存在250 mm的偏差,因此如何在設備關閉時實現接觸網過軌處的密閉就成為在設計時必須解決的問題。

(3)傳統的區間隔斷門只能安裝在線路的直線段,且對線路的高差要求較為嚴格。因為安裝在曲線段及大縱坡位置處的區間隔斷門為實現戰時的密封功能對于門扇的上下活動梁必須有較大的升降行程,這也是本次設計中需要解決的問題。

(4)隨著近年來盾構施工截面尺寸的不斷提高,在大盾構施工條件下,一次成型的左右隧道不具備傳統區間隔斷設備的土建條件,因此開發一種能夠在薄弱隔墻條件下使用的防護設備就變的很有必要。

2.2門扇結構設計

單扇區間隔斷門采用拼裝鋼結構,閉鎖安裝在門扇內部,采用水平安裝,門扇內側安裝有能使上下活動梁同步升降的傳動機構,能保證門扇在開門動作完成后自動復位。螺栓千斤頂限位器安設在門扇腹腔內,在門扇開啟狀況下插入限位器支座中,起門扇定位支撐作用,以確保運營安全。

門扇的主體結構由主門扇與上下活動梁組成,為滿足接觸網專業的需求,主門扇應安裝在接觸網下方位置,且能夠在不影響接觸網正常工作的前提下正常啟閉。接觸網位置的密封由后背上密封梁實現,其中密封梁過接觸網位置為V型結構,可在升降過程中有效地避開剛性接觸網,而上密封梁的升降行程較大且能夠根據接觸網的實際位置進行升降調節,以滿足密封要求。下活動梁根據實際使用時區間隔斷門的具體位置對應不同的高差及過軌形狀進行重新設計,相對于已有的區間隔斷門主門扇、升降機構、上活動梁及接觸網滑動板等主體結構均不需要改變,圖紙設計的修改工作量大大減小[6]。

2.3門扇鎖定裝置設計

為實現戰時設備的工作性能,門扇內裝有左右水平伸縮的閉鎖機構,門框左框、右框上裝有閉鎖座梁,左右門框墻承受沖擊波荷載。轉動閉鎖機構可實現閉鎖的伸縮功能,可實現門扇的平移和關閉,反之亦然。為了保證防護密閉隔斷門能安裝在大盾構施工條件下兩隧道隔墻只有500 mm的場合且能正常使用,閉鎖梁的安裝寬度設計為250 mm,保證兩隧道隔墻最薄處還有250 mm,兩隧道隔墻相互不串通,從而大大提高了區間設計時的靈活性。

門扇關閉時,平移功能實現的機構見圖1。平移鉸頁包括下鉸頁座、平移座、平移頭等。平移座與平移頭之間在水平方向有一間隙ΔL,該間距即為門扇的設計平移量。通過閉鎖的作用,門扇即可向門框墻方向平移。平移座的滾柱槽和平移頭的滾柱接觸面有一致的坡度,從而能保證門扇在開門動作完成后能自動復位,保證在開門狀態時門扇幾何中心與平移鉸頁軸中心一致。

圖1　鉸頁平移機構

2.4剛性接觸網密封設計

剛性接觸網密封裝置由上活動梁、接觸網密封滑動板、接觸網密封橡膠、接觸網密封上壓板和接觸網密封上膠板等組成,如圖2所示。

接觸網密封滑動板、接觸網密封上壓板用于對接觸網匯流排的密封。接觸網密封滑動板安裝在上活動梁的滑道槽內,既可隨上活動梁上下升降,也可在槽內水平左右滑動±250 mm,以滿足接觸網敷設時拉出值的需要,現場定位后再固定。接觸網密封滑動板上部設有膠條密封槽,“Ω”形中空海綿密封條安裝在密封槽中。接觸網密封上壓板上部設有接觸網密封上膠板,平時吊掛在門框墻的特定位置上,或安放在工具箱內。臨戰轉換時,將接觸網密封上壓板吊掛在鋼門框上框的接觸網正上方(吊掛位置根據接觸網的實際位置確定并固定),門扇關閉后,接觸網密封滑動板隨著上活動梁不斷上升,接觸網密封上壓板與接觸網密封滑動板的V型接觸面與“Ω”形中空海綿密封條接觸壓緊,O型接觸面與接觸網仿形密封橡膠圈接觸壓緊,接觸網密封上膠板與上門框角鋼接觸壓緊,實現剛性接觸網密閉同時仿形橡膠上下受擠壓膨脹,達到對接觸網匯流排的擠壓密封的目的。

圖2　剛性接觸網密閉裝置示意圖

通常,接觸網的密封采用水平方向上兩側推拉式構造方式仿形擠壓匯流排密封橡膠來實現。而本設計則采用垂直方向上仿形擠壓匯流排密封橡膠來實現。此構造具有結構簡便、操作靈活方便、一次安裝到位等特點。

匯流排是一種中空的結構,臨戰轉換時,要保證匯流排中空的密閉,在關閉防護密閉隔斷門之前,首先應在防護密閉隔斷門上方的匯流排上開一螺孔,清潔處理后,注入結構硅酮密封膠(工作溫度范圍-60～200℃),實現接觸網不斷開密封[6]。

