地铁单洞单线区间双扇防护密闭隔断门的研制及应用

张建伟， 崔艳斌， 贾彦明， 胡圣伟

(广州地铁设计研究院股份有限公司， 广东 广州 510010)

0 引言

城市轨道交通工程的建设应兼顾人民防空的需要[1]，其地下部分平时以交通运营为主，战时为人员转移和物资运输的安全通道，地下车站也可作为紧急人员掩蔽部所使用。其关键部位及重要设施应按照人民防空工程的要求进行设防，以确保在拟定的核武器、常规武器、生化武器袭击和袭击后的城市次生灾害威胁下人员和设备的安全，提高整座城市的防空抗毁综合防护能力[2]。

地铁区间防护密闭隔断门是地铁人防工程中用于分隔防护单元的重要防护设备，以保证战时某个防护单元丧失防护功能的情况下不影响其他防护单元防护功能的发挥。战时区间隔断门必须具有能够双向承受核武器、常规武器爆炸产生的冲击波荷载的能力，避免冲击波由已破坏的防护单元进入另一个防护单元内部而造成人员伤亡或设备的破坏；同时，一般安装于车站站端隧道正线上的区间隔断门，战时在不断开刚性接触网的前提下，在关闭时还必须能够保证接触网处以及轨道钢轨处的密闭性，以防止各种生化毒剂侵入防护单元内。

目前，国内常见的地铁区间隔断门大多是单扇或者大小门扇形式。其中，单扇形式的区间隔断门常用于接触轨授电的地铁线路，也可应用于刚性接触网线路中，通过采用整体升降平移式铰页、上升降密封装置和上活动盖板装置等构造设计[3]或者上、下活动梁上下联动构造设计[4-5]等方法实现不断接触网前提下刚性接触网和轨道钢轨的密闭；而大小门扇形式的隔断门适用于刚性接触网授电的地铁线路，关门时不需断开接触网。上述2种形式的隔断门存在明显的不足是门扇尺寸较大，其门前要求的启闭空间较大，一般其隔断门防护段的长度应在门洞宽度基础之上增加1.2 m或以上；当部分车站土建条件受限时，隔断门难以布置，增加了设计难度，甚至直接导致土建规模的扩大和投资的增加；此外，单扇和大小门扇形式的区间隔断门的门扇体积大、质量大，不便于加工、运输和安装，增加现场工作量，也不易保证安装质量。

因此，有必要研制一种新型的地铁区间防护密闭隔断门，使其既能平战转换快捷，方便安全地完成刚性接触网和轨道的密封，满足人防设防要求； 又能减小隔断门防护段的空间，降低隔断门的加工、运输和安装工作量。这是国内大量地铁工程建设对区间隔断门设备的新需求，也是区间隔断门逐步更新发展的必然趋势，对于保障地铁工程的平时建设，确保战时发挥应有的防护功能有着重要的意义。

1 需要解决的问题

1)为了减小隔断门单个门扇的尺寸和门前的启闭空间，隔断门拟采用双扇门的结构形式，进而需要合理确定门扇的受力形式，研究门扇型钢骨架和锁头的选型和布置，使得门扇结构简单合理，抗力储备大。

2)由于刚性接触网汇流排形状不规则，且平面上多采用正弦曲线或折线形布置，其相对线路中心线的位置并不是一个固定的值，存在1个幅值大小的偏差[6]。因此，战时在不断接触网的前提下，需着重研究接触网的密封问题，高效快捷地实现隔断门的平战转换。

3)部分车站隔断门设置在线路曲线段或大纵坡的位置，曲线段门扇启闭范围存在轨道高差、大纵坡造成轴线方向上的高差等,因此，新型隔断门需要适应苛刻的线路条件，能保证门扇与道床平面的密封以及轨道侧槽的密封。

2 总体方案

为了有效解决上述问题，广州地铁设计研究院联合军事科学院国防工程研究院组成项目组共同攻关，调研考察了国内地铁线路区间隔断门的发展现状和工程实例，通过学习和总结大小扇区间防护密闭隔断门的设计原理和实践经验，最终研制出新型的“地铁单洞单线区间双扇防护密闭隔断门”。该隔断门最显著的特点是将大小门扇均分为2个相对较小的门扇，这样每个门扇的横向尺寸减小，门前要求的启闭空间也减小，降低了对土建空间的要求，成功解决了地铁正线人防段长度受限条件下的设防难题；另外，门扇尺寸的减小，降低了每个门扇的质量，既便于运输，又能减少现场的工作量，更利于保证设备的安装质量[7]。

