周宗仁，尹鐵華，何春林，阮保民

（湖北三六重工有限公司，湖北 咸寧 437100）

地鐵人防和防淹系統(tǒng)作為地鐵的防災應急裝備，主要應用在隧道、過江、過河、過湖等區(qū)域，防止因意外使洪水進入隧道和車站，避免造成大范圍的人身傷亡和財產損失，有效保護地下設備和人身安全。

1 研究背景

隨著城市的快速發(fā)展，地鐵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標志。地鐵的站點必須相互隔離，當水災、火災、戰(zhàn)爭等災害發(fā)生時，關閉人防和防淹系統(tǒng)的閘門，能確保人民的財產和生命安全。國內現(xiàn)有升降式防淹系統(tǒng)的啟閉機反吊于頂板上，運營時使用維護難度大、起重量小，啟閉系統(tǒng)起吊噸位不能滿足現(xiàn)有起吊要求，且在沒有電源狀態(tài)下不能實現(xiàn)關閉或開啟閘門。

2 方案概述

根據(jù)地鐵的常用設計方案，以及地鐵隧道的規(guī)模大小，本案例中地鐵人防和防淹系統(tǒng)應急提升裝置的設計目標是：采用雙吊點電動葫蘆作為提升動力裝置，24kW～45kW電動機同軸驅動，提升速度為5m/min，提升高度為9m或以上，提升時間2min以內，還設置閘門開度載荷儀和限位器；另外，還設置手動釋放裝置，在電源故障時，利用閘門的自重，操作手動釋放裝置來關閉閘門；當需上升時，切換到蓄電池供電模式，采用60V直流永磁制動電動機驅動，提升時間25min以內，以便于滿足應急要求；當蓄電池斷電時，通過人工搖動來應急提升，避免因外部斷電無法實現(xiàn)閘門啟閉的問題，以符合市場需要和城市發(fā)展要求。

地鐵人防和防淹系統(tǒng)應急提升裝置由電動葫蘆主體和滑輪起吊裝置兩大部分組成，其安裝方式如圖1、圖2所示：

圖1 人防門啟閉裝置安裝正面示意圖

圖2 人防門啟閉裝置安裝側面示意圖

電動葫蘆主體采用ZDS系列錐形轉子制動子母電動機為動力，電動機與平行軸減速器輸入軸相連。平行軸減速器有1個輸入軸，2個輸出軸，且兩輸出軸在同一軸線上，輸入軸與輸出軸相互平行?；喥鸬跹b置安裝在機房的頂部，主要有后固定滑輪組、前固定滑輪組、吊板滑輪裝置，超載限制器裝置等組成。后固定滑輪組、前固定滑輪組分別由2個同軸固定滑輪組成，吊板滑輪裝置由2個同軸動滑輪組成。左、右2個卷筒纏繞綱絲繩繞過后固定滑輪組，繞到前固定滑輪組和吊板滑輪裝置上。

人防門不用時，應急裝置是處于斷電狀態(tài)，電動葫蘆不工作，人防門放置在地面上的液壓推桿上；當啟用人防門時，電動機通電，帶動平行軸減速器工作，驅動左、右兩卷筒同起吊人防門；人防門提升適當高度時，液壓推桿收回，電動機反轉，使卷筒反轉，放下人防門至人防門的門槽處，將人防門關閉；當所有設備無法通電的情況下，而又要啟用人防門時，手搖手輪裝置的手輪，將人防門提升適當高度，停止搖動手輪裝置手輪，手動推動液壓推桿收回，再拉拉桿裝置的拉桿，電動機處于間歇制動狀態(tài)，緩慢釋放人防門至門槽處，人防門關閉。

3 方案設計

經(jīng)過實驗和改進后的研制方案，參閱圖3，地鐵隧道人防門防淹門的應急提升裝置包括安裝框架1、門形架2、定滑輪3、鋼絲繩4和動力單元5，安裝框架1沿地鐵隧道布置，門形架2跨立于安裝框架1的兩側，定滑輪3安裝于門形架2的頂部，鋼絲繩4繞過定滑輪3，鋼絲繩4的一端連接于人防門防淹門的門扇，動力單元5安裝于安裝框架1上，安裝框架1和門扇分設于門形架2的兩側。

圖3

參閱圖4，動力單元5包括安裝底座51、主起升電機52、收卷滾筒53、備用起升電機54、第一傳動結構55、第二傳動結構56和電源控制箱57，收卷滾筒53轉動安裝于安裝底座51上，主起升電機52和備用起升電機54均安裝于安裝底座51上且分設于收卷滾筒53的兩側，鋼絲繩4的另一端固定連接于收卷滾筒53上，主起升電機52通過市政電網(wǎng)供電，備用起升電機54電連接有為其供電的電源控制箱57，電源控制箱57內設置有可反復充電的蓄電池502（詳見圖3），第一傳動結構55設于主起升電機52的輸出軸和收卷滾筒53的中心軸之間，第二傳動結構56設于備用起升電機54的輸出軸和收卷滾筒53的中心軸之間。

圖4

第一傳動結構55和第二傳動結構56均為鏈輪式傳動結構，鏈輪式傳動結構的結構簡單、傳動穩(wěn)定，安裝方便，有利于工作人員快速拆卸、組裝。

安裝底座51的上表面設置有四個彈簧減震座58，備用起升電機54的底部通過多個彈簧減震座58安裝于安裝底座51上。主起升電機52的功率比較大，在其工作時會帶動安裝底座51發(fā)生一定的抖動，而減震彈簧座對備用起升電機54具有減震作用，使備用起升電機54內部的零部件不容易因為抖動而損壞，有效延長備用起升電機54的使用壽命。

