地铁区间新型人防设备设计要点

郭士博 徐 胜(中国建筑标准设计研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程师)



地铁区间新型人防设备设计要点

郭士博 徐 胜
(中国建筑标准设计研究院有限公司,100048,北京∥第一作者,工程师)

摘 要经济合理地实现城市轨道交通设计中的人防功能是地铁设计的一个重要问题。为解决地铁区间刚性接触网不断开条件下的人防设防问题,设计出新型区间单扇防护密闭隔断门。新型设备同时有效地解决了线路曲线段、大坡段及大盾构区间施工段的人防设防问题。详细介绍了新型设备的机构设计原理、工作性能及既有难题的解决方案,对其与既有设备的改进处进行对比,得出了新型设备的优越性与应用范围。

关键词地铁;刚性接触网;防护密闭隔断门

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

地铁由于其位于地下的特性,根据有关法规规定在建设时必须兼顾人民防空的需要,并且在战时应起到城市生命线的作用,在城市遭受核武器及常规武器打击时起到人员隐蔽及战时物资疏散的作用[2]。因此,有效地划分地铁线路空间,提高人防面积的利用效率就变的尤为重要。地铁区间隔断门作为相邻人防单元之间的防护设备,对其的研制与开发有重要意义及实用价值[1]。

1　新型设备概述

目前地铁列车最常用的是接触网授电与第三轨授电2种供电方式,而从节省空间及地铁空间综合利用的角度考虑,位于轨道正上方的接触网供电方式无论从施工便利性还是运营过程的安全性方面都有其独具的优势。目前,Π型汇流排刚性悬挂接触网系统以其结构简单、安装维护方便、安全可靠、国产化率高的特点,在我国城市轨道交通行业获得了普遍好评,目前在广州、南京、杭州、成都、北京等城市地铁得到广泛应用[3]。

为满足地铁在战时与平时功能间的迅速转换,研制一款既能保证战时各个人防空间之间密闭与隔断性能,又能保证刚性接触网在整个转换过程中不受影响的区间隔断门就变得尤为重要。本次研制的区间隔断门不仅解决了实际项目中刚性接触网左右及上下漂移过大造成的密封问题,而且与已有的同类设备相比有效地节约了设备本身所占用的空间,提高了对地铁进行人防设防的经济性与实用性,同时设备可以用于盾构施工的区间段,使得人防设计更加灵活高效[4-5]。

2　设备设计

2.1新型设备需要解决的问题

(1)位于轨道上方的架空刚性接触网授电方式是一种新型的供电方式,为实现城市轨道交通平战转化的灵活快速,在人防设计时要求设备能够实现在不断开接触网的前提下便捷地启闭,同时应当确保运营的安全性。

(2)新型接触网的汇流排为不规则的纺锤形结构,而且在供电专业设计过程中接触网在左右方向会存在250 mm的偏差,因此如何在设备关闭时实现接触网过轨处的密闭就成为在设计时必须解决的问题。

(3)传统的区间隔断门只能安装在线路的直线段,且对线路的高差要求较为严格。因为安装在曲线段及大纵坡位置处的区间隔断门为实现战时的密封功能对于门扇的上下活动梁必须有较大的升降行程,这也是本次设计中需要解决的问题。

(4)随着近年来盾构施工截面尺寸的不断提高,在大盾构施工条件下,一次成型的左右隧道不具备传统区间隔断设备的土建条件,因此开发一种能够在薄弱隔墙条件下使用的防护设备就变的很有必要。

2.2门扇结构设计

单扇区间隔断门采用拼装钢结构,闭锁安装在门扇内部,采用水平安装,门扇内侧安装有能使上下活动梁同步升降的传动机构,能保证门扇在开门动作完成后自动复位。螺栓千斤顶限位器安设在门扇腹腔内,在门扇开启状况下插入限位器支座中,起门扇定位支撑作用,以确保运营安全。

门扇的主体结构由主门扇与上下活动梁组成,为满足接触网专业的需求,主门扇应安装在接触网下方位置,且能够在不影响接触网正常工作的前提下正常启闭。接触网位置的密封由后背上密封梁实现,其中密封梁过接触网位置为V型结构,可在升降过程中有效地避开刚性接触网,而上密封梁的升降行程较大且能够根据接触网的实际位置进行升降调节,以满足密封要求。下活动梁根据实际使用时区间隔断门的具体位置对应不同的高差及过轨形状进行重新设计,相对于已有的区间隔断门主门扇、升降机构、上活动梁及接触网滑动板等主体结构均不需要改变,图纸设计的修改工作量大大减小[6]。