双扇防护密闭隔断门主要由门扇、钢门框、铰页机构、闭锁机构、接触网密封装置、密封胶条、活门槛、轨道密封装置、排水沟防护密闭闸板、安全装置和电气控制装置等部件构成，如图1所示。

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

3 结构功能概述

双扇隔断门设计为上下受力门体结构，门扇、门框可承受双向冲击波荷载。上下门框墙承受门扇传递的冲击波荷载，为便于现场运输安装，门扇、门框均为分体式设计。闭锁机构安装于门扇的腹腔内，使得整樘设备外观整洁、美观。上下闭锁座安装在上下门框墙上，但下闭锁座需平战转换时安装，确保锁座不侵入限界，保证列车行车安全。

为了实现双扇隔断门在关门时不断开接触网，在2个门扇上接触网对应位置处开出能避开接触网的凹槽，接触网从凹槽中穿过，凹槽的大小要满足接触网的左右拉出值和纵向倾斜坡度，此处需要设计新的接触网密封装置来满足双扇隔断门特殊结构形式下的接触网密封要求。双扇隔断门底部采用活门槛密封梁进行密封，密封梁的尺寸需要根据现场的实际轨道高差确定。轨道侧槽处和排水沟分别采用轨道密封箱和排水沟闸板来实现防护密闭要求[8]。

双扇隔断门平时处于开启状态，每个门扇端头设有千斤顶，千斤顶顶紧下方定位墩台上的预埋锁孔，既能支撑门扇防止其下垂，减轻铰页的负荷，又能锁住门扇，防止其左右转动。由于区间隔断门设在地铁的运行正线上，必须确保列车运营绝对安全[9]，为此双扇隔断门设置了机械锁、顶紧装置、刚性拉杆和电信号4套安全保障措施。每套保障措施相互独立有效，同时隔断门的信号箱预留BAS接口，可将隔断门的开关状态接入车站BAS系统。

4 关键结构设计

4.1 双扇门体结构设计

该隔断门采用双门扇、上下受力的结构形式。门扇设计为钢梁板结构，即采用型钢组焊成井字梁骨架，内外钢板与之焊接成整体，以承受正反双向冲击波荷载。门扇结构简单合理，抗力储备大，能满足5级人防抗力要求。由于闭锁机构藏于门扇腹腔内，型钢骨架的布置既要满足抗力要求，也要合理地避开闭锁机构的影响空间，其中纵向型钢通长布置，为主受力构件。

4.2 闭锁机构设计

双扇隔断门的闭锁为联动闭锁。该闭锁关闭轻便快捷，1个手轮可带动1个门扇上的全部闭锁头同步动作。隔断门的闭锁有2个作用: 1)迫使门扇贴紧门框，使门扇上的嵌压板挤压门框胶条槽内的密封条，完成大部分密封任务； 2)承受门扇的冲击波荷载。为了使锁头受力合理、门扇受力均匀，单个门扇上下分别布置2个锁头，锁头对称布置且行程一致，锁头连杆的尺寸、角度、行程均进行了精确的计算与校对。

下闭锁座在平战转换时安装，具体形式如图2所示。用外侧加强板将2块槽钢焊接到一起，外侧加强板同时用于控制下闭锁座的放置深度以及内侧加强板与闭锁头接触受力。

(a) 下闭锁座BIM模型

(b) 下闭锁座平剖面图

4.3 铰页设计

区间隔断门设计为双扇形式后，门扇尺寸减小，质量随之减小，因此采用制作工艺相对简单、使用相对轻便的密闭分体式铰页。该铰页主要由铰底座、承重支座、导向支座、平移支座、铰链板、承重臂和承重轴等组成，如图3所示。

