新型隔斷門在地下鐵道人防工程中的應用

【摘 要】 本文在分析現有的幾種地鐵人防隔斷門特點的基礎上，簡述了為今后城市新建地鐵研制的新型隔斷門的特點介紹了兩類帶有關鍵技術的新型隔斷門．最后還指出了新型隔斷門的應用前景。
【關鍵詞】 地下鐵道 人防工程防護設備 平戰轉換

1前言
冷戰結束后，和平與發展成為時代的主旋律，但世界并不平靜，局部戰爭此起彼伏。空襲已是現代高技術局部戰爭中重要的作戰手段，而敵人首選空襲的目標則是城市。城市中的人防系統在反空襲戰爭中起著巨大的作用，城市地鐵中的人防系統是城市人防中一個極其重要的組成部分。地—F鐵道建設應當兼顧人民防空的需要，人防工程做到平戰結合，綜合利用。
地鐵工程平時是城市地下交通干道，戰時是城市人民防空疏散干道、物資儲存庫、人員待蔽部或人員掩蔽部。平時各個車站、區間隧道相互連通，通車運營，戰時可以隔斷成相互獨立的防護單元。
防護單元的劃分是以一個地下車站加上與其相連的區間隧道段為一個獨立的防護單元。各防護單元中防護設備及內部設備配套成獨立系統，自成體系，戰時防空，平時防災。各防護單元之間要求有能承受雙向荷載且具有密閉功能的區間隔斷門。
目前地鐵人防工程中使用的隔斷門主要有以下幾種
(1)推拉式隔斷門
這種隔斷門為平板結構，有鋼絲繩牽引及液壓傳動兩種驅動方式。推拉式隔斷門不僅使用、維護不便，停電時手動操作困難，而且需要占用較大的土建空間，加工成本高，運輸、安裝及調試都比較麻煩。
(2)立轉式隔斷門
目前有幾種型式的立轉式隔斷門分別應用于北京、上海及深圳等地鐵的人防系統中，結構型式大多為平板結構，也有為拱形結構的；驅動方式有電動，也有手動。雖然各種隔斷門各有特點，但在實際應用過程中也發現一些問題：如有的隔斷門閉鎖機構與軌道密封裝置不能聯動，須要幾個人操作，平戰轉換時間較長；有的隔斷門的軌道密封裝置需要臨戰前單獨設置；有的隔斷門鉸頁沒有考慮壓縮密封膠條時門扇的平移量，使得關閉門扇時反彈較大。
2 新型隔斷門的特點
為了在今后的地鐵人防工程中較好地發揮隔斷門的功能，克服以往隔斷門存在的不足，我們特意研制了新型地鐵區間防護密閉隔斷門，它主要有以下幾個特點：
2．1 門扇、門框承受正反向荷載及保證運輸、安裝的要求
由于地鐵隧道平面設有軌道，門框下部不能設置固定門檻，因此隔斷門結構主梁只能采用左右橫
向受力的布置形式。對于門扇所受的正向荷載，由門框直接承受。對于門扇所受的反向荷載，則通過門扇上的閉鎖鎖頭傳遞給門框，最后由與門框相連的錨固鉤受拉來承受門扇傳宋的反向荷載。
由于隔斷門外形尺寸較大，又是安裝在隧道的中間，若門扇、門框加工成整體，將給運輸和安裝工作帶來無法克服的困難。為此門扇、門框都設計成分體式，各部分先在工廠加工好，然后運到施工現場，拼裝調整好后再安裝。門扇分成上下兩半，在對接處設有定位銷和連接螺栓，加工時對接處兩槽鋼先用定位銷和螺栓連接牢固，各組件按圖放在平臺上組焊，焊好后校正變形，使其平面度符合圖紙要求，然后再將門扇拆分兩半，方可運到現場?，F場安裝時，先將門扇上下兩半用定位銷定位對接，擰上連接螺栓，調平后焊上中縫和中間面板，形成—個整體。門框則做成四段，上、下、左、右各為一段。各段加工好后，在平臺上拼裝，采用水平儀控制門框表面的平面度，平面度達到要求后，將門框四邊在平臺上用螺栓連接成型，并將門框四角墊高且固定牢靠，最后鉆定位銷孔，打入定位銷定位。運輸時將各段拆開，運到現場后再組裝成一個整體，調整完畢后把對接處焊牢，并焊上臨時支撐，然后安裝。
2.2 閉鎖與鉸頁