2.3门扇锁定装置设计

为实现战时设备的工作性能,门扇内装有左右水平伸缩的闭锁机构,门框左框、右框上装有闭锁座梁,左右门框墙承受冲击波荷载。转动闭锁机构可实现闭锁的伸缩功能,可实现门扇的平移和关闭,反之亦然。为了保证防护密闭隔断门能安装在大盾构施工条件下两隧道隔墙只有500 mm的场合且能正常使用,闭锁梁的安装宽度设计为250 mm,保证两隧道隔墙最薄处还有250 mm,两隧道隔墙相互不串通,从而大大提高了区间设计时的灵活性。

门扇关闭时,平移功能实现的机构见图1。平移铰页包括下铰页座、平移座、平移头等。平移座与平移头之间在水平方向有一间隙ΔL,该间距即为门扇的设计平移量。通过闭锁的作用,门扇即可向门框墙方向平移。平移座的滚柱槽和平移头的滚柱接触面有一致的坡度,从而能保证门扇在开门动作完成后能自动复位,保证在开门状态时门扇几何中心与平移铰页轴中心一致。

图1　铰页平移机构

2.4刚性接触网密封设计

刚性接触网密封装置由上活动梁、接触网密封滑动板、接触网密封橡胶、接触网密封上压板和接触网密封上胶板等组成,如图2所示。

接触网密封滑动板、接触网密封上压板用于对接触网汇流排的密封。接触网密封滑动板安装在上活动梁的滑道槽内,既可随上活动梁上下升降,也可在槽内水平左右滑动±250 mm,以满足接触网敷设时拉出值的需要,现场定位后再固定。接触网密封滑动板上部设有胶条密封槽,“Ω”形中空海绵密封条安装在密封槽中。接触网密封上压板上部设有接触网密封上胶板,平时吊挂在门框墙的特定位置上,或安放在工具箱内。临战转换时,将接触网密封上压板吊挂在钢门框上框的接触网正上方(吊挂位置根据接触网的实际位置确定并固定),门扇关闭后,接触网密封滑动板随着上活动梁不断上升,接触网密封上压板与接触网密封滑动板的V型接触面与“Ω”形中空海绵密封条接触压紧,O型接触面与接触网仿形密封橡胶圈接触压紧,接触网密封上胶板与上门框角钢接触压紧,实现刚性接触网密闭同时仿形橡胶上下受挤压膨胀,达到对接触网汇流排的挤压密封的目的。

图2　刚性接触网密闭装置示意图

通常,接触网的密封采用水平方向上两侧推拉式构造方式仿形挤压汇流排密封橡胶来实现。而本设计则采用垂直方向上仿形挤压汇流排密封橡胶来实现。此构造具有结构简便、操作灵活方便、一次安装到位等特点。

汇流排是一种中空的结构,临战转换时,要保证汇流排中空的密闭,在关闭防护密闭隔断门之前,首先应在防护密闭隔断门上方的汇流排上开一螺孔,清洁处理后,注入结构硅酮密封胶(工作温度范围-60～200℃),实现接触网不断开密封[6]。

2.5钢轨轨道密封设计

轨道密封装置构造见图3。它由仿形密封橡胶体、螺纹杆、螺母、推压板和L型仿形板、橡胶板、定位挡块等构成。轨道仿形密封橡胶体、橡胶板置于门扇正下部的轨道密封定位槽内,螺纹杆穿过L形仿形板、仿形密封橡胶、推压板,与螺母连接成一体,并与橡胶板一起固定安装在定位挡块上。仿形密封橡胶体与橡胶板的接触面有相同的斜度,通过转动螺母挤压推压板与L形仿形板,使仿形密封橡胶受压膨胀,从而实现轨道密封;反之,通过反向转动螺母,利用L型仿形板前部的小勾板结构可以使仿形密封橡胶体与橡胶板之间发生相对运动,轻松将仿形密封橡胶体从轨道槽中退出。本次研制的轨道密封装置在原设计的基础上增设了橡胶板,用于调整铺轨后轨道槽的间隙,密封效果得到有效提高。