(a) 主视图 (b) 左视图

图3铰页设计

Fig. 3 Hinge design

由于铰页相对运动为全滚动，且受拉处平移时为关节运动，具有运转轻便灵活、开关门省力、门扇压缩胶条时平移省力、门扇与铰页连接方便等特点。

4.4 刚性接触网密封装置设计

刚性接触网密封装置主要由换向器、仿形块、箱体和手摇柄等构件组成，如图4所示。该装置安装在每个门扇的内面板上的接触网汇流排处，左右方向分别设置1个换向器，每个换向器伸出1个小连接轴通过其外面板，便于在外部操作。战时先采用2块半圆形仿形密封胶块包裹住汇流排，两侧大密封胶块采用内凹半圆形，当门扇关闭到位时，通过转动手摇柄来驱动挤压大密封胶块，由此夹紧汇流排达到密封效果。

图4 刚性接触网密封装置

4.5 活门槛和轨道密封箱设计

双扇隔断门下门框与轨顶标高齐平，隔断门门扇底部与下门框和轨顶的空隙采用活门槛密封措施。当隔断门位于线路的曲线段时，活门槛密封梁和下门框的尺寸均需要根据实际的轨道高差和门孔中心的偏移量来确定。活门槛密封梁上方和底部分别设有胶条槽道，且上方胶条槽道与左右门框胶条槽道紧密对接。平时活门槛放置在靠铰页的一侧并固定牢靠，战时通过活门槛密封梁与下门框的机械连接以及关门时门扇上嵌压板对活门槛槽道内的胶条的贴合挤压，来完成隔断门门扇底部与下门框和轨顶的密封，如图5所示。

图5 活门槛设计

在轨道位置设有轨道密封箱，密封箱内包含绝缘阻燃的仿形胶块、垫板和相应的顶紧装置，其中仿形胶块可临战安装，满足轨道侧槽的密封要求。密封箱结构简单，维护方便，既能保持钢轨与门框之间绝缘，又能方便平时钢轨的更换。

4.6 门框、门扇中缝密封设计

双扇隔断门门框的上边和左、右两边以及下方的活门槛密封梁上都装有梯型密封胶条，门扇的四周在门框、活门槛密封胶条对应位置设有嵌压板。当隔断门关闭时，闭锁使得门扇和门框紧密贴合，嵌压板挤压密封胶条，使密封胶条均匀压缩，其最大压缩量可达10 mm，密闭可靠，如图6所示。

双扇隔断门中缝密封同样采用上述嵌压密封胶条的方法，如图7所示。其中一侧门扇在靠近中缝处设有胶条槽和嵌压板，该嵌压板预先挤压胶条；在另一侧门扇上设有嵌压板，当隔断门关闭时，通过密封胶条的挤压变形，达到2个门扇中缝密封的目的。

图6 门扇与门框的密封设计

图7 门扇中缝的密封设计

5 应用及前景分析

“地铁单洞单线区间双扇防护密闭隔断门”已成功应用于济南R1线和石家庄地铁1号线2期的人防工程中，解决了部分车站苛刻土建条件下的人防设防难题，保障了工程进度，达到设防的各项指标。上述地铁线路已通过了人防工程竣工验收，获得各方好评，图8为双扇隔断门在工厂的调试样机。另外，相比单扇和大小门扇形式的隔断门，通过分析和调整单个门扇的尺寸，可将双扇隔断门应用于超宽尺寸的地铁区间；而在接触轨授电的地铁线路中，对刚性接触网授电区间双扇隔断门做适当的改造，取消接触网密封装置，即可满足其使用要求。因此，“地铁单洞单线区间双扇防护密闭隔断门”在地铁人防工程中具有广阔的应用前景。

图8 双扇防护闭门隔断门样机

6 结论与讨论

“地铁单洞单线区间双扇防护密闭隔断门”构造合理、功能完善、性能可靠，启闭灵活，符合地铁人防工程设防要求，成功解决了地铁正线人防段长度受限条件下的设防难题，在类似条件的工程中具有推广应用价值和广阔的应用前景，为地铁人防工程建设提供了可靠的技术支持和保障，具有显著的战备效益和经济效益。但该双扇隔断门在减少平战转换工作量、零部件通用化和标准化、活门槛对轨道大超高值适应性等方面，还需要进一步的改进和优化。