人防和防淹系统应急提升装置的设计和应用

周宗仁，尹铁华，何春林，阮保民

（湖北三六重工有限公司，湖北 咸宁 437100）

地铁人防和防淹系统作为地铁的防灾应急装备，主要应用在隧道、过江、过河、过湖等区域，防止因意外使洪水进入隧道和车站，避免造成大范围的人身伤亡和财产损失，有效保护地下设备和人身安全。

1 研究背景

随着城市的快速发展，地铁成了市民出行最快捷、最安全的交通工具，也是大城市的名片和标志。地铁的站点必须相互隔离，当水灾、火灾、战争等灾害发生时，关闭人防和防淹系统的闸门，能确保人民的财产和生命安全。国内现有升降式防淹系统的启闭机反吊于顶板上，运营时使用维护难度大、起重量小，启闭系统起吊吨位不能满足现有起吊要求，且在没有电源状态下不能实现关闭或开启闸门。

2 方案概述

根据地铁的常用设计方案，以及地铁隧道的规模大小，本案例中地铁人防和防淹系统应急提升装置的设计目标是：采用双吊点电动葫芦作为提升动力装置，24kW～45kW电动机同轴驱动，提升速度为5m/min，提升高度为9m或以上，提升时间2min以内，还设置闸门开度载荷仪和限位器；另外，还设置手动释放装置，在电源故障时，利用闸门的自重，操作手动释放装置来关闭闸门；当需上升时，切换到蓄电池供电模式，采用60V直流永磁制动电动机驱动，提升时间25min以内，以便于满足应急要求；当蓄电池断电时，通过人工摇动来应急提升，避免因外部断电无法实现闸门启闭的问题，以符合市场需要和城市发展要求。

地铁人防和防淹系统应急提升装置由电动葫芦主体和滑轮起吊装置两大部分组成，其安装方式如图1、图2所示：

图1 人防门启闭装置安装正面示意图

图2 人防门启闭装置安装侧面示意图

电动葫芦主体采用ZDS系列锥形转子制动子母电动机为动力，电动机与平行轴减速器输入轴相连。平行轴减速器有1个输入轴，2个输出轴，且两输出轴在同一轴线上，输入轴与输出轴相互平行。滑轮起吊装置安装在机房的顶部，主要有后固定滑轮组、前固定滑轮组、吊板滑轮装置，超载限制器装置等组成。后固定滑轮组、前固定滑轮组分别由2个同轴固定滑轮组成，吊板滑轮装置由2个同轴动滑轮组成。左、右2个卷筒缠绕纲丝绳绕过后固定滑轮组，绕到前固定滑轮组和吊板滑轮装置上。

人防门不用时，应急装置是处于断电状态，电动葫芦不工作，人防门放置在地面上的液压推杆上；当启用人防门时，电动机通电，带动平行轴减速器工作，驱动左、右两卷筒同起吊人防门；人防门提升适当高度时，液压推杆收回，电动机反转，使卷筒反转，放下人防门至人防门的门槽处，将人防门关闭；当所有设备无法通电的情况下，而又要启用人防门时，手摇手轮装置的手轮，将人防门提升适当高度，停止摇动手轮装置手轮，手动推动液压推杆收回，再拉拉杆装置的拉杆，电动机处于间歇制动状态，缓慢释放人防门至门槽处，人防门关闭。

3 方案设计

经过实验和改进后的研制方案，参阅图3，地铁隧道人防门防淹门的应急提升装置包括安装框架1、门形架2、定滑轮3、钢丝绳4和动力单元5，安装框架1沿地铁隧道布置，门形架2跨立于安装框架1的两侧，定滑轮3安装于门形架2的顶部，钢丝绳4绕过定滑轮3，钢丝绳4的一端连接于人防门防淹门的门扇，动力单元5安装于安装框架1上，安装框架1和门扇分设于门形架2的两侧。

图3

参阅图4，动力单元5包括安装底座51、主起升电机52、收卷滚筒53、备用起升电机54、第一传动结构55、第二传动结构56和电源控制箱57，收卷滚筒53转动安装于安装底座51上，主起升电机52和备用起升电机54均安装于安装底座51上且分设于收卷滚筒53的两侧，钢丝绳4的另一端固定连接于收卷滚筒53上，主起升电机52通过市政电网供电，备用起升电机54电连接有为其供电的电源控制箱57，电源控制箱57内设置有可反复充电的蓄电池502（详见图3），第一传动结构55设于主起升电机52的输出轴和收卷滚筒53的中心轴之间，第二传动结构56设于备用起升电机54的输出轴和收卷滚筒53的中心轴之间。

图4

第一传动结构55和第二传动结构56均为链轮式传动结构，链轮式传动结构的结构简单、传动稳定，安装方便，有利于工作人员快速拆卸、组装。

安装底座51的上表面设置有四个弹簧减震座58，备用起升电机54的底部通过多个弹簧减震座58安装于安装底座51上。主起升电机52的功率比较大，在其工作时会带动安装底座51发生一定的抖动，而减震弹簧座对备用起升电机54具有减震作用，使备用起升电机54内部的零部件不容易因为抖动而损坏，有效延长备用起升电机54的使用寿命。

