地铁防淹门简介

1、防淹 门系统作 为地铁 的防灾设备 ，主要应用在水 系复杂 、常年蓄水或 地处 海域海 岛的地 区，如地 处珠江三 角洲的广州 、长江 三 角洲的上 海、 海 岛的香港。地铁在以地下线路穿越河流或湖泊等水域时 ，应考虑在进 出水 域 的隧道两端的适 当位置设置 防淹 门，以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 下设备和人身的安 全。防淹 门系统主要 由机械系统和监控 系统两部分组成。防淹门机械部分主 要由闸门门叶、门槽、启闭设备、锁定装置等部件组成 ,防淹 门监控系统由液位 传感 器 、现场控制装置 （PLC）、控制柜 （箱 ）、报警设备 、控

2、制 电缆等组成。 系统功能 主要包 括 区间水 位监 视和 报警 、门体状 态监控等。区间水位监视和报警 在 区间废水泵 房内设置 液位传感器 （或 液位 变 送 器 ），用于采集区间水位信息，并将 这些信息传送至防淹 门室 主控 制装 置 。主控制装置对水位进行分析综合后， 驱动车站车控室和防淹门室内相 关指 示灯警笛 、警铃动作，并将水位及设备相关状态传 输到车站控制室工作站 ， 在车站控制室及防淹门室能对区间水位进行 自动监测及报警 。当区间水位超过 系统相应设 定值 时，系统自动向防淹门控制室、车站控制室报警。当区间水位到达影 响列 车正常运行的临界水位时 ，或者区间水位及其变 化趋

3、势危及 列车正常运行时， 系统自动向相关车站控制室发出区间水位报警信 号。区间水位按 四级监视 、两级报警设置。一般区间最低里程处钢轨底 以下 100 mm 处设为一级水位预报警 ，即系统报警临界水位 （此水位 将危及信号 系统的正 常工作）；区间最低处钢轨顶面以上 60 mm 处为四级水位，即危险水 位 （ 此水位 将危及机车 的正常工作 ）。根据系统需要，一级与四级水位之间，设 置二级水位和三级水位。一级水 位与二级水位之间、 二级水位与三级水位之间作为水位上涨速度监测区， 水位 上 涨速度 （暂定 50 mmmin，系统可调 ）作为危险水位报警信号。水位预报警信 号和危险 水位报警信号均

4、由防淹门系统主控制装置上传至车站级主控 系统 ， 主控系统终端显示状态信号并报警 ，防淹门状态信息和 区间水位信息由主控系 统上传至控制中心 （OCC），实现中央级的监视功能。中央级监视功能在车站，车站级的主控系统集成防淹门系统 ，防淹门状态 信息和区间水位信息通过车站级的主控系统上传至控制中心， 实现了对全线防淹 门状态、被监视区间水位的集中监视功能。车站控制室具有对本站防淹门系统的状态、 被监视区间水位、 水位上涨速度 监视的功能。防淹门系统 主控制装置 PLC 通过 RS485 与主控系统进行接口， 可以实现数据共享和远程监视功能。另外，车控室的 IBP 盘（应急控制盘 ）通过硬 线与防

5、淹门系统主控制装置 PLC 连接，实现远程控制功能。区间水位信息和防淹门状态信息通过系统主控制装置PLC 显示和报警 ，防淹门的现场控制箱 （柜 ）设置。门体控制的功能按钮和状态指示灯，实现现场控制。 防淹门机械系统的设计主要包括闸门门叶的设计、 启闭设备的选型设计、 锁 定装置的选型设计等。防淹闸门的形式主要有升降式和平开式两种。升降式闸门又叫平面滑动式 闸门，门体为单扇， 属平面多主梁焊接钢结构件， 两侧采用钢基铜塑材料作为滑 动导向块，与门槽配合， 在门槽内上下滑动， 实现闸门在隧道内开闭和水流通道 的动作。门体底部需要与地铁行车轨道配合设计， 做特殊处理， 与轨道接触的地 方采用橡胶块

6、做防水处理。 门体上装 2 个闸阀，用于在门体关闭状态下把车站的 水向区间排放。闸门的宽、高根据限界要求确定，一般为 38 m（宽 ）42 m（高）， 闸门量约为 10 t，能依靠自重在 3 m水深涌水条件下关闭。门体通过钢丝绳与双 钩电动葫芦连接，钢丝绳又作为传动介质。闸门表面采用热喷锌 的防腐处理 ， 延长使用寿命，减少维护工作量。在正常运营模式时，闸门悬挂在站厅层 ，处 于锁定装置的上方； 闸门的维修和保养均在站厅层。 升降式防淹闸门的外形结构 及在车站 的布置 .门槽作为闸门下滑的导槽，结合土建结构门框二期施工 装在土建结构上。闸门的止水橡胶块在外力的作用下，紧贴在门槽上，止水性能 良

