地鐵塞拉門門頁下?lián)蹁N的安全作用分析

沈敏杰 耿穌駿 陳慶洋

摘要：現(xiàn)代地鐵塞拉門門頁下部往往設(shè)有下檔銷，對(duì)防止門頁的變形起到一定的作用。但其故障率往往占門系統(tǒng)的首位，檢修時(shí)調(diào)整頻率過高，且影響美觀。文章對(duì)門頁下?lián)蹁N在阻止門頁變形的作用上進(jìn)行了研究，分析了其對(duì)乘客安全性影響。

關(guān)鍵詞：門頁;下?lián)蹁N;變形;安全

0 ?引言

目前，國(guó)內(nèi)地鐵塞拉門采用眾多鎖閉點(diǎn)對(duì)門頁進(jìn)行鎖閉，以提高系統(tǒng)在運(yùn)用過程中的安全性。地鐵門系統(tǒng)各鎖閉點(diǎn)分別為：機(jī)構(gòu)鎖、平衡輪、下導(dǎo)軌、下?lián)蹁N等。如下?lián)蹁N，可有效抵抗乘客擁擠門頁以及乘客室內(nèi)外壓差所引起的形變。

但各大業(yè)主在使用過程中，發(fā)現(xiàn)下?lián)蹁N故障率往往占列車部件的首位，檢修調(diào)整頻次也異常高，希望車門廠商能取消下?lián)蹁N，既可以增加美觀性，又可以降低運(yùn)營(yíng)成本。

1 ?仿真計(jì)算

1.1 門頁結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，各車門廠商的門頁制作方案較為成熟，主要結(jié)構(gòu)為鋁門板、鋁蜂窩、玻璃以及鋁蒙皮，其中鋁門板通過型材焊接而成，鋁蜂窩放置到門板框架的中空部分，并與內(nèi)外蒙皮進(jìn)行粘接。此結(jié)構(gòu)可以很好的滿足對(duì)門系統(tǒng)提出的隔音、隔熱以及強(qiáng)度剛度要求。

1.2 門頁建模

本文以寧波地鐵系統(tǒng)門頁為研究對(duì)象，利用Pro/E Mechanica模塊建立靜態(tài)結(jié)構(gòu)仿真，分析下?lián)蹁N對(duì)于抵抗門頁形變的安全作用，并得出結(jié)論。

1.2.1 模型處理

對(duì)于復(fù)雜模型，合理的簡(jiǎn)化有助于計(jì)算結(jié)果的精確性，因此門頁的簡(jiǎn)化要點(diǎn)如下：

①對(duì)于不影響門頁強(qiáng)度的部件進(jìn)行刪除，主要有扣手、周邊膠條、護(hù)指膠條以及連接螺釘。

②對(duì)于不影響門頁強(qiáng)度的特征進(jìn)行刪除，主要有小孔、小倒角、小碎面等。

1.2.2 模型材料屬性

按實(shí)際賦予門頁材料屬性，如表1所示。

1.2.3 模型邊界條件

約束條件：攜門架滾輪X向位移、旋轉(zhuǎn)約束，Y向旋轉(zhuǎn)約束，Z向位移約束;平衡輪處Y向位移約束;下導(dǎo)軌處X向位移約束，下?lián)蹁N處X向位移約束。

載荷條件：

工況①：按照技術(shù)規(guī)范，在車門一半高度上200mm寬區(qū)域內(nèi)，均勻的施加1500N的力，門頁撓度變形不大于8mm。

工況②：在車輛高速運(yùn)行中，由于風(fēng)壓的存在，整個(gè)門頁會(huì)受到往外的壓力，根據(jù)計(jì)算取壓力值為1.65kPa[1]。

1.2.4 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)工況①，分別計(jì)算有下?lián)蹁N和無下?lián)蹁N作用下，門頁的變形量，結(jié)果如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可以看到，在工況①有下?lián)蹁N作用下，門頁最大變形量為3.06mm，出現(xiàn)在加載位置;無下檔銷作用下，門頁最大變形量為3.92mm，出現(xiàn)在加載位置。

根據(jù)工況②，分別計(jì)算有下?lián)蹁N和無下?lián)蹁N作用下，門頁的變形量，結(jié)果如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可以看到，在工況②有下?lián)蹁N作用下，門頁最大變形量為3.02mm，出現(xiàn)在下?lián)蹁N位置;無下?lián)蹁N作用下，門頁最大變形量為4.97mm，出現(xiàn)在下?lián)蹁N位置。

1.2.5 仿真計(jì)算分析

仿真計(jì)算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，兩種工況下，位移的最大值出現(xiàn)在不同的部位。風(fēng)壓作用下，最大位移出現(xiàn)在下?lián)蹁N處，與實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)情況一致。

2 ?系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

車門剛度實(shí)驗(yàn)，在車門一半高度上200mm寬區(qū)域內(nèi)，均勻的施加1500N的力，門頁撓度變形不大于8mm。試驗(yàn)方法按EN 14752標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試驗(yàn)示意圖如圖5所示。

2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

①將千分表安裝到點(diǎn)1～12位置處，測(cè)試門頁各點(diǎn)的位移;

②在車門一半高度上200mm寬區(qū)域內(nèi)，均勻的施加1500N的力;

③加載5min后將卸載此力，5min后將千分表調(diào)0;

④再次加載5min，記錄各千分表的讀數(shù);

⑤取下下?lián)蹁N，千分表調(diào)0，加載5min，記錄各千分表的讀數(shù);

⑥測(cè)得各數(shù)據(jù)見表3。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在有下?lián)蹁N時(shí)，最大變形量為6.934mm，出現(xiàn)在6點(diǎn)，滿足變形量不大于8mm的要求;無下?lián)蹁N時(shí)，最大變形量為9.314mm，出現(xiàn)在7點(diǎn)，無法滿足變形量不大于8mm的要求。

3 ?結(jié)論

門系統(tǒng)作為重要安全部件，任何故障都會(huì)對(duì)列車的正線運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生巨大的影響。

經(jīng)過以上分析，可以看到下?lián)蹁N對(duì)車門強(qiáng)度的影響很大，取消下?lián)蹁N后，門頁的變形量顯著增加，在仿真計(jì)算時(shí)，忽略了系統(tǒng)各部件之間的間隙，使得計(jì)算結(jié)果偏小，而在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)變形量明顯較大，甚至無法滿足變形量不大于8mm的條件要求。

在運(yùn)營(yíng)過程中，門頁受到的壓力即使沒有達(dá)到最大值，當(dāng)門頁下部變形而往外位移時(shí)，門系統(tǒng)將不能密封，導(dǎo)致嘯叫，影響乘客的舒適性。

同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的變形累計(jì)，最終會(huì)導(dǎo)致門頁報(bào)廢的時(shí)間大大縮短，甚至還會(huì)影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

綜上所述，為保證乘客安全及舒適性，不能取消門頁下?lián)蹁N。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：沈敏杰（1991-），男，浙江嘉興人，助理工程師，本科，主要從事地鐵車門設(shè)計(jì)工作。