地鐵單洞單線區間雙扇防護密閉隔斷門的研制及應用

張建偉， 崔艷斌， 賈彥明， 胡圣偉

(廣州地鐵設計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應兼顧人民防空的需要[1]，其地下部分平時以交通運營為主，戰時為人員轉移和物資運輸的安全通道，地下車站也可作為緊急人員掩蔽部所使用。其關鍵部位及重要設施應按照人民防空工程的要求進行設防，以確保在擬定的核武器、常規武器、生化武器襲擊和襲擊后的城市次生災害威脅下人員和設備的安全，提高整座城市的防空抗毀綜合防護能力[2]。

地鐵區間防護密閉隔斷門是地鐵人防工程中用于分隔防護單元的重要防護設備，以保證戰時某個防護單元喪失防護功能的情況下不影響其他防護單元防護功能的發揮。戰時區間隔斷門必須具有能夠雙向承受核武器、常規武器爆炸產生的沖擊波荷載的能力，避免沖擊波由已破壞的防護單元進入另一個防護單元內部而造成人員傷亡或設備的破壞；同時，一般安裝于車站站端隧道正線上的區間隔斷門，戰時在不斷開剛性接觸網的前提下，在關閉時還必須能夠保證接觸網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單元內。

目前，國內常見的地鐵區間隔斷門大多是單扇或者大小門扇形式。其中，單扇形式的區間隔斷門常用于接觸軌授電的地鐵線路，也可應用于剛性接觸網線路中，通過采用整體升降平移式鉸頁、上升降密封裝置和上活動蓋板裝置等構造設計[3]或者上、下活動梁上下聯動構造設計[4-5]等方法實現不斷接觸網前提下剛性接觸網和軌道鋼軌的密閉；而大小門扇形式的隔斷門適用于剛性接觸網授電的地鐵線路，關門時不需斷開接觸網。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，一般其隔斷門防護段的長度應在門洞寬度基礎之上增加1.2 m或以上；當部分車站土建條件受限時，隔斷門難以布置，增加了設計難度，甚至直接導致土建規模的擴大和投資的增加；此外，單扇和大小門扇形式的區間隔斷門的門扇體積大、質量大，不便于加工、運輸和安裝，增加現場工作量，也不易保證安裝質量。

因此，有必要研制一種新型的地鐵區間防護密閉隔斷門，使其既能平戰轉換快捷，方便安全地完成剛性接觸網和軌道的密封，滿足人防設防要求； 又能減小隔斷門防護段的空間，降低隔斷門的加工、運輸和安裝工作量。這是國內大量地鐵工程建設對區間隔斷門設備的新需求，也是區間隔斷門逐步更新發展的必然趨勢，對于保障地鐵工程的平時建設，確保戰時發揮應有的防護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門扇的尺寸和門前的啟閉空間，隔斷門擬采用雙扇門的結構形式，進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，使得門扇結構簡單合理，抗力儲備大。

2)由于剛性接觸網匯流排形狀不規則，且平面上多采用正弦曲線或折線形布置，其相對線路中心線的位置并不是一個固定的值，存在1個幅值大小的偏差[6]。因此，戰時在不斷接觸網的前提下，需著重研究接觸網的密封問題，高效快捷地實現隔斷門的平戰轉換。

3)部分車站隔斷門設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槽的密封。

2 總體方案

為了有效解決上述問題，廣州地鐵設計研究院聯合軍事科學院國防工程研究院組成項目組共同攻關，調研考察了國內地鐵線路區間隔斷門的發展現狀和工程實例，通過學習和總結大小扇區間防護密閉隔斷門的設計原理和實踐經驗，最終研制出新型的“地鐵單洞單線區間雙扇防護密閉隔斷門”。該隔斷門最顯著的特點是將大小門扇均分為2個相對較小的門扇，這樣每個門扇的橫向尺寸減小，門前要求的啟閉空間也減小，降低了對土建空間的要求，成功解決了地鐵正線人防段長度受限條件下的設防難題；另外，門扇尺寸的減小，降低了每個門扇的質量，既便于運輸，又能減少現場的工作量，更利于保證設備的安裝質量[7]。

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

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

3 結構功能概述

雙扇隔斷門設計為上下受力門體結構，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，為便于現場運輸安裝，門扇、門框均為分體式設計。閉鎖機構安裝于門扇的腹腔內，使得整樘設備外觀整潔、美觀。上下閉鎖座安裝在上下門框墻上，但下閉鎖座需平戰轉換時安裝，確保鎖座不侵入限界，保證列車行車安全。

為了實現雙扇隔斷門在關門時不斷開接觸網，在2個門扇上接觸網對應位置處開出能避開接觸網的凹槽，接觸網從凹槽中穿過，凹槽的大小要滿足接觸網的左右拉出值和縱向傾斜坡度，此處需要設計新的接觸網密封裝置來滿足雙扇隔斷門特殊結構形式下的接觸網密封要求。雙扇隔斷門底部采用活門檻密封梁進行密封，密封梁的尺寸需要根據現場的實際軌道高差確定。軌道側槽處和排水溝分別采用軌道密封箱和排水溝閘板來實現防護密閉要求[8]。

雙扇隔斷門平時處于開啟狀態，每個門扇端頭設有千斤頂，千斤頂頂緊下方定位墩臺上的預埋鎖孔，既能支撐門扇防止其下垂，減輕鉸頁的負荷，又能鎖住門扇，防止其左右轉動。由于區間隔斷門設在地鐵的運行正線上，必須確保列車運營絕對安全[9]，為此雙扇隔斷門設置了機械鎖、頂緊裝置、剛性拉桿和電信號4套安全保障措施。每套保障措施相互獨立有效，同時隔斷門的信號箱預留BAS接口，可將隔斷門的開關狀態接入車站BAS系統。

