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地鐵車(chē)輛限界與設(shè)備限界間安全裕量的可靠性再分析——地鐵列車(chē)與屏蔽門(mén)間隙測(cè)試

文檔作者：王永坤程祖國(guó) 孫德明楊鳳春文檔來(lái)源： 1．同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院 2．中國(guó)鐵道科學(xué)院 3．上海鶴之韻軌道交通科技開(kāi)發(fā)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月04日
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城市軌交通
地鐵車(chē)輛界與設(shè)備限界間安全裕量的可靠性再分析
地鐵列車(chē)與屏蔽門(mén)間隙測(cè)試
王永坤程祖國(guó)孫德明楊鳳春2楊永立
(1.同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院,201804,上海;2.中國(guó)鐵道科學(xué)院10084北京
3.上海鶴之韻軌道交通科技開(kāi)發(fā)有限公司,200333,上?！蔚谝蛔髡?碩士研究生)
摘要根據(jù)地鐵限界標(biāo)準(zhǔn),列車(chē)與屏蔽門(mén)之間必須保留設(shè)置十分重要,過(guò)大過(guò)小都將對(duì)地鐵的安全運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生
定間隙,以保證列車(chē)在規(guī)定條件下能安全通過(guò)該設(shè)備區(qū)域。嚴(yán)重影響。由文獻(xiàn)[1]知,車(chē)輛限界與設(shè)備限界間留
乘客上下車(chē)安全與行車(chē)設(shè)備安全同樣是地鐵運(yùn)營(yíng)中的核心有100mm的安全裕量是非常安全的。實(shí)際上車(chē)輛
問(wèn)題。實(shí)際測(cè)試了地鐵列車(chē)進(jìn)出車(chē)站和通過(guò)車(chē)站時(shí)與屏蔽限界計(jì)算時(shí)根據(jù)影響因素的概率性質(zhì)考慮了各種可
門(mén)間的動(dòng)態(tài)間,在正態(tài)分布假設(shè)下對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬
合,預(yù)計(jì)了車(chē)輛隨機(jī)晃動(dòng)下與屏蔽門(mén)間的間隙值,從乘客上
能因素的最不利組合,從計(jì)算車(chē)輛到車(chē)輛最大動(dòng)態(tài)包
下車(chē)安全角度對(duì)現(xiàn)行的地鐵車(chē)輛限界與設(shè)備限界間的安全
絡(luò)線(xiàn),車(chē)輛限界的安全裕量足夠大。另一方面,國(guó)內(nèi)
裕量值進(jìn)行再評(píng)估為將來(lái)地鐵車(chē)站屏蔽門(mén)設(shè)計(jì)及站臺(tái)設(shè)備多座城市的地鐵車(chē)站曾發(fā)生過(guò)乘客滯留在列車(chē)和站
安裝提供參考。
臺(tái)屏蔽門(mén)間的事件,乘客上下車(chē)安全受到嚴(yán)重威脅。
關(guān)鍵詞地鐵建筑限界;地鐵車(chē)輛;屏蔽門(mén);間隙測(cè)試;可這說(shuō)明列車(chē)與站臺(tái)屏蔽門(mén)間存在容納乘客侵入的空
靠性
間。那么,列車(chē)通過(guò)車(chē)站時(shí)究竟占用多大的空間帶?
