特殊場合應急裝備的備用電源控制箱設計和應用

范曉霞，石偉民，周祚兵，李平安

（湖北三六重工有限公司，湖北 咸寧 437100）

0 引言

地鐵已經成為城市交通重要的設施之一。在發生較為嚴重的自然災害時，地鐵人防工程能夠及時保障人民的生命安全，避免財產損失。地鐵隧道口人防門一般處于低位，為人防門或者防洪門提供電源的備用電源也處于低位。為了便于操作和快速響應，備用蓄電池和備用電話控制箱都設置在地鐵隧道口附近。當地鐵隧道口積水，或者天氣陰冷時，地鐵隧道口比較潮濕，并在晝夜溫差較大的季節或者地區，地鐵隧道口在晝夜交替也存在潮濕的情形。該類情形下備用蓄電池容易因潮濕而損壞，備用電源控制箱也容易出現短路等線路故障。

1 問題分析

電源控制箱還會因潮濕出現生銹發霉等情況，生銹發霉多是因為潮濕所引起的，當發現有潮濕現象的時候，應該立刻采取措施進行防潮治理。現有的排除電源控制箱或配電柜的潮濕的常用方法包括：密閉配電柜或控制箱，高壓室的通風窗、通風口，按規程規定落實空氣過濾措施，使高壓室內空氣保持清潔[2]。這些處理辦法能解決暫時的問題，但解決問題最科學、最高效、經濟效益最好的方式是避免問題的出現，因此，本文針對地鐵隧道口人防門備用電源的控制箱容易潮濕的問題，設計了專用于人防門、防洪門、公路隧道、海底隧道等特殊場合的應急備用電源控制箱。

地鐵在穿過江、河、湖泊時，為防止管涌、滲透等地質災害造成地鐵隧道被淹，或發生核、生化戰爭時地鐵車站能作為戰時避難場所，需在車站地鐵隧道的二端安裝人防門防淹門。該門隨時能下放關閉、上升打開，需設置了一套卷揚機構。卷揚機構采用網電380 V電源驅動。考慮到電機、電氣故障，或遇到停電突發情況，還需設置手搖提升、手動釋放下降的功能，隨著地鐵功能的不斷強大，地鐵隧道尺寸加大，門的尺寸和質量也不斷加大，門的質量由開始的16 t、20 t向32 t、40 t甚至50 t發展，手搖的人力受到限制，手搖時間越來越長。

2 可行性

地鐵人防門和應急門一般情況下需2個成年人輪換24 h不停才能提升8～10 m的行程，在出現應急狀態時，根本無法操作，這就需要另外的途徑代替人工手搖。

代替人工手搖的方式有2種：（1）汽油/柴油發動機；（2）蓄電池與電動機組合。考慮到汽油、柴油也是危險源，經過權衡，一般選用蓄電池與電動機組合作為動力源。為了能適應地鐵隧道內的復雜、惡劣環境，需設計一種專門保護安裝上述蓄電池的設備，能解決蓄電池容易潮濕損壞的問題。

3 方案

根據地鐵的設計方案以及地鐵隧道的規模大小，本方案的地鐵人防和防淹系統的應急提升裝置設計采用雙吊點電動葫蘆作為提升動力裝置，24～45 kW電動機同軸驅動，提升速度為5 m/min，提升高度為9 m，提升時間2 min以內。另外，還設置手動裝置。在斷電時，利用閘門的自重，手動操作來關閉閘門。當需上升時，切換到蓄電池供電模式，采用60 V直流永磁制動電動機驅動，提升時間25 min以內。當蓄電池斷電時，通過人工搖動來應急提升[3]。

地鐵人防和防淹系統的應急提升裝置由電動葫蘆主體和滑輪起吊裝置兩大部分組成，其安裝方式如圖1、圖2所示。

圖1 人防門啟閉裝置安裝正面示意圖

圖2 人防門啟閉裝置安裝側面示意圖

電動葫蘆主體采用ZDS系列錐形轉子制動子母電動機為動力，電動機與平行軸減速器輸入軸相連。滑輪起吊裝置安裝在機房的頂部，主要由后固定滑輪組、前固定滑輪組、吊板滑輪裝置、超載限制器裝置等組成。后固定滑輪組、前固定滑輪組分別由兩個同軸固定滑輪組成，吊板滑輪裝置由兩個同軸動滑輪組成。

人防門不用時，應急裝置是處于斷電狀態，電動葫蘆不工作，人防門放置在地面上的液壓推桿上；當啟用人防門時，電動機通電，帶動平行軸減速器工作，驅動左、右兩卷筒同起吊人防門。

4 方案設計

為了對地鐵隧道口增設備用應急提升裝置，需要在地鐵隧道口設計備用應急提升裝置的備用電源和備用電源控制箱。經過實驗和改進后的研制方案見圖3。地鐵隧道人防門防淹門提升備用電源控制箱包括箱體1、蓄電池2、加熱組件3、濕度檢測單元和控制模塊5。蓄電池2安裝于箱體1的內底部，控制模塊5安裝于箱體1的內頂部，加熱組件3安裝于箱體1的內部且不和蓄電池2接觸，控制模塊5電連接于蓄電池2、加熱組件3和濕度檢測單元，濕度檢測單元安裝于箱體1的內部。