7、好。降式闸门槽结构简单，周边止水差，操作设备布置在有水的一侧，要求防水性能好，但 工程造价高，且不利于设备的检修和维护平开式闸门升降式闸门综上所述，防淹门系统属于防灾设备，通常处于闲置状态，极少使用，闸门 的设计主要考虑维护和保养。 闸门的选型主要由车站结构确定， 升降式闸门一般 应用在设有站厅层的两层车站， 平时悬挂在站厅层； 而平开式闸门设于只有站台 层的单层结构车站，正常状态下掩存在隧道侧壁。如果车站结构条件允 ，一般 选择升降式闸门。防淹闸门的起闭设备一般有双钩电动葫芦和油缸起闭机。升降式闸门采用 双钩电动葫芦作为驱动源， 平开式闸门采用油缸起闭机作为驱动源。 双钩电动葫 芦采用非标设

8、计， 18 5 kW 的电动机。同轴驱动 280 kN 的双钩葫芦，提升速 度约 5 mmin，提升高度为 6 m；设 有开度显示和限位器， 设置手动释放装置， 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。 双钩电动葫芦结 构尺寸小、造价低 、维修方便 ，完全符合工程应 用的要求。液压油缸起闭机采用水利工程常用的 QPPY 系列启闭机，带自锁功能。 油缸 起闭机一般安装在隧道侧，处在水淹区域 ，给维修带来一定难度，且与区间管 道的布置有冲突。扇升降式闸门配置两台同步电动锁定装置，安装在站厅层防淹门设备 室内 闸门门槽两侧。 在闸门开门到位时， 电动锁定装置推动锁定梁锁定闸门； 在

9、闸门 关闭时拉开锁定梁使闸门下落关闭 ,电动锁定装置平开式闸门依靠液压油缸的 自锁功能进行锁定考虑其安全可靠性 ，应增加机械锁定机构，通过人工控制锁 定和解锁。防淹门的控制系统采用可编程控制器 (PLC)作为控制主设备，采用液位传感 器作为水位信息采集装置。 当隧道开始积水时， 系统发出预报警信号， 并驱动电 铃；当隧道区间水位达到危害列车行驶安全时， 系统发出危险报警信号， 同时警 笛报警；经人工确认后，由人工操作“请求关门”按钮向信号系统发出请求关门 信号，信号系统确认区间没有列车行驶后， 回复允许关门信号。 防淹门系统收到 允许关门信号后，由人工操作关闭闸门。根据系统功能的需要，防淹门系

10、统与主控系统、 信号系统存在功能接口关系。 防淹门系统与主控系统的接口实现了防淹门系统现场控制器经通信接口与主控 系统交换机连接， 通信介质为光纤， 配备一套光电转换器。 防淹门状态信息经光 纤传 至主控系统终点设备。防淹门系统现场控制器与 IBP 盘的通信采用硬线 ， 实现远程控制，包括开门、关门、操作停止、关门请求等，并设置状态指示灯。防淹门系统与信号系统采用硬线通信， 防淹门系统给信号系统提供开门锁定 信号和请求关门信号； 信号系统给防淹门系统提供同意关门信号和不同意关门信 号。为防止误操作关闭闸门， 信号系统同意关门信号与锁定装置存在电气联锁关 系。当防淹 门系统收到同意关门信号后，锁

11、定装置才能动作并使闸门关闭。目前针对城市轨道交通防淹门设置有明确规定的有 城市轨道交通工程项目 建设标准(建标 104-2008)及地铁设计规范 (GB50157-2003)，其中地铁 设计规范只有一句话： 对下穿河流或湖泊等水域的地铁工程， 应在进出水域的 两端适当位置设置防淹门或采取其它防淹措施。 而在城市轨道交通工程项目建 设标准中有比较详细的规定：第五十八条，对于穿越通航的江、河、湖泊的隧 道，应考虑未来 100 年河床断面受冲淤的变化对隧道安全的影响， 根据国家水利 及航运部门要求，按国家水利部门批准的，对防洪、防汛、防潮汐的评价要求， 合理拟定隧道顶部的覆盖层厚度， 制定穿越堤防的

12、工程措施， 跨江隧道两端的岸 边适当位置或车站临江端必须设置防淹门；第七十九条，对穿越（通航）的江、 河、湖水域的区间隧道应在离开水域的两端适当位置设置防淹门；第四十四条 “车站配线的规定” 的条文说明中， 进一步阐述 “在靠近隧道洞口或临近江河岸 边的地下车站，应设防淹门，目的是万一发生水淹时，可以采取紧急隔断措施。规范给定设置防淹门的条件不是特别清晰， 但明确了设置防淹门的目的： 轨 道交通线路下穿江、河、湖水域，万一发生水淹时，可以采取紧急隔断措施，保 障车站人员及重要设备的安全、 及时转移，但应排除地震、 战争等不可抗力因素 造成的环境。按照规范要求和防淹门设置目的， 本文总结了防淹门