中圖分類(lèi)號(hào)U231+.12
不同可靠度下列車(chē)與站臺(tái)屏蔽門(mén)間的剩余間隙為多
少?地鐵線(xiàn)路上實(shí)際運(yùn)營(yíng)的車(chē)輛與站臺(tái)屏蔽門(mén)間的
 Reanlysis of the Reliability or Safety Space between Metro態(tài)間值是多少?可靠度又如何?由這一系列問(wèn)
 Vehicle Gauge and Equipment Gauge A Test on the Gap
題提出了站臺(tái)區(qū)域?qū)嶋H車(chē)輛與設(shè)備間的間隙測(cè)試試
 between Train and Platform Screen Doc
驗(yàn)。本文介紹相關(guān)試驗(yàn)并基于試驗(yàn)結(jié)果做深入分析。
 Wang Yongkun, Cheng Zuguo, Sun Deming, Yang Feng-
 chun, Yang Yongli
1站臺(tái)區(qū)域?qū)嶋H車(chē)輛與設(shè)備間的間隙測(cè)試
 Ahstract According to the Bostrab Standards, a certain gap
設(shè)計(jì)
 must be kept between train and PSD to ensure the safty of a
 passing train. In the operation of metro system the safety1.1測(cè)試方法與設(shè)備
 of passengers going up and down the train is an issue as im-
參照限界驗(yàn)證測(cè)試方法測(cè)試列車(chē)與屏蔽門(mén)的間
 portant as the safety of traffic equipments Through test隙。測(cè)試設(shè)備為非接觸式激光距離傳感器。
 of the dynamic gap between PSD and trains that pulled in
測(cè)試結(jié)果與測(cè)點(diǎn)位置(縱向位置、垂向高度)有
 or out station and from the angle of passengers' move關(guān)不同測(cè)試高度測(cè)得的列車(chē)與站臺(tái)屏蔽門(mén)間的間
 ment, this paper obtains the experimental data and esti-
 mates the gap with random shaking of vehicles. This formu-
隙不同。根據(jù)中國(guó)人體工程統(tǒng)計(jì)資料,普通成年人
 la, the authors argue, will be a good reference for PSD de-
胸腹部高度約1300mm,需要購(gòu)票的兒童的胸腹部
 sign and platform equi
高度約800mm。因此,測(cè)點(diǎn)高度定于站臺(tái)面以上
 Key words metro construction clearance; metro vehicle;
1300mm、800mm處(限于篇幅本文僅介紹1300
 platform screen door: gap test; reliability
mm高度的測(cè)試結(jié)果)。激光距離傳感器固定在保
 First-author's-' address Research Institute of railway&amp;amp;ur-證其中心線(xiàn)距站臺(tái)面高1300mm的支架上。測(cè)點(diǎn)
 ban-rail, Tongji University, 201804, Shanghai, China
縱向位置選在各屏蔽門(mén)左側(cè)門(mén)柱處。
1.2測(cè)試對(duì)象選擇
地鐵列車(chē)與站臺(tái)屏蔽門(mén)間動(dòng)態(tài)間隙安全裕量的
屏蔽門(mén)選擇:隨機(jī)選擇某車(chē)站一側(cè)的屏蔽門(mén),
58·
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第4期報(bào)
1~6號(hào)屏蔽門(mén)位于直線(xiàn)段,7~28號(hào)屏蔽門(mén)位于曲2.2直線(xiàn)站臺(tái)列車(chē)進(jìn)站時(shí)橫向晃動(dòng)量測(cè)試結(jié)果
線(xiàn)段。試驗(yàn)前屏蔽門(mén)未作特別維護(hù)。
