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轨道车辆微动塞拉门

发布时间:2013-11-12作者:admin浏览量:


轨道本辆微动塞拉门

摘要针对现行城市轨道车辆上使用塞拉门系统“关门 难”的现象,分析了乘客拥挤情况下门系统的受力状况。提 出了一种新型的按照欧洲及国际标准进行设计和制造的微 动塞拉门:在最大防挤压力相同的前提下,微动塞拉门关门 时门系统能够承受的人体阻力接近现行塞拉门的4倍;且由 于微动塞拉门的塞拉距离减小,拥挤的乘客作用在门板上的 人体阻力显著降低,约为现行塞拉门的1 /5。从而解决了塞 拉门“关门难”的问题。

关键词轨道车辆,自动门系统,微动塞拉门 中图分类号U 270。38 + 6

城市轨道车辆使用的塞拉门,在密封性能方面 比平移门具有特别突出的优点,因而在国外从20世 纪80年代开始得到越来越广泛的运用。我国从上 海轨道交通3号线的车辆开始选用塞拉门以来,先 后有广州、南京、深圳、武汉、北京、天津等多条城轨 (含地铁、轻轨)线路的车辆选用塞拉门。然而,装有 塞拉门的新造车辆因乘客拥挤而导致车门无法正常 关闭的现象也屡屡发生,并且导致列车严重误点。 解决塞拉门“关门难”已成为有关部门关注的问题。 分析和研究表明,设计一种兼有外挂平移门与塞拉 门主要特点的新型微动塞拉门,可以解决塞拉门“关 门难”的问题。

1塞拉门“关门难”的原因

当车厢内乘客非常拥挤时,现行塞拉门不能正 常关闭的主要原因是:塞拉门在关闭到接近最后一 段距离时,门板同时要向车厢内移动,并对人体产生 挤压力(i?n)(如图1(a)所示);此时,当门板受到的 乘客人体阻力(P)的反作用(如图1(b)所示)足够大 时,自动门系统的障碍检测起作用,使关门动作不能 及时实现。当间隔一段时间(约2 s)后,门系统再次 自动重新关门;若连续3次关门不成功,则自动门系 统停止关门,门系统的自动诊断系统呈现关门故障。 只有在排除关门故障后,控制系统才允许列车起动。

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1.1现行塞拉门关门过程中门系统的受力分析

现行塞拉门的塞拉行程一般为D 二 56 _,塞 拉行程段的塞拉导角一般为a 二35%塞拉门关闭过 程中设定的最大防挤压力二 150 N。塞拉门塞 拉过程中门板及门系统的受力状态如图2所示。图 中:F为拥挤的乘客在门板沿塞拉导角向车厢内移 动时施加在门板上的人体阻力;R为门板受到人体 阻力后门系统的导向导轨作用在门板上的支撑力。 通过受力分析可得到如下关系:

1.2.1拥挤状态人体模型的建立

人体模型的建立是对人的活动进行研究的基 础,它包括几何、物理、生理、行为、控制等许多方面。 其中,人体的物理模型和肌肉力量模型是与人体运 动紧密相关的,而人体的质量特性研究又是基础数 据工作。肌肉是人体活动的动力来源。人体的肌肉 动力系统是与生物控制论有关的复杂的动力学系 统。本模型采用简化的研究方法,只考虑肌肉活动 所引起的后果,即相邻分体之间的相对运动,而不去 追究肌肉施力过程的复杂的生物物理本质。

(1)建立人体模型的假设 ①选用中国标准人体的尺寸、重量;②所有人 的有关人体参数完全相同;③车门处人群规则排 列;④每列中的人前胸与后背直接接触。

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(2)确定轨道车辆车门处的人数

若按12人/m2的乘客密度,车门宽为1.65 m, 车辆客室净深为2.8 m,则按中国人体尺寸的数据 (见GB1000 - 88)取第50百分位的男子胸厚及最大 肩宽计算,车门处可站4列,每列13人。

(3)人体的模型及响应

人体简化为一集中质量,拥挤时胸部肌肉模型 简化为弹簧阻尼器模型。单个人的弹簧阻尼器模型 如图3所7K。其中M为人体质量;々为弹性系数;c 为阻尼系数。


人体的弹性系数和阻尼是非线性的,取决于加 在人体上的外力的幅度。在小幅度冲击的条件下胸 部的阻抗非线性度很小,人体的响应可简化为线性 问题。有如下假设.•①在车门关闭的整个挤压行程 中J和c为常数;②车门关闭过程中,由于每个人 的变形量不大,人可视为被动的挤压,忽略肌肉收缩 力;③车门关闭过程中人的向内移动可视为相对于 地板的无摩擦的相对滑动。

根据以上假设和力学原理,将拥挤的乘客简化 为多个具有集中质量的弹性阻尼系统以串联、并联 的方式组成的

确定模型的参数,取人体胸部的A 二80 kN/m、 c 二 1。2kN/(m。s);对前面分析建立的模型采用多 体系统动力学进行研究,使用机械系统仿真设计软 件ADAMS进行仿真分析。分析结果见图5。仿真 分析结果表明,现行塞拉门关门过程中拥挤乘客人 体阻力的增加非常迅速,每一列的第一位乘客作用 在门板上的P最大值约为450 N,因此4列乘客作 用在门板上的P最大值为1 800 N。