地铁屏蔽门的机械设计及力学模型

第32卷第4期2004年4月 华南理工大学学报(自然科学版)JoumalofSouth China UniversityofTechn0109y (Natuml ScienceEdition1 Vol_32 No．4ADril2004 文章编号：IOoo一565x(2004)04—0074一04 地铁屏蔽门的机械设计及力学模型陈海辉 (华南理工大学工业装备与控制_T程学院，广东广州510640 摘要：提出了一种地铁屏蔽门的机械设计方案．该机械部件设计成4个模块化结构单 元，下部支撑可三般都争二蹲囊茹警摹绣每：毛之型固罐垂手罐籀誉粤互．擎摹扭旦播善嘲 甜滋锑漕，囊巨董掣；萋嚣蕈耋羹薹霪蒜；掣㈦整氨H。y抽≠毫”u蠢掣士筝量羹≯蟊；崭鋈 委毫兰耋蚶毫魏嚣餮篓藿秘髦羹蘸蠢塞坚!辑鬻琴藿霉葺舞晷囊妻熏墨肋掴墨垂F 擎占磊j剧巍要!霉上是指先建立子模块模型，再由了．模块建立整 个系统仿真模型．本文采用从下到上的建模方法． 根据式(9)，将“．．“。，p廿。肿，。作为输入量． ‘，i。作为输出量，可求解f。．j。，于模块框图见图l 图l求解f．，far模块框图 Figl sub—moduleb10ckdlagralnofsolvi“gf^．I。 根据式(13)，将i．，i。，∞，作为输入量．可求解 输 出量口。，≯。脚。，p咖。子模块框图如图2所示． 根 据式(18)，将f。．f。，沙。，吵，。作为输入量，可求 解输出量L，子模块框图见图3．根据式(19)，将 t，L作为输入量，可求解输出量∞，，子模块框图见 图 4．图l一4中，s为拉普拉斯算子． 图 2求解妒⋯妒．。子模块框罔 Flg2 sub—moduleblockdiagramofsolVl“g廿“，吵．月 罔 3求解丁，子模块框图 F193 sub_moduIeblockdiagramofsolvingL 翌拇 ‘ 图4求解∞，子模块框图 Fjg4sub—modu】eblockdiagramofsoIvjng“ 由上面各子模块很容易构成三相异步电机定于 三相静止轴系ABc下的sjmuJj从仿真模型，如图5 所示．给定“．，“。和负载转矩r．．台理设置仿真参数 就可得到仿真结果 圈5三相异步电机定fA口c轴系F的Matlab／slmu¨nk仿真模犁 Fig5 Matlab／Slmulmksjmulationmodclofthree—Phaseinductionmotorlnstatorwindmg^BC厅ame tor windmg^BC厅ame ?? ?x 万方数据 第4期 陈海辉：地铁屏蔽门的机械设计及力学模型 75 准固定门、一扇应急门和两扇中分双开活动门；c型 单元：含一扇非固定门、一扇应急门和两扇中分 双开活动门；D型单元：即备用门．或称单开铰链门， 在站台前端和后端各设一扇B、c型单元与A型单 元相似．屏蔽门大部分是A型单元，c型单元是为 了适应站台长度方向尺寸变化而设列车在正常情 况下，乘客通过活动门上下列车非正常情况下，通 过B型单元的应急门疏散乘客，如图1所示 2主要部件 屏蔽门设计成4种类型的屏蔽门单元，具有代 性的B型单元结构见图2，机械部分由钢架结构、上 支撑架、下支撵架、活动门、固定门和应急门等组成． 一 ————J———- ，， }固定门 活动门4。崦莹门 麻急门 ， 【二一 一 轨道中心找 L————．，————J-—————L—————J k 图2 B型单元构造示意图 Hg2 SchemalicofconstructlonofBtyPcmodularun“ 2．1 钢架结构 电器控制部分的门机驱动活动门开关，安置在 钢架结构上．钢架结构主要由横梁、绝缘衬垫、立柱、 支柱和盖板等组成，见图3钢架由螺栓连接组成一 E部滑动联接 罔3屏蔽f】单横粱钢架结构 Fjg3 Slngle—bcamsceeIconstructionofplatform scrcendOOrs 个完整的受力构件．可以把屏蔽门受到的荷载传递 给土建结构，它是屏蔽门的垂直荷载、水平风荷载 (隧道通风系统产生的风压、列车运行活塞风压)以 及乘客挤压力和地震等荷载的主要受力构件．