4 關鍵結構設計

4.1 雙扇門體結構設計

該隔斷門采用雙門扇、上下受力的結構形式。門扇設計為鋼梁板結構，即采用型鋼組焊成井字梁骨架，內外鋼板與之焊接成整體，以承受正反雙向沖擊波荷載。門扇結構簡單合理，抗力儲備大，能滿足5級人防抗力要求。由于閉鎖機構藏于門扇腹腔內，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構的影響空間，其中縱向型鋼通長布置，為主受力構件。

4.2 閉鎖機構設計

雙扇隔斷門的閉鎖為聯動閉鎖。該閉鎖關閉輕便快捷，1個手輪可帶動1個門扇上的全部閉鎖頭同步動作。隔斷門的閉鎖有2個作用: 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的密封條，完成大部分密封任務； 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，單個門扇上下分別布置2個鎖頭，鎖頭對稱布置且行程一致，鎖頭連桿的尺寸、角度、行程均進行了精確的計算與校對。

下閉鎖座在平戰轉換時安裝，具體形式如圖2所示。用外側加強板將2塊槽鋼焊接到一起，外側加強板同時用于控制下閉鎖座的放置深度以及內側加強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 鉸頁設計

區間隔斷門設計為雙扇形式后，門扇尺寸減小，質量隨之減小，因此采用制作工藝相對簡單、使用相對輕便的密閉分體式鉸頁。該鉸頁主要由鉸底座、承重支座、導向支座、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鉸頁設計

Fig. 3 Hinge design

由于鉸頁相對運動為全滾動，且受拉處平移時為關節運動，具有運轉輕便靈活、開關門省力、門扇壓縮膠條時平移省力、門扇與鉸頁連接方便等特點。

4.4 剛性接觸網密封裝置設計

剛性接觸網密封裝置主要由換向器、仿形塊、箱體和手搖柄等構件組成，如圖4所示。該裝置安裝在每個門扇的內面板上的接觸網匯流排處，左右方向分別設置1個換向器，每個換向器伸出1個小連接軸通過其外面板，便于在外部操作。戰時先采用2塊半圓形仿形密封膠塊包裹住匯流排，兩側大密封膠塊采用內凹半圓形，當門扇關閉到位時，通過轉動手搖柄來驅動擠壓大密封膠塊，由此夾緊匯流排達到密封效果。

圖4 剛性接觸網密封裝置

4.5 活門檻和軌道密封箱設計

雙扇隔斷門下門框與軌頂標高齊平，隔斷門門扇底部與下門框和軌頂的空隙采用活門檻密封措施。當隔斷門位于線路的曲線段時，活門檻密封梁和下門框的尺寸均需要根據實際的軌道高差和門孔中心的偏移量來確定。活門檻密封梁上方和底部分別設有膠條槽道，且上方膠條槽道與左右門框膠條槽道緊密對接。平時活門檻放置在靠鉸頁的一側并固定牢靠，戰時通過活門檻密封梁與下門框的機械連接以及關門時門扇上嵌壓板對活門檻槽道內的膠條的貼合擠壓，來完成隔斷門門扇底部與下門框和軌頂的密封，如圖5所示。

圖5 活門檻設計

在軌道位置設有軌道密封箱，密封箱內包含絕緣阻燃的仿形膠塊、墊板和相應的頂緊裝置，其中仿形膠塊可臨戰安裝，滿足軌道側槽的密封要求。密封箱結構簡單，維護方便，既能保持鋼軌與門框之間絕緣，又能方便平時鋼軌的更換。

4.6 門框、門扇中縫密封設計

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、活門檻密封膠條對應位置設有嵌壓板。當隔斷門關閉時，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。其中一側門扇在靠近中縫處設有膠條槽和嵌壓板，該嵌壓板預先擠壓膠條；在另一側門扇上設有嵌壓板，當隔斷門關閉時，通過密封膠條的擠壓變形，達到2個門扇中縫密封的目的。

圖6 門扇與門框的密封設計

圖7 門扇中縫的密封設計

5 應用及前景分析

“地鐵單洞單線區間雙扇防護密閉隔斷門”已成功應用于濟南R1線和石家莊地鐵1號線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防難題，保障了工程進度，達到設防的各項指標。上述地鐵線路已通過了人防工程竣工驗收，獲得各方好評，圖8為雙扇隔斷門在工廠的調試樣機。另外，相比單扇和大小門扇形式的隔斷門，通過分析和調整單個門扇的尺寸，可將雙扇隔斷門應用于超寬尺寸的地鐵區間；而在接觸軌授電的地鐵線路中，對剛性接觸網授電區間雙扇隔斷門做適當的改造，取消接觸網密封裝置，即可滿足其使用要求。因此，“地鐵單洞單線區間雙扇防護密閉隔斷門”在地鐵人防工程中具有廣闊的應用前景。

圖8 雙扇防護閉門隔斷門樣機

6 結論與討論

“地鐵單洞單線區間雙扇防護密閉隔斷門”構造合理、功能完善、性能可靠，啟閉靈活，符合地鐵人防工程設防要求，成功解決了地鐵正線人防段長度受限條件下的設防難題，在類似條件的工程中具有推廣應用價值和廣闊的應用前景，為地鐵人防工程建設提供了可靠的技術支持和保障，具有顯著的戰備效益和經濟效益。但該雙扇隔斷門在減少平戰轉換工作量、零部件通用化和標準化、活門檻對軌道大超高值適應性等方面，還需要進一步的改進和優化。