2.6排水沟密封设计

排水沟的密闭采用排水沟防护密闭闸板装置,排水沟防护密闭闸板设在轨道的两侧或中间,它由不锈钢钢管和箱体、闸板阀扇、反压梁、密封胶条、锁紧螺杆(母)、提手等组成。不锈钢钢管和箱体即为排水沟的一部分,预埋在排水沟通道上。通常,闸板阀扇、反压梁、密封胶条、锁紧螺杆(母)等放置在工具箱中,临战转换时,通过提手将闸板阀扇、反压梁、密封胶条等放入不锈钢箱体中安装就位后,用专用扳手手动拧紧螺杆,使反压梁顶紧闸板阀扇压缩密封胶条,可实现排水沟四周密封胶条的密封,从而实现区间防护密闭要求。

3　新型设备的适用范围及前景分析

本次研发的新型刚性接触网地铁区间隔断门使得地铁设计时,在考虑人防的情况下本身的空间形式更加灵活,而且人防设备本身的占用空间也得到了有效地缩小,使得整个地铁线路的空间利用率提高。本次的设备研发在如下3个方面取得了一定的改进。

(1)本次设备研发较好地解决了刚性接触网在不断开情况下的人防单元密闭问题,能够在接触网漂移量较大的情况下实现门扇的启闭。而且因为上活动梁能够根据接触网的具体位置进行左右卡槽的设计,同时现场安装到位之后活动梁本身的最大行程为600 mm,基本能够满足现有地铁设计中接触网的上下浮动问题。在已完成施工的北京地铁14号线及6号线二期的区间人防设计中,本次研发的设备已经进行了现场应用,并较好地实现了刚性接触网的密封。

(2)设备能够在结构线路的曲线段及较大纵向坡段进行安装使用,使得区间人防段的选择更加灵活,能够有效地避开施工难度较大的线段;同时由于结构下密封梁的设计灵活,使得区间人防设备的门洞形式更加灵活,避免了与线路及轨道专业等发生设计冲突。

(3)设备在占用空间方面也得到了较大的改进,相对于以往设备对侧墙长度的要求,本次研发的设备,侧墙最短处仅要求250 mm,有效地节约了隧道施工横断面的尺寸。而与传统的门槛厚度相比,新型设备需要的门槛厚度也大为减小,下密封梁与门槛的密封接触面厚度仅为200 mm,而整个门槛的设计厚度也降为350 mm,这样就有效地解决了原有人防设备由于门槛厚度过大而与行车轨枕产生冲突的问题[7]。

图3　轨道密封装置示意图

4　结语

刚性接触网授电地铁防护密闭隔断门的研制,有效地解决了采用接触网形式的地铁设计中人防空间的划分问题,能够在不断开接触网的情况下实现区间隔断门的密闭;而且由于新型设备占用空间的有效压缩,使得人防段的选择位置更加灵活,能够在大盾构施工段、曲线段及大纵坡段等位置实现人防设防,有助于人防空间更为合理的划分。本文研制的新型设备,已经在目前在建及规划中的多条地铁线路中得到了应用,相信随着设备的逐渐普及,能够在地铁人防工程建设中发挥更大的作用。

参考文献

[1] 黄茂松.软土地下工程与深基坑研究进展[J].土木工程学报,2012(45):6.

[2] 中华人民共和国建设部.人民防空工程设计规范:GB 50225—2005[S].北京:中国建筑工业出版社,2006:19-20.

[3] 中华人民共和国建设部.轨道交通工程人民防空设计规范: RFJ 02—2009[S].北京:国家人民防空办公室,2009:1-12.

[4] 张峰.受电弓/刚性悬挂接触网系统动力响应分析[D].天津:天津大学,2007.

[5] 胡玉镜,张伟刚,刘斌生.地铁新型人防区间隔断门的研制[J].都市快轨交通,2008(6):79.

[6] 孙晓秋.刚性接触网地铁区间隔断门和车辆入口防护密闭门研制[J].生命与灾害,2009(12):58.

[7] 赵加建.地铁人防工程的设计与施工[J].城市轨道交通研究, 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

中图分类号U 231.96