電源控制箱57同樣安裝于安裝底座51上，備用起升電機54位于主起升電機52和電源控制箱57之間，安裝底座51的上表面設置有兩塊間隔布置的夾板59，電源控制箱57夾設于兩塊夾板59之間。安裝底座51提供了較好的安裝位置，而備用起升電機54與電源控制箱57距離比較近，能通過電源線、控制線直接進行連接，不容易發(fā)生線纜纏繞的現(xiàn)象，成本也更低；兩塊夾板59之間預留的空間，剛好可以將電源控制箱57夾設住，使電源控制箱57不容易隨意晃動，結構更加穩(wěn)固。

參照圖4和圖5，電源控制箱57還包括箱體501、充電器503、安裝板504和控制電路板模塊505，蓄電池502安裝于箱體501的內底部，安裝板504水平安裝于箱體501的內側壁，控制電路板模塊505和充電器503均安裝于安裝板504上，控制電路板模塊505、蓄電池502和充電器503三者之間電連接。安裝板504為控制電路板模塊505和充電器503提供了較好的安裝位置，可以使相互之間的電源線不容易纏繞，使用更加安全。

圖5

箱體501內還設置有固定蓄電池502的鋼帶506，鋼帶506的端部通過螺栓鎖緊于箱體501，鋼帶506設置有3組且均勻間隔布置，在其他實施例中鋼帶506還可以為2組或者4組，箱體501的底部設置4個帶有剎車的萬向輪507。

鋼帶506對蓄電池502具有捆綁作用，當?shù)叵掳l(fā)生一定程度的振動時，鋼帶506能確保蓄電池502穩(wěn)固地安裝在箱體501內部，減少蓄電池502的受損程度，而且如果鋼帶506太少時，不能很好地將蓄電池502固定住，而鋼帶506太多時，增加了成本，所以鋼帶506設計2-4組最佳；萬向輪507的設計可以方便推動整個箱體501，安裝和搬運更加方便、省力。

箱體501的正面的一側鉸接有箱門508，箱門508的內表面粘接有一圈密封圈509，密封圈509的形狀和箱體501正面開口的形狀大小一致，箱體501的內底壁還設置有海綿底座510，蓄電池502的底部放置于海綿底座510上。

電源控制箱57還包括加熱組件511和濕度檢測單元512，加熱組件511安裝于箱體501的內部且不和蓄電池502接觸，控制電路板模塊505電連接于加熱組件511和濕度檢測單元512，濕度檢測單元512安裝于箱體501的內部；濕度檢測單元512用于實時檢測箱體501內部的空氣濕度，控制電路板模塊505預設有正常空氣濕度閾值，當濕度檢測單元512檢測到的實時空氣濕度值大于正?？諝鉂穸乳撝档淖畲笾禃r，加熱組件511受控于控制電路板模塊505而啟動工作，當濕度檢測單元512檢測到的實時空氣濕度值小于正常空氣濕度閾值的最小值時，加熱組件511受控于控制電路板模塊505而停止工作。

將蓄電池502安裝于箱體501內部之后，對蓄電池502具有很好的保護作用，而在地面以下的潮濕環(huán)境下，蓄電池502是很容易受潮的，繼而通過溫度檢測單元實時檢測箱體501內部的濕度，如果濕度值低于標準值時，就能自動啟動加熱組件511，從而改善箱體501內部的潮濕度，有效避免蓄電池502受潮損壞。

加熱組件511包括安裝梁5111、兩組主熱吹風機5112、兩組豎桿5113和副熱吹風機5114，安裝梁5111安裝于箱體501的內部且水平布置，一組主熱吹風機5112安裝于安裝梁5111的上表面且位于控制電路板模塊505的下方，另一組主熱吹風機5112安裝于安裝梁5111的下表面且位于蓄電池502的上方，主熱吹風機5112和控制電路板模塊505電連接；豎桿5113固定于安裝梁5111的底部和箱體501的內底壁之間，兩根豎桿5113分別位于蓄電池502的兩側，副熱吹風機5114安裝于豎桿5113朝向蓄電池502的一側，副熱吹風機5114和控制電路板模塊505電連接。

安裝梁5111為主熱吹風機5112提供了較好的安裝位置，而如果箱體501內部的濕度值過低時，兩組主熱吹風機5112均朝向蓄電池502吹出熱風，使箱體501內部的潮濕空氣不容易損壞蓄電池502；兩組豎桿5113為副熱吹風機5114提供了較好的安裝位置，兩組副熱吹風機5114配合兩組主熱吹風機5112一起分別從蓄電池502的四周吹出降低空氣濕度的熱風，全方位對蓄電池502進行干燥保護，有效保證蓄電池502不受潮損。

箱門508上設置有與控制電路板模塊505電連接的上升按鈕517、下降按鈕518、工作指示燈519和電量顯示屏520，箱體501的外側壁設置有轉換開關513、60V插座514和380V插座515，蓄電池502的輸出電壓可以為60V或者380V且通過轉換開關513進行切換，箱體501的底部設置有多個線纜接口516。當需要對隧道人防門防淹門進行應急提升或者下降時，通過箱門508上的上升按鈕517和下降按鈕518即可進行操作，而工作指示燈519可以顯示此時的工作狀態(tài)，電量顯示屏520可以很直觀地觀察到蓄電池502的剩余電量，而轉換開關513可以對蓄電池502的輸出電壓進行切換，整個操作對象全部集中到箱體501上，在實際應急處理中操作更加方便。