门机 连接在横梁上 2．2 上支撑架 立柱顶部与上支撑架连接．上支撑架见图4，装 有万向伸缩调节装置，能有效吸收土建顶梁不平度 误差．消除顶梁及站台面的不均匀沉降对屏蔽门的 影响 (a)}视圈 (b)壳视制 图4可伸缩的卜支撑架 Fig4 Flexibletopsupponcr 2．3 下支撑架 下支撑架由T型铸钢支架、调节装置、绝缘衬垫 和踏步板组成，如图5，6所示T型板上铸有螺纹孔 座，两块T型板只需简单的加工，便可组成三维调节 结构图6展示了下支撑架通过螺栓进行三维调节． 图5下支撑架横截面围 Fig5 Scctionsketchofbottomsupp0毗r 嗽、 扩道 万方数据 万方数据 第4期 陈海辉：地铁屏蔽门的机械设计及力学模型 建立适合软件分析的有限元单元模型：(1)把固定 门和活动门崩(包括应急门)与支撑系统的钢架结 构分开，倚载均直接作用在门扇的表面，门帛的支撑 形式可以根据实际设}卜采用线支撑或点支撑；(2) 门扇采用板单元与粱单元相固定结合的模型，板单 元表示玻璃，梁单元代表门框：(3)采用梁单元对钢 架结构进行分析，来自门扇的各个力根据前面分析 得到；(4)钢架与站台底部和顶部的连接形式，可以 根据设计，采用相应的固支或简支形式 经过以上简化处理，采用有限元进行分析，可得 到各构件的变形、应力，同时，也得到各节点所需要 的联结力，进而可进行各连接点的强度校核或设计． 4 结束语 本文设汁采用模块式结构单元，下部结构三维 可调节、r部结构可伸缩，设置了安全装置、密封件， 结构可满足屏蔽门的特殊要求，所有部件均可在站 台侧快速安装、拆卸、维修，所有机械构件国内公司 均可设计、生产．完全可实现同产化．工况分析反映 屏蔽门结构的实际工作状况，对结构进行适当的简 化便于有限元计算．该机械设计方案及强度分析方 法已在上得到了实际应用， 参考文献： [1]陈海辉地铁屏蔽门国产化样机及系列关键技术研究 [RJ广州：华南理T大学电子与信息学院，2002 【2] 朱颓心，毒绪忠．江亿站台屏蔽f】在地铁热环境控制 中的经济性分析[J]建筑科学，1997(4)：42—46 [3]刘承东屏蔽门系统任地铁中的应用【j]城市交通研 究．2000(1)：43—45 [4]熊建明，张宏，陈海辉，等地铁站台屏蔽『】：P]中国 々利，zL992547105 1999一】0一16 ：5] 陈海辉，胡跃明．熊建明．地铁屏蔽门控制系统方案 !J]华南理工大学学报(自然科学版)，2002、30(3)： 44—47 ：6j 陈海辉．嘏跃踢。熊建明地铁屏蔽门的直流驱动电源 设汁[JJ华南理工大学学报(自然科学版)，2002． 30(5)：50—53 MechanismDesignandMechanicsModelofthePlatform ScreenDoorsfOrSubways C^PnHni—h撕 coll。gcofIndustrialEquipmentandcontrolE”gineed“g，southchinauniV．ofTcch．，Guangzhou510640，Guangdong．china) Abstract：Proposedherelsamechanismschemeoftheplatformscreendoors(PSD)forsubwaysInthis scheme，IhemechanismsI邝ctureiscomposedoffourmodularunitsandisequippedwitha3Dadjustablebottom supporterandafkxibletopsupporter．Theconstitutionandtunctionofthemalnmechanicalp耵tsareexpounded． TheexternalIoadsonPSDareinvestlgatedandtheworkingconditionaswe儿astheven行cationcriterionsare presented．Themechanicsmodelissjmplinedbymopresumptionthata¨partsconsistofpanelunitsandbeamu- nits．