站臺(tái)門防踏空自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

劉軍 鄭偉 黃中全

摘 要：地鐵站臺(tái)門機(jī)電式防踏空自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板已在某城市地鐵車站進(jìn)行了試裝，取得了較好的效果。本文主要總結(jié)分析了站臺(tái)門防踏空自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化過(guò)程。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;站臺(tái)門;翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);機(jī)械

中圖分類號(hào)：U231.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著城市軌道交通的發(fā)展，站臺(tái)門系統(tǒng)的運(yùn)用也日趨廣泛。然而，列車停站時(shí)由于設(shè)備限界的要求車門門檻與站臺(tái)門門檻之間存在一定的間隙，乘客可能踏空受傷。為解決這一安全隱患，目前傳統(tǒng)防踏空方式是在站臺(tái)門門檻上安裝一種梳齒狀的彈性膠條，該彈性膠條有足夠的剛度，能承受乘客的重量，當(dāng)列車因行駛擺動(dòng)與彈性膠條相撞或刮擦?xí)r，梳齒狀彈性膠條可變形吸能，不至對(duì)列車造成嚴(yán)重傷害。彈性膠條具有較強(qiáng)的剛度，雖然有鋸齒狀前端做保護(hù)，但列車與膠條相撞時(shí)，列車仍會(huì)有較大的顛簸，存在一定安全隱患。

筆者及同事們?cè)O(shè)計(jì)了一種防踏空自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板[1]，并在車站進(jìn)行了試裝，取得了較好的效果。本文主要總結(jié)分析了該踏板的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化過(guò)程。

1 踏板整體設(shè)計(jì)原理

滑動(dòng)門門檻下方設(shè)置承載支架，活動(dòng)踏板通過(guò)多連桿鉸鏈與滑動(dòng)門門檻底部固定，能夠承載由于乘客通過(guò)踏板時(shí)產(chǎn)生的載荷及扭矩?；顒?dòng)踏板作為安全門整體的一部分，與滑動(dòng)門的開(kāi)關(guān)保證可靠的聯(lián)動(dòng)，車進(jìn)站后安全門開(kāi)門時(shí)，活動(dòng)踏板在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用下自動(dòng)翻出與門檻平齊，此位置多連桿鉸鏈過(guò)死點(diǎn)，確?；顒?dòng)踏板不會(huì)在停電或者外力作用下而落下。

2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、齒輪、扇形齒輪等組成，活動(dòng)踏板翻出或收起時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固定在多連桿鉸鏈上的扇形齒輪動(dòng)作，詳見(jiàn)圖2。

另一端設(shè)置檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)活動(dòng)踏板翻出或收回的位置。同時(shí)設(shè)置緊急手動(dòng)解鎖裝置（緊急手動(dòng)解鎖裝置設(shè)置在固定側(cè)盒內(nèi)），確保在發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)緊急手動(dòng)解鎖裝置通過(guò)鋼絲繩將活動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板拉過(guò)死點(diǎn)，用腳一踩，使活動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板收回，不妨礙列車的正常運(yùn)行。

3 故障分析

為驗(yàn)證翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的可靠性，課題組依據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)該裝置樣機(jī)進(jìn)行了疲勞測(cè)試（一百萬(wàn)次翻轉(zhuǎn)測(cè)試）。在測(cè)試進(jìn)行到約31萬(wàn)次時(shí)，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板主軸連杠軸出現(xiàn)了折斷，同時(shí)連桿也出現(xiàn)了斷裂，測(cè)試中止。

課題組對(duì)連桿斷裂的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析：

（1）如圖2所示：生產(chǎn)制造過(guò)程中會(huì)存在誤差，會(huì)出現(xiàn)連桿軸和定齒輪中心距安裝板不在同一軸心線上，在翻轉(zhuǎn)踏板運(yùn)行的過(guò)程中，出現(xiàn)連桿軸竄動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致連桿軸斷裂現(xiàn)象。

（2）由于受安裝空間影響，動(dòng)力輸出只能設(shè)置在連桿鉸鏈組件一端;且連桿鉸鏈組件長(zhǎng)度較長(zhǎng)約為1.6 m，屬于懸臂式動(dòng)力輸出鉸鏈結(jié)構(gòu);因此，在動(dòng)力輸出端其承載的扭力較大。詳見(jiàn)圖5。

（3）如圖6所示，當(dāng)踏板需要回收時(shí)，通過(guò)電機(jī)輸出動(dòng)力，齒輪旋轉(zhuǎn)，將鉸鏈點(diǎn)2往F1方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，已實(shí)現(xiàn)解除死點(diǎn)鎖閉的功能，由于涉及踏板回收后的空間影響，加強(qiáng)板位置短于鉸鏈點(diǎn)2;處在連桿02的中間位置（F2），因此在同樣扭矩作用下，F(xiàn)2應(yīng)力將大于F1處。

4 設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）直接將齒輪組件做成一個(gè)箱體形式，用扇形齒輪與連桿型材連接，在型材上增加2個(gè)加強(qiáng)板以增強(qiáng)連桿型材的強(qiáng)度;同時(shí)將連桿組件的相對(duì)受力位置錯(cuò)開(kāi)，避免受力集中現(xiàn)象。詳見(jiàn)圖7。

（2）將連桿組件的相對(duì)受力位置錯(cuò)開(kāi)，避免受力集中現(xiàn)象，詳見(jiàn)圖8;進(jìn)一步優(yōu)化整體安裝空間，將加強(qiáng)板及連桿02整合優(yōu)化設(shè)計(jì);承載支架缺口尺寸加大，避免與連桿02進(jìn)行碰觸。

對(duì)樣機(jī)優(yōu)化后試制的新樣機(jī)重新進(jìn)行了疲勞測(cè)試，順利完成了一百萬(wàn)次的疲勞測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中未出現(xiàn)重大故障，測(cè)試后狀態(tài)正常。

5 總結(jié)

（1）機(jī)械裝置在組裝完成后安裝到現(xiàn)場(chǎng)前，一定要進(jìn)行組裝后疲勞測(cè)試，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可靠性以及疲勞壽命。

（2）安裝空間小，部件之間容易形成干涉。在設(shè)計(jì)時(shí)要多運(yùn)用受力分析及仿真技術(shù)，盡量使設(shè)計(jì)方案合理。

（3）多運(yùn)用整體裝配式設(shè)計(jì)，以便于安裝和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭昊，劉軍，楊石山.地鐵站臺(tái)門機(jī)電式防踏空自動(dòng)翻轉(zhuǎn)踏板的設(shè)計(jì)楊石山[J].2018（3）：127-129.

[2]GB 50517-2013，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].