13、设置的原则， 在轨道交 通线路下穿江、河、湖水域时，一般应设置防淹门，以下情况可不设置防淹门： （ 1） 线路穿越不通航客轮、货轮、游轮的小河、涌等水域，此水域截面平均面 积小于 4m（深） 100m（河道宽度）时可不设防淹门，若发生隧道破裂，可采用 人工堵截、车站内人防门关闭或其他防淹措施进行防水。 （2）线路穿越不通航客轮、货轮、游轮的小河、涌等水域，此水域截面平均面 积大于 4m（深） 100m（河道宽度）时， 且线路穿越的水域位置处于河网受控区 域，即若轨道交通线路所穿越的水域在河网内节制闸门的保护范围内， 则可不设 防淹门，否则，在隧道两端的车站内应设置防淹门。（ 3） 线路穿越水域

14、的轨道交通车站内最低轨面高于此水域的常年最高水位， 符 合条件的车站一侧可不设防淹门。（4） 线路穿越水域的轨道交通隧道区间埋深较深 （一般大于 2倍隧道直径） 或 隧道区间采用明挖法施工的，隧道区间两端可不设置防淹门。（5） 线路穿越水域时， 由于意外事故导致隧道破裂引起的水域对某些点 （车站） 的威胁不至于扩大到对更大范围或整条线的威胁， 综合考虑行车、 工程费等各种 因素，可不设置防淹门。 如对地铁线路中的某些小岛上只设置了一座车站， 线路 由此车站通向两侧车站均需过水域， 此时两侧隧道的意外入水最坏情况会淹掉岛 上车站及区间， 不会对其他主要线路及车站造成影响， 在这种情况下， 岛上车

15、站 两侧不设置防淹门，如广州地铁 4 号线官洲站。轨道交通受水淹影响的范围必须是可控的， 水淹损失必须是可以预见的， 并 且是可承受的； 水淹范围可通过自然限定的条件 （水源有限或车站轨面高程高于 水面）进行控制，当自然条件无法限定时，应通过江或河道外部设施（如节制水 闸）或通过轨道交通内部设施（如防淹门）进行控制。目前在建的广东珠三角城际轨道莞惠项目，正线全长99.8km，线路地下工程隧道区间总共长 53.4km，线路下穿了东莞的寒溪河、惠州的西湖和东江三处 水域。在下穿寒溪河水域处，寒溪河属于不通航水域，水域截面面积4.2m（深 ） 100m ，下穿此水域的隧道区间覆土深度约有 37m，进

16、出此水域两端未设置防 淹门；在下穿西湖水域处，西湖为天然湖泊，无通航条件，下穿此水域隧道区间 采用明挖法施工， 覆土深度约 15m，进出此水域两端未设置防淹门； 在下穿东江 水域处，东江属于级通航水域，水域截面面积约为 14m（深 ）500m，下穿此水 域隧道区间采用盾构法施工， 覆土深度约 14m，小于 2倍隧道直径， 进出此水域 两端在车站范围内设置了防淹门。 莞惠项目防淹门设置通过了专家评审， 并得到 上级相关部门的认可。防淹门设置原则与安全风险 LEC 评估法。可以考虑引进安全评价中对潜在 危险源进行半定量评价的方法， LEC 评价法。 该方法采用与系统风险率相关的 3 种方面指标值之

17、积来评价系统中人员伤亡风险大小， 这 3种方面分别是： L为发 生事故的可能性大小； E 为人体暴露在这种危险环境中的频繁程度； C 为一旦发 生事故会造成的损失后果。风险分值 D=LEC 。D 值越大，说明该系统危险性大， 需要增加安全措施， 或改变发生事故的可能性， 或减少人体暴露于危险环境中的 频繁程度，或减轻事故损失，直至调整到允许范围内。对城际轨道线路下穿水域进行安全评估， 以此对防淹门设置的必要性进行半 定量的评估， 对是否设置防淹门或采取其他防淹措施提供参考依据。 可以参考按 照以下内容修正，并相应赋值。根据公式，进行风险分析：风险D=LEC 。计算D 值，判断评价危险性的大小，

18、 以此可以参考是否设置采用防淹门进行降低车站 及隧道区间被淹的危险性。 其中的关键还是如何确定各个分值， 以及对乘积值的 分析、评价和利用 .以上数值是根据 LEC评价方法计算得出，总分在 20以下是被认为低危险的， 这样的危险比日常生活中骑自行车去上班还要安全些；如果危险分值到达70 160之间，那就有显著的危险性，需设置防淹门；如果危险分值在 160 以上，必 须设置防淹门， 以降低环境的危险性， 提高车站及隧道区间的安全度。 另外值得 注意的是，引进 LEC 风险评价法对 L、E、C 进行赋值以及危险等级的划分，一 定程度上需凭经验判断，应用时需要考虑其局限性，根据实际情况予以修正。上述实例中莞惠项目线路下穿三处水域，参照 LEC 评价方法均可得出，在 穿越东江水域时需设置防淹门， 其他两处水域可不设防淹门， 采取其他一般防淹 措施即可。广州地铁二号线工地上四位把门的“铁将军”四扇各重 9.17 吨的地 铁防淹门。当隧道破裂、 珠江水涌进地铁站等意外事故发生时， 这 4扇闸门能够 根据信号，自动在 1.5 分钟内紧急关闭，以防止事故扩大。每扇防淹门能抵御的 最大水压冲力是 4