由于門扇橫向受力，閉鎖鎖頭必須左右布置，手動機構設在中間，通過蝸輪減速器和連桿來實現開鎖、關鎖。隔斷門的閉鎖有三個作用，一是提供擠壓密封膠條的力，二是承受門扇傳遞的反向荷載。三是聯動軌道密封梁。隔斷門尺寸較大，反向荷載相應也就較大。閉鎖鎖頭材料采用45號鋼，為了使鎖頭受力合理，也為了使門扇受力均勻，經計算在整個門扇上布置了8個鎖頭，每邊4個，對稱布置在每根橫向受力梁的兩端，保證將門扇所受的反向荷載均勻地傳給門框。為了使操作輕便，手輪處設有蝸輪減速器和螺旋傳動裝置，鎖頭與鎖座孔之間裝有銅套，并注入潤滑油，以減小關鎖和開鎖時所需的力。
對隔斷門這種大尺寸、大重量的門來說，鉸頁的輕便、靈活是非常重要的。本設計采用門軸式雙鉸頁方案，門軸式雙鉸頁由門框鉸座、門扇鉸座、連接臂、承重臂四個部分組成。它有如下優點：一是運轉靈活輕便；二是考慮了壓縮膠條時門扇的平移量，所以關門時反彈小，有利于關鎖和操作軌道密封梁；三是運轉平穩，無振動、無噪聲；四是加工、安裝方便，標準化與互換陛高，成本低；五是便于維護和保養。
2．3 密封措施
整個門扇的密封、道床平面的密封以及軌道側槽的密封是由閉鎖機構和密封梁升降機構的機械順序動作來實現的。
(1)門扇密封措施。隔斷門門框的上、左、右三邊都裝有密封膠條，門扇周邊焊有嵌壓板，門扇關閉后嵌壓板嵌壓密封膠條實現隔斷門的密閉功能。隔斷門下沿裝有升降式密封梁，梁上設有兩道密封膠條，一道裝在密封梁靠上部，用來保證梁與門扇之間的密封，另—道裝在密封梁下面，其上帶有軌道槽密封塊，用來保證密封梁與道床平面及軌道側槽之間的密封。由于此兩道密封膠條的兩端均切成45度斜口，正好與門框上的密封膠條45度斜口相吻合，所以能保證做到密封可靠。
(2)道床平面和軌道側槽的密封措施。地鐵區間隔斷門設計的難點是門扇底部與軌道道床平面及軌道側槽間的密封，本設計采用了在門扇下部設置升降密封梁的方案。該方案由密封梁和升降機構兩部分組成，通過連桿與閉鎖機構聯動，使密封梁隨閉鎖的開關而上下運動，從而實現門扇與道床平面的密封及軌道側槽的密封。
(3)采用升降密封梁的優點。
①機構簡單可靠，不需要為升降密封梁另搞一套傳動機構，而是通過帶滑槽的轉臂與閉鎖機構的聯動來實現密封梁的升降動作。
②操作簡單快捷，便于隔斷門的平戰功能轉換。整個門扇的密封、道床平面的密封及軌道側槽的密封都是由一套蝸輪—螺旋傳動機構及連桿的機械順序動作來實現的，只要轉動手輪，即可自動地按順序完成開、關閉鎖及升、降密封梁的全套動作，并不因為設有密封梁而額外增加操作步驟。
③密封可靠。
2．4 行車安全保障措施
隔斷門設在地鐵的運行正線上，必須確保運營的絕對安全，為此采取了三套安全措施：第一套是電信號，第二套是機械鎖，第三套是安全銷。
電信號是指在門的開、關終上位置都設有行程開關，門開到位、關到位、脫離正常位置都可給出相應的信號，也可與行車信號相關聯，即門扇一旦脫離安全位置，可以讓列車自動停車。機械鎖是在門扇側面裝上帶鎖的千斤頂。千斤頂既能減輕鉸頁的負荷，防止門扇下垂，又能鎖住門扇，防止門扇自關，或非維修人員隨意關門，而且千斤頂還與門扇開到位的行程開關聯動，即只有當門扇開到位并鎖住機械鎖后才會給出開門終了的電信號。安全銷將門扇與緩沖裝置通過銷軸連接在一起，既保證門扇的安全固定，又使得關門時操作方便。
2．5 排水溝防護密閉閘板