2.5鋼軌軌道密封設計

軌道密封裝置構造見圖3。它由仿形密封橡膠體、螺紋桿、螺母、推壓板和L型仿形板、橡膠板、定位擋塊等構成。軌道仿形密封橡膠體、橡膠板置于門扇正下部的軌道密封定位槽內,螺紋桿穿過L形仿形板、仿形密封橡膠、推壓板,與螺母連接成一體,并與橡膠板一起固定安裝在定位擋塊上。仿形密封橡膠體與橡膠板的接觸面有相同的斜度,通過轉動螺母擠壓推壓板與L形仿形板,使仿形密封橡膠受壓膨脹,從而實現軌道密封;反之,通過反向轉動螺母,利用L型仿形板前部的小勾板結構可以使仿形密封橡膠體與橡膠板之間發生相對運動,輕松將仿形密封橡膠體從軌道槽中退出。本次研制的軌道密封裝置在原設計的基礎上增設了橡膠板,用于調整鋪軌后軌道槽的間隙,密封效果得到有效提高。

2.6排水溝密封設計

排水溝的密閉采用排水溝防護密閉閘板裝置,排水溝防護密閉閘板設在軌道的兩側或中間,它由不銹鋼鋼管和箱體、閘板閥扇、反壓梁、密封膠條、鎖緊螺桿(母)、提手等組成。不銹鋼鋼管和箱體即為排水溝的一部分,預埋在排水溝通道上。通常,閘板閥扇、反壓梁、密封膠條、鎖緊螺桿(母)等放置在工具箱中,臨戰轉換時,通過提手將閘板閥扇、反壓梁、密封膠條等放入不銹鋼箱體中安裝就位后,用專用扳手手動擰緊螺桿,使反壓梁頂緊閘板閥扇壓縮密封膠條,可實現排水溝四周密封膠條的密封,從而實現區間防護密閉要求。

3　新型設備的適用范圍及前景分析

本次研發的新型剛性接觸網地鐵區間隔斷門使得地鐵設計時,在考慮人防的情況下本身的空間形式更加靈活,而且人防設備本身的占用空間也得到了有效地縮小,使得整個地鐵線路的空間利用率提高。本次的設備研發在如下3個方面取得了一定的改進。

(1)本次設備研發較好地解決了剛性接觸網在不斷開情況下的人防單元密閉問題,能夠在接觸網漂移量較大的情況下實現門扇的啟閉。而且因為上活動梁能夠根據接觸網的具體位置進行左右卡槽的設計,同時現場安裝到位之后活動梁本身的最大行程為600 mm,基本能夠滿足現有地鐵設計中接觸網的上下浮動問題。在已完成施工的北京地鐵14號線及6號線二期的區間人防設計中,本次研發的設備已經進行了現場應用,并較好地實現了剛性接觸網的密封。

(2)設備能夠在結構線路的曲線段及較大縱向坡段進行安裝使用,使得區間人防段的選擇更加靈活,能夠有效地避開施工難度較大的線段;同時由于結構下密封梁的設計靈活,使得區間人防設備的門洞形式更加靈活,避免了與線路及軌道專業等發生設計沖突。

(3)設備在占用空間方面也得到了較大的改進,相對于以往設備對側墻長度的要求,本次研發的設備,側墻最短處僅要求250 mm,有效地節約了隧道施工橫斷面的尺寸。而與傳統的門檻厚度相比,新型設備需要的門檻厚度也大為減小,下密封梁與門檻的密封接觸面厚度僅為200 mm,而整個門檻的設計厚度也降為350 mm,這樣就有效地解決了原有人防設備由于門檻厚度過大而與行車軌枕產生沖突的問題[7]。

圖3　軌道密封裝置示意圖

4　結語

剛性接觸網授電地鐵防護密閉隔斷門的研制,有效地解決了采用接觸網形式的地鐵設計中人防空間的劃分問題,能夠在不斷開接觸網的情況下實現區間隔斷門的密閉;而且由于新型設備占用空間的有效壓縮,使得人防段的選擇位置更加靈活,能夠在大盾構施工段、曲線段及大縱坡段等位置實現人防設防,有助于人防空間更為合理的劃分。本文研制的新型設備,已經在目前在建及規劃中的多條地鐵線路中得到了應用,相信隨著設備的逐漸普及,能夠在地鐵人防工程建設中發揮更大的作用。

參考文獻

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[6] 孫曉秋.剛性接觸網地鐵區間隔斷門和車輛入口防護密閉門研制[J].生命與災害,2009(12):58.

[7] 趙加建.地鐵人防工程的設計與施工[J].城市軌道交通研究, 2011(5):105.

Design Points of New Civil Air Defense Equipment in Subway Sections

Guo Shibo,Xu Sheng

AbstractHow to realize the functions of air defense economically and rationaly is an important issue in subway design.Airtight blast partition door is designed for rigid catenary subway system which can be used when the catenaries and rail track are not disconnected.This new equipment also effectively solves the problem of air defense fortification line curve segments,steep slopes and large segments in shield zone construction.In this paper,the new equipment design principles,performance and solutions to existing problems are introduced in detail.The improvement and application range of the new equipment are also described.

Key wordsmetro;rigid catenary system;airtight blast partition door

(收稿日期:2014-04-16)

DOI:10.16037/j.1007-869x.2016.02.010

中圖分類號U 231.96