跨座式单轨区间防护密闭隔断门的研究与设计

2020-12-28王召林王淑敬卢屹东

机械工程与自动化 2020年6期

王召林，王淑敬，卢屹东，徐胜，殷卓，彭飞

(中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048)

1 研制背景和意义

跨座式单轨交通如图1所示，为众多种类城市轨道交通之一，由于其具有爬坡能力强(最大坡度100‰)、弯曲半径小(最小可达30 m)以及造价低廉等优点，越来越多地应用于我国城市轨道交通建设。其中，重庆市建成了世界上里程数最长的跨座市轨道交通线路[1-3]。

图1 跨座式单轨

根据我国城市的地下交通干线以及其他地下工程的建设，应当兼顾人民防空需要的要求，建造于地下的跨座式单轨地下段也需要设置防护密闭门。为了满足跨座式单轨隧道的设防要求，设计出一种适用于跨座式单轨系统的防护密闭隔断门，既可以满足防护密闭门双向承受冲击波荷载，又可以在战时无需断开单轨的情况下实现完全密封[4-5]。

跨座式单轨区间防护密闭隔断门(以下简称单轨门)的设计过程中需要解决如下问题：①单轨门开闭的过程中无需断开单轨；②战时跨座式单轨区间防护密闭隔断门关闭的时候能够通过快速操作，实现区间防护密闭门与门框和单轨的完全密封；③跨座式单轨存在尺寸制造公差和位置公差，以及单轨存在沿单轨方向的坡度，设计单轨门时需在满足这些公差的情况下实现单轨门的密闭。

2 结构设计

跨座式单轨交通系统的跨座式单轨区间防护密闭隔断门如图2所示，由门框1、大门扇2、大门扇铰页3、大门扇闭锁4、轨道密封装置5、密封装置一6、小门扇7、小门扇铰页8、小门扇闭锁9、密封装置二10等组成。

1-门框；2-大门扇；3-大门扇铰页；4-大门扇闭锁；5-轨道密封装置；6-密封装置一；7-小门扇；8-小门扇铰页；9-小门扇闭锁；10-密封装置二

工作原理：关门时，先将大门扇2绕大铰页3进行平移和转动，实现大门扇2与轨道密封装置5中左、右、上三侧门框密封条的挤压，再将小门扇7绕小铰页8进行平移和转动，实现小门扇7的闭合；摇动大门扇2上闭锁机构，使得大门扇闭锁4的闭锁头缓慢进入门框1对应位置的闭锁盒中完成大门扇2与门框1的密封，同时大门扇2一侧的轨道密封装置5与大门扇闭锁4实现联动；当大门扇闭锁4中闭锁头到达最大行程时，大门扇侧轨道密封装置向轨道侧运动完成轨道密封装置与单轨的密封；摇动小门扇上闭锁机构，使得小门扇闭锁9下侧的闭锁头缓慢进入下门框对应位置的闭锁盒中，上侧闭锁头进入大门扇上固定的闭锁座中，完成小门扇7与大门扇2和门框的密封，同时小门扇一侧的轨道密封装置与小门扇侧闭锁实现联动；当小门扇闭锁头到达最大行程时，小门扇侧轨道密封装置向轨道侧运动完成轨道密封装置与单轨的密封。

2.1 门框设计

门框采用型钢分体加工，由上框、下框、左框、右框组成。左、右、下门框设有锁孔，承受闭锁装置锁头作用力；上、下门框采用与左、右框同一型号的型钢。由于传统锚筋在实际工程中存在焊接锚固筋和门框墙体钢筋出现干涉问题以及现场施工中容易虚焊的情况，为了简化现场施工、降低钢门框安装难度以及提高钢门框的安装质量，单轨门门框设计时钢门框固定构件采用承插式锚筋代替焊接式锚筋，如图3所示。

图3 门框锚筋示意图

2.2 门扇设计

门扇是单轨门的主体，由大门扇、小门扇对开组合。大门扇形状类似C型，门扇由骨架和面板焊接而成。

为了保证大、小门扇之间的密封性，在大门扇安装有密封装置，由密封架1和密封橡胶2组成，如图4所示。其中密封架1与大门扇面板固定，当小门扇关闭后小门扇面板与密封装置密封橡胶2挤压从而实现密封。