濕度檢測單元用于實時檢測箱體1內部的空氣濕度；控制模塊5預設有正常空氣濕度閾值；當濕度檢測單元檢測到的實時空氣濕度值大于正常空氣濕度閾值的最大值時，加熱組件3受控于控制模塊5而啟動工作；當濕度檢測單元檢測到的實時空氣濕度值小于正常空氣濕度閾值的最小值時，加熱組件3受控于控制模塊5而停止工作，加熱組件3包括安裝板31和兩組主熱吹風機32，安裝板31安裝于箱體1的內部且水平布置，一組主熱吹風機32安裝于安裝板31的上表面且位于控制模塊5的下方，另一組主熱吹風機32安裝于安裝板31的下表面且位于蓄電池2的上方，主熱吹風機32和控制模塊5電連接。

安裝板31為主熱吹風機32提供了較好的安裝位置，而如果箱體1內部的濕度值過低時，兩組主熱吹風機32均朝向蓄電池2吹出熱風，使箱體1內部的潮濕空氣不容易損壞蓄電池2。

圖3 改進后的備用電源控制箱

加熱組件3還包括兩組豎桿33和副熱吹風機34，豎桿33固定于安裝板31的底部和箱體1的內底壁之間，兩根豎桿33分別位于蓄電池2的兩側，副熱吹風機34安裝于豎桿33朝向蓄電池2的一側，副熱吹風機34和控制模塊5電連接。

兩組豎桿33為副熱吹風機34提供了較好的安裝位置，兩組副熱吹風機34配合兩組主熱吹風機32一起分別從蓄電池2的四周吹出降低空氣濕度的熱風，全方位對蓄電池2進行干燥保護，有效保證蓄電池2不受潮損壞。

濕度檢測單元為兩個濕度檢測器4，濕度檢測器4安裝于箱體1的內頂壁，兩個濕度檢測器4分別位于控制模塊5的兩側，濕度檢測器4位于箱體1內部的最頂部之后，能第一時間對箱體1內部的潮濕空氣進行檢測，減少潮濕空氣在箱體1內部的停留時間，避免蓄電池2受潮損壞。

箱體1的內底壁還設置有海綿底座6，蓄電池2的底部放置于海綿底座6上，海綿底座6具有一定的吸水性，將蓄電池2放置在海綿底座6上，能使蓄電池2的底部處于相對干燥環境下的同時，海綿底座6還能對蓄電池2起到一定的保護作用，使蓄電池2不容易被撞擊損壞。

箱體1內還設置有固定蓄電池2的鋼帶7，鋼帶7的端部通過螺栓鎖緊于箱體1，鋼帶7對蓄電池2具有捆綁作用，當地下發生一定程度的振動使，鋼帶7能確保蓄電池2能穩固地安裝在箱體1內部，減少蓄電池2的受損程度。

鋼帶7設置有3組且均勻間隔布置，在其他實施例中還可以為2組或者4組，鋼帶7太少時，不能很好地將蓄電池2固定住，而鋼帶7太多時，增加了成本，所以鋼帶7設計2-4組最佳；箱體1的正面的一側鉸接有箱門11，箱門11的內表面粘接有一圈密封圈12，密封圈12的形狀和箱體1正面開口的形狀大小一致。

該方案中，將蓄電池2安裝于箱體1內部之后，對蓄電池2具有很好的保護作用。而在地面以下的潮濕環境下，蓄電池2是很容易受潮的，繼而通過溫度檢測單元實時檢測箱體1內部的濕度。如果濕度值低于標準值時，就能自動啟動加熱組件3，從而改善箱體1內部的潮濕度，有效避免蓄電池2受潮損壞。箱門11將箱體1密封住以后，能使蓄電池2處于一個相對密閉的環境里。而且通過密封圈12，也能提高箱體1內部的密封性，使加熱組件3吹出的熱風不容易跑出，改善空氣濕度的效果更好。

在設計應用后，在同一地鐵的相同地段，與正在使用的傳統電源控制箱作比較，最為明顯的是電源控制箱潮濕度的區別。為了對比準確，試驗過程選擇同一地段的3個人防門電源控制箱進行，其中第一個電源控制箱為新設計的電源控制箱，兩個對比組為傳統使用的電源控制箱，試驗結果見表1，其中第一組為新設計的電源控制箱潮濕度數據。

表1 電源控制箱潮濕度比較

5 結語

根據地鐵隧道、山體隧道、海底隧道等特殊場合的使用環境特點，以及人防和防洪的需要，設計了專用與該類場合的備用電源以及備用電源控制箱，有利于保障特定情形的應急需要；同時，為兼顧運行維護成本，以及備用電源和控制箱的可靠性，采用特殊結構實現良好防潮效果。