电源控制箱57同样安装于安装底座51上，备用起升电机54位于主起升电机52和电源控制箱57之间，安装底座51的上表面设置有两块间隔布置的夹板59，电源控制箱57夹设于两块夹板59之间。安装底座51提供了较好的安装位置，而备用起升电机54与电源控制箱57距离比较近，能通过电源线、控制线直接进行连接，不容易发生线缆缠绕的现象，成本也更低；两块夹板59之间预留的空间，刚好可以将电源控制箱57夹设住，使电源控制箱57不容易随意晃动，结构更加稳固。

参照图4和图5，电源控制箱57还包括箱体501、充电器503、安装板504和控制电路板模块505，蓄电池502安装于箱体501的内底部，安装板504水平安装于箱体501的内侧壁，控制电路板模块505和充电器503均安装于安装板504上，控制电路板模块505、蓄电池502和充电器503三者之间电连接。安装板504为控制电路板模块505和充电器503提供了较好的安装位置，可以使相互之间的电源线不容易缠绕，使用更加安全。

图5

箱体501内还设置有固定蓄电池502的钢带506，钢带506的端部通过螺栓锁紧于箱体501，钢带506设置有3组且均匀间隔布置，在其他实施例中钢带506还可以为2组或者4组，箱体501的底部设置4个带有刹车的万向轮507。

钢带506对蓄电池502具有捆绑作用，当地下发生一定程度的振动时，钢带506能确保蓄电池502稳固地安装在箱体501内部，减少蓄电池502的受损程度，而且如果钢带506太少时，不能很好地将蓄电池502固定住，而钢带506太多时，增加了成本，所以钢带506设计2-4组最佳；万向轮507的设计可以方便推动整个箱体501，安装和搬运更加方便、省力。

箱体501的正面的一侧铰接有箱门508，箱门508的内表面粘接有一圈密封圈509，密封圈509的形状和箱体501正面开口的形状大小一致，箱体501的内底壁还设置有海绵底座510，蓄电池502的底部放置于海绵底座510上。

电源控制箱57还包括加热组件511和湿度检测单元512，加热组件511安装于箱体501的内部且不和蓄电池502接触，控制电路板模块505电连接于加热组件511和湿度检测单元512，湿度检测单元512安装于箱体501的内部；湿度检测单元512用于实时检测箱体501内部的空气湿度，控制电路板模块505预设有正常空气湿度阈值，当湿度检测单元512检测到的实时空气湿度值大于正常空气湿度阈值的最大值时，加热组件511受控于控制电路板模块505而启动工作，当湿度检测单元512检测到的实时空气湿度值小于正常空气湿度阈值的最小值时，加热组件511受控于控制电路板模块505而停止工作。

将蓄电池502安装于箱体501内部之后，对蓄电池502具有很好的保护作用，而在地面以下的潮湿环境下，蓄电池502是很容易受潮的，继而通过温度检测单元实时检测箱体501内部的湿度，如果湿度值低于标准值时，就能自动启动加热组件511，从而改善箱体501内部的潮湿度，有效避免蓄电池502受潮损坏。

加热组件511包括安装梁5111、两组主热吹风机5112、两组竖杆5113和副热吹风机5114，安装梁5111安装于箱体501的内部且水平布置，一组主热吹风机5112安装于安装梁5111的上表面且位于控制电路板模块505的下方，另一组主热吹风机5112安装于安装梁5111的下表面且位于蓄电池502的上方，主热吹风机5112和控制电路板模块505电连接；竖杆5113固定于安装梁5111的底部和箱体501的内底壁之间，两根竖杆5113分别位于蓄电池502的两侧，副热吹风机5114安装于竖杆5113朝向蓄电池502的一侧，副热吹风机5114和控制电路板模块505电连接。

安装梁5111为主热吹风机5112提供了较好的安装位置，而如果箱体501内部的湿度值过低时，两组主热吹风机5112均朝向蓄电池502吹出热风，使箱体501内部的潮湿空气不容易损坏蓄电池502；两组竖杆5113为副热吹风机5114提供了较好的安装位置，两组副热吹风机5114配合两组主热吹风机5112一起分别从蓄电池502的四周吹出降低空气湿度的热风，全方位对蓄电池502进行干燥保护，有效保证蓄电池502不受潮损。

箱门508上设置有与控制电路板模块505电连接的上升按钮517、下降按钮518、工作指示灯519和电量显示屏520，箱体501的外侧壁设置有转换开关513、60V插座514和380V插座515，蓄电池502的输出电压可以为60V或者380V且通过转换开关513进行切换，箱体501的底部设置有多个线缆接口516。当需要对隧道人防门防淹门进行应急提升或者下降时，通过箱门508上的上升按钮517和下降按钮518即可进行操作，而工作指示灯519可以显示此时的工作状态，电量显示屏520可以很直观地观察到蓄电池502的剩余电量，而转换开关513可以对蓄电池502的输出电压进行切换，整个操作对象全部集中到箱体501上，在实际应急处理中操作更加方便。