地鐵行車正線軌道線路中央都設有排水溝，為保證戰時地鐵相鄰區間既相互具有防護密閉功能，又防止被染毒的水流人另一個防護單元，需要專門設計用于排水溝的防護密閉閘板。排水溝閘板由門框、閘板、密閉膠條和閉鎖四部分組成。由于排水溝內長年有污水，環境潮濕，門框銹蝕后不易更換，所以門框用不銹鋼制作。密封條和閉鎖都安裝在閘板上，閘板平時存放在大門背后的側墻上。戰時需要關閉排水溝時，將閘板取下，兩手抓住“T”字形閉鎖手柄，對準孔位往下按即可鎖緊，動作十分簡單。
3 兩類新的技術措施
3.1隔斷門防淹功能的實現
城市地下鐵道經常有處于地下過河段的情形，常規的做法是在區間過河段的兩端分別單獨設置防淹門及隔斷門。天津地鐵—號線西站至洪湖里區間就必須經過子牙河，天津市地下鐵道總公司根據天津市人民防空辦公室下發的津防辦(2000)23號文《關于天津地下鐵路工程設防問題的批復》及天津市地鐵總體設計要求，為了節省土建及設備投資，做到施工、安裝及使用、維護方便，確定了“腳地下鐵道水域下的區間隧道防淹門宜與人防區間防護密閉隔斷門相結合’的原則。
根據地鐵區間防護密閉隔斷門兼作防淹門的使用特點，即僅當子牙河河底段區間隧道遭到破壞時，防淹門才起作用，除此之外，無論是平時還是戰時，區間隧道內都是無水的，因此該防淹門不是象普通水閘門那樣長期浸泡在水中。而通常情況下需要關閉防淹門時是有一定的征候的，因此關閉防淹門時具有一定的反應時間，不會出現在有水流時關閉防淹門的情況。鑒于上述原因，本隔斷門的設計方案優先考慮手動立轉式鋼結構單扇平板門。設計荷載按6級人防抗力級別(雙向受載），門扇迎水面按子牙河18m深水頭即水壓力P水＝0.18MPa；門扇關閉方向為順水流方向。
總參工程兵第四設計研究院特為天津地鐵穿越子牙河底段設計了集防淹、防護、密閉功能為一體的地鐵區間隔斷門TYFM3538(6)， 以達到平時防災，戰時防空的目的。該產品由天津一建金屬結構總廠進行了試制，并于2001年9月29日通過了由天津市人民防空辦公室組織的產品鑒定。
3．2 曲線段大超高值軌道的密封
3．2．1 曲線段大超高值軌道的密封研究
常規的隔斷門只能在線路的平直段設置，即要求設置隔斷門處橫斷面及縱斷面的軌道均不允許有任何坡度，否則將會影響隔斷門門扇的正常開啟及隔斷門的雙向密封。由于受改造線路的制約，有些地鐵需要在區間的某些曲線段設置隔斷門，而曲線段的隔斷門必將帶來軌道的超高問題，即兩根軌道不在同一水平面上，例如天津地鐵一號線二緯路站北端左線設置隔斷門處的軌道超高值達110mm，給設備的防護和密閉都帶來很多困難，這些都是常規的隔斷門所不能勝任的。
3．2．2設備適應結構沉降的措施研究
有些地鐵的既有線改造工程存在結構沉降問題。隔斷門門框是隨著區間隧道重新打筑時安裝的，此時由于舊結構的破除，新結構處于隆起狀態，等到重新鋪設線路軌道時，結構或多或少地存在不同程度的沉降。但是由于既有線的其余部分早已鋪設完畢，即處于結構沉降位置處的線路軌道的高程已定，已不能跟隨結構整體下降，造成此處的軌道平面凸出于隔斷門下門框平面。在這種情形下隔斷門如何來適應結構沉降帶來的一系列問題，即如何保證隔斷門功能的正常發揮需要認真研究。
4 應用前景
新型隔斷門采用了門扇門框分體設計、聯動式閉鎖、通軸式雙節點鉸頁、升降式密封梁、軌道密封箱等多項先進技術，具有操作簡單、平戰轉換快、加工運輸安裝方便等優點，必將在今后的人防工程建設中得到廣泛的應用。新研制的隔斷門使用、維護方便，升降式活門檻與閉鎖聯動，整個子戰轉換過程只需一人操作，時間約為3min。
使用新研制的立轉式隔斷門，不必占用龐大的土建空間而且制造及安裝簡便，可以節約土建及
設備開支。此隔斷門的研制應用將完善地鐵的人防防護功能，必將在今后的高技術局部戰爭條件下起到十分顯著的防空能力。