在2、3、4、5號(hào)屏蔽門(mén)處累積測(cè)試了11列車(chē)進(jìn)出、
列車(chē)選擇:當(dāng)日在該線(xiàn)路上運(yùn)行的全部列車(chē)。通過(guò)車(chē)站時(shí)列車(chē)的橫向晃動(dòng)量(見(jiàn)表2)。由表2得,晃
這些列車(chē)沒(méi)有為了間隙測(cè)試作特別維護(hù)。
動(dòng)量最小值△X為39mm,晃動(dòng)量最大值△Xm為70
1.3測(cè)試內(nèi)容
mm,晃動(dòng)量均值為49.8mm,方差a為9.8mm。
測(cè)試1300mm高度處車(chē)體表面與屏蔽門(mén)門(mén)柱
表2列車(chē)橫向晃動(dòng)量
 mm
間的橫向間距,即列車(chē)與屏蔽門(mén)的動(dòng)態(tài)間隙(見(jiàn)
屏蔽門(mén)號(hào)
5
圖1)。
2254
3
546
42
實(shí)測(cè)晃動(dòng)量值△58394346
屏蔽門(mén)
地鐵車(chē)輛與屏蔽
70
門(mén)的動(dòng)態(tài)
距離傳感器
3車(chē)輛限界與設(shè)備限界間安全裕量的可靠
性分析
分析車(chē)輛限界與設(shè)備限界間安全裕量的可靠
性,其目的在于預(yù)計(jì)進(jìn)站列車(chē)侵犯屏蔽門(mén)的概率。
延用文獻(xiàn)[1]的假設(shè),列車(chē)晃動(dòng)量呈正態(tài)分
布,則
△Xm=μ+z
(1)
z值在統(tǒng)計(jì)學(xué)上用來(lái)表示標(biāo)準(zhǔn)偏差值,用以描
圖1列車(chē)與屏蔽門(mén)間隙值測(cè)試示意圖
述總體中的個(gè)體離均值的偏離程度。本文中z值
表征列車(chē)侵犯屏蔽門(mén)的概率性,z值越大,列車(chē)侵犯
2測(cè)試結(jié)果
屏蔽門(mén)的概率就越小。通過(guò)測(cè)試可求出z值;再規(guī)
2.1列車(chē)與屏蔽門(mén)動(dòng)態(tài)間隙測(cè)試結(jié)果
定z值,然后求相應(yīng)的列車(chē)晃動(dòng)量△Xmx
測(cè)試記錄了列車(chē)進(jìn)入、停站、離開(kāi)車(chē)站的全過(guò)程
在直線(xiàn)站臺(tái)1300mm高度處,實(shí)際測(cè)得列車(chē)
列車(chē)與屏蔽門(mén)的動(dòng)態(tài)間隙。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。表1的橫向晃動(dòng)量最大值△X=70mm,車(chē)輛晃動(dòng)量
中,間隙測(cè)試值為實(shí)測(cè)的間隙最小值,間隙標(biāo)準(zhǔn)值為均值μ=49.8mm,方差=9.8mm。由式(1)得
CJJ96《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》在1300mm高度處規(guī)定的z值為2.06。在標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中查出實(shí)測(cè)間隙
車(chē)輛限界與設(shè)備限界間的間距2。
最大值對(duì)應(yīng)的計(jì)算概率為0.98030;當(dāng)取z=6
時(shí),預(yù)計(jì)△Xmx=108.6mm。
表1列車(chē)與各屏蔽門(mén)間隙mm
1300mm高度處屏蔽門(mén)與計(jì)算列車(chē)車(chē)體側(cè)墻
屏蔽間隙測(cè)間隙標(biāo)屏蔽間隙測(cè)間標(biāo)
門(mén)號(hào)試值準(zhǔn)值門(mén)號(hào)試值準(zhǔn)值
表面間隙實(shí)測(cè)為290mm。根據(jù)上述計(jì)算方法,可
1245561520787
得到不同z值時(shí)預(yù)計(jì)的列車(chē)橫向晃動(dòng)量最大值,從
2246561622187
3233561720687
而得出列車(chē)侵犯屏蔽門(mén)的可能性預(yù)計(jì)(見(jiàn)表3)。
4243561821287
表3列車(chē)侵犯屏蔽門(mén)的可能性預(yù)計(jì)
526756192
62465620208
228
87
現(xiàn)有屏蔽門(mén)可向軌列車(chē)侵犯屏
72268721194
87
2△mxmm道方向平移量/mm蔽門(mén)的概率
8
202
8722
232
87
實(shí)測(cè)2.0670.0
220.0
0.0197
9208872322387
3
79.2
210.8
0.00135
10201872419487
112108725212
87
預(yù)計(jì)890
201.0
0.0032
131988
12
598.