ThisschemecansatisfythespecialrcquirementsofsubwaystationsonPsD，andthedynamicmodelrenects theactualworki“gconditionsofPSD Keywords：platfoTmscreendoOo；mBchanismdesig“；mechanicalmodel；subwayslation 万方数据 地铁屏蔽门的机械设计及力学模型 作者： 陈海辉 作者单位： 华南理工大学,工业装备与控制工程学院,广东,广州,510640 刊名： 华南理工大学学报(自然科学版) 英文刊名： JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 2004,32(4) 被引用次数： 11次 参考文献(6条) 1.陈海辉;胡跃明;熊建明 地铁屏蔽门的直流驱动电源设计[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2002(05) 2.陈海辉;胡跃明;熊建明 地铁屏蔽门控制系统方案[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2002(04) 3.熊建明;张宏;陈海辉 地铁站台屏蔽门 1999 4.刘承东 屏蔽门系统在地铁中的应用[期刊论文]-城市交通研究 2000(01) 5.朱颖心;秦绪忠;江亿 站台屏蔽门在地铁热环境控制中的经济性分析 1997(04) 6.陈海辉 地铁屏蔽门国产化样机及系列关键技术研究 2002 本文读者也读过(5条) 1. 陈海辉.胡跃明.熊建明 地铁屏蔽门的直流驱动电源设计[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2002,30(5) 2. 温诗铸.丁建宁.Wen Shizhu.Ding Jianning 微型机械设计基础研究[期刊论文]-机械工程学报2000,36(7) 3. 刘莉 浅谈机械设计中三维动画创作与应用[期刊论文]-核动力工程2003,24(2) 4. 陈海辉.胡小芳 地铁屏蔽门样机的性能测试[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版）2005,33(1) 5. 刘承东.Liu Chengdong 屏蔽门系统在地铁中的应用[期刊论文]-城市轨道交通研究2000(1) 引证文献(11条) 1.高波.李先庭.韩宗伟.郜义军 地铁通风空调系统节能的新进展[期刊论文]-暖通空调 2011(8) 2.王宏伟.王永廉 结合具体工程实例将ANSYS引入力学[期刊论文]-孝感学院学报 2010(6) 3.杨伟超.彭立敏.艾小冬 地铁内空气品质的动态变化特性分析[期刊论文]-铁道科学与工程学报 2009(6) 4.杨伟超.彭立敏.施成华.胡自林 地铁活塞风作用下屏蔽门的气动特性分析[期刊论文]-郑州大学学报（工学版） 2009(2) 5.王宏伟.王永廉.马涛 全封闭屏蔽门刚架横梁的刚度分析和结构优化[期刊论文]-钢结构 2008(11) 6.卢昌仪 防止地铁屏蔽门与列车间隙夹人的方案[期刊论文]-都市快轨交通 2008(5) 7.吴培浩.杨仕超.马扬.张士翔 地铁屏蔽门风压实测研究[期刊论文]-城市轨道交通研究 2007(6) 8.吴永昌.刘晓松.邢宇帆.吴裕锦 半高式屏蔽门在模拟风压荷载及人群挤压荷载作用下结构安全性能测试[期刊论 文]-广州建筑 2006(6) 9.闫荣巧 站台屏蔽门系统在我国地下铁道中的适用性研究[学位论文]硕士 2006 10.陈海辉.胡小芳 地铁屏蔽门样机的性能测试[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版） 2005(1) 11.赵军 屏蔽门系统的应用[学位论文]硕士 2005 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hnlgdxxb200404017.aspx