1-密封架；2-密封橡胶

2.3 闭锁和铰页

设计时为了操作方便，实现快速临战转换，轨道密封装置采用联动的形式，通过操作闭锁机构实现门扇的关闭与轨道密封装置的密封。为了便于实现这个功能，闭锁和轨道密封装置采用外置的形式，位于门扇内面板上。大、小闭锁均采用减速器与剪式伸缩顶的组合，通过剪式伸缩顶的伸缩实现闭锁机构中闭锁头的伸缩。剪式伸缩顶如图5所示。大门扇闭锁为左右水平伸缩，小门扇闭锁为垂直伸缩。

图5 剪式伸缩顶

铰页是单轨门的重要受力部件，与门扇连接，能够实现门扇的开关和保证门扇的支撑可靠。铰页由上铰页座、下铰页座、铰页轴、承重臂、千斤顶组成。其中上、下铰页座与门框对应的铰页底座固定。为了便于门扇关闭后有一个水平方向的微调，铰页座与门框铰页底座的连接孔设计为长孔，孔中心距的大小为铰页水平方向最大的调节量。同时通过千斤顶实现大、小门扇在垂直方向的调节，千斤顶能够与铰页座共同支撑门扇的重量，提高了铰页的安全系数。

2.4 轨道梁密封装置

轨道梁密封装置如图6所示，主要由连杆组件1、转臂组件一2、转臂支座3、转臂组件二4、连杆二5、上侧挤压装置6、左侧密封角钢7、右侧挤压装置8、滑动轴承9、转动丝杆10、垂直导向杆11、下侧密封角钢12、下侧挤压装置13、左侧密封角钢14、左侧挤压装置15等组成。

连杆组件位于大门扇侧，如图7所示，连杆组件的左端连接头1与闭锁机构中剪式伸缩顶的连接头相连，右端连杆3与图6中的左侧挤压装置15中的推杆5连接。推杆5通过销轴6与图6中的密封角钢7连接。导向挤压座如图8所示，设置有长孔，长孔末端设置有斜面，长孔和挤压座2个肋板实现水平方向和垂直方向的导向作用。密封角钢如图9所示，其中的肋板2在导向挤压座中进行滑动。

1-连接头；2-辅助调节螺杆；3-连杆；4-挤压装置；5-推杆；6-销轴

1-密封橡胶；2-肋板；3-角钢

如图6所示，当大门扇侧闭锁闭合时，剪式伸缩顶连接头向两侧运动，与轨道密封装置左侧连杆组件1相连的剪式伸缩顶连接头推动连杆组件1向单轨侧移动，进而推动左侧密封角钢密封橡胶1(如图9所示)与单轨和门扇的密封。

图6中，连杆组件中的连杆与转臂组件一连接，转臂组件一与转臂组件二相连；转臂组件一和转臂组件二均通过转臂支座与门扇固定，二者均围绕转臂支座进行转动；转臂组件二与连杆二相连，连杆二与上、下导向挤压装置中推杆相连；轨道密封装置上、下两侧完全对称。工作时连杆组件带动转臂组件一转动，转臂组件一带动转臂组件二转动，转臂组件带动连杆二在垂直方向运动，连杆二通过推杆推动上、下两侧的密封角钢分别与单轨上、下两侧实现密封。

图6中，轨道密封装置右侧挤压装置8、滑动轴承9、垂直导向杆11安装在小门扇面板上；转动丝杆10与小门扇闭锁机构中剪式伸缩顶中丝杆相连；转动丝杆10与垂直导向杆11焊接件上螺纹套筒连接，螺纹套筒与转动丝杆采用梯形螺纹传动；垂直导向杆上、下两端与右侧导向挤压装置中推杆螺纹连接；垂直导向杆中导向杆通过滑动轴承固定。当小门扇闭锁装置关门时，闭锁机构中剪式伸缩顶中丝杆转动，从而带动右侧轨道密封装置中转动丝杆转动，进而带动垂直导向杆向单轨侧运动，使得右侧轨道密封装置完成与单轨的密封。同样，通过操作大、小门扇中闭锁机构可实现轨道密封装置的开启状态。