191.20.03
8726
233
87
19487
6108.6
181.4
0.0(
142158728211
7
(下轉(zhuǎn)第63頁(yè))
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刪第4期
經(jīng)過(guò)以上分析,得到方案二的受電弓最優(yōu)參數(shù)
方案一:接觸壓力平均值P=89.9968N,均方
為:弓頭質(zhì)量7kg,框架質(zhì)量25kg,弓頭阻尼30根=2.4815N,最大值P=94.6731N,最小值
N·s/m,框架阻尼100N·s/m,弓頭剛度3400Pin=85.2819n,接觸壓力不均勻系數(shù)μ=
N/m,框架剛度為0
5.22%。
3兩種方案比較
方案二:接觸壓力平均值P=90.0083N,均方
同的接觸網(wǎng)參數(shù)、列車(chē)運(yùn)行速度為30m/s根=1.0825N,最大值Pm92.4421N,最小值
Pin=87.4284N,接觸壓力不均勻系數(shù)μ=
條件下,運(yùn)用 Matlab軟件進(jìn)行仿真計(jì)算,得到兩種
2.79%。
方案下的動(dòng)態(tài)抬升量和接觸壓力如圖9所示。
可見(jiàn),采用方案二獲得的受電弓優(yōu)化參數(shù),弓網(wǎng)
受流特性相對(duì)較好。在設(shè)計(jì)弓網(wǎng)系統(tǒng)時(shí),可以根據(jù)
下
9
需要,合理選取受電弓參數(shù),提高弓網(wǎng)系統(tǒng)受流
質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
20406080100120140160180200220
荷位置/m
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(a)方案一
都:西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2002
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[2]梅桂明,張衛(wèi)華受電弓垂向動(dòng)力學(xué)線(xiàn)性化模型及特性研究
Z92
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[3]刑海軍,麻士綺,楊紹普受電弓動(dòng)態(tài)參數(shù)研究[J]振動(dòng)測(cè)試
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[4]李曼,郭京波,劉尚坤受電弓動(dòng)態(tài)參數(shù)的研究[J]機(jī)械工程
86
20406080100120140160180200220
師,2006(3):101.
荷載位置/m
[5]梅桂明,張衛(wèi)華剛性懸掛接觸網(wǎng)動(dòng)力學(xué)研究]鐵道學(xué)報(bào),
(b)方案二
2003(2):24
圖9兩種方案比較
[6]王勝剛性懸掛自由振動(dòng)特性分析[]電氣化鐵道,2005
(2):39
計(jì)算得到兩種方案接觸壓力的相關(guān)數(shù)據(jù)如下。
(收稿日期:2009-03-26)
(上接第59頁(yè)
由表3可見(jiàn),假設(shè)屏蔽門(mén)向軌道方向平移了,可適當(dāng)縮小。
181.4mm(這時(shí)列車(chē)的橫向晃動(dòng)量仍保留108.6
mm余量),列車(chē)侵犯屏蔽門(mén)的可能性也只有參考文獻(xiàn)
0.0000,即列車(chē)運(yùn)行10億次時(shí),僅有一次橫[]程祖國(guó),陳薇萍,朱劍月地鐵車(chē)輛限界與設(shè)備限界間安全裕
向晃動(dòng)量最大值會(huì)超出108.6mm。假設(shè)3min通
量的可靠性分析]城市軌道交通研究,2004,6(1):26.
過(guò)1列車(chē),每年按365天計(jì)算共有131400次列車(chē)經(jīng)
[2]CJ962003地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)[S]
[3]楊靜敏.德國(guó) Bostrab標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于城市軌道限界的暫行規(guī)范
過(guò)一扇屏蔽門(mén),則要761年列車(chē)才有一次侵犯屏蔽
M].上海同濟(jì)大學(xué)出版社1996
門(mén)的可能。由此可見(jiàn),原屏蔽門(mén)處設(shè)置的間隙太安全
(收稿日期:2009-05-06)
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63

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