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地鐵車輛限界與設備限界間安全裕量的可靠性再分析——地鐵列車與屏蔽門間隙測試

文檔作者：王永坤程祖國孫德明楊鳳春文檔來源： 1．同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院 2．中國鐵道科學院 3．上海鶴之韻軌道交通科技開發(fā)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月04日
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城市軌交通
地鐵車輛界與設備限界間安全裕量的可靠性再分析
地鐵列車與屏蔽門間隙測試
王永坤程祖國孫德明楊鳳春2楊永立
(1.同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院,201804,上海;2.中國鐵道科學院10084北京
3.上海鶴之韻軌道交通科技開發(fā)有限公司,200333,上?！蔚谝蛔髡?碩士研究生)
摘要根據(jù)地鐵限界標準,列車與屏蔽門之間必須保留設置十分重要,過大過小都將對地鐵的安全運營產(chǎn)生
定間隙,以保證列車在規(guī)定條件下能安全通過該設備區(qū)域。嚴重影響。由文獻[1]知,車輛限界與設備限界間留
乘客上下車安全與行車設備安全同樣是地鐵運營中的核心有100mm的安全裕量是非常安全的。實際上車輛
問題。實際測試了地鐵列車進出車站和通過車站時與屏蔽限界計算時根據(jù)影響因素的概率性質(zhì)考慮了各種可
門間的動態(tài)間,在正態(tài)分布假設下對試驗數(shù)據(jù)進行了擬
合,預計了車輛隨機晃動下與屏蔽門間的間隙值,從乘客上
能因素的最不利組合,從計算車輛到車輛最大動態(tài)包
下車安全角度對現(xiàn)行的地鐵車輛限界與設備限界間的安全
絡線,車輛限界的安全裕量足夠大。另一方面,國內(nèi)
裕量值進行再評估為將來地鐵車站屏蔽門設計及站臺設備多座城市的地鐵車站曾發(fā)生過乘客滯留在列車和站
安裝提供參考。
臺屏蔽門間的事件,乘客上下車安全受到嚴重威脅。
關鍵詞地鐵建筑限界;地鐵車輛;屏蔽門;間隙測試;可這說明列車與站臺屏蔽門間存在容納乘客侵入的空
靠性
間。那么,列車通過車站時究竟占用多大的空間帶?
中圖分類號U231+.12
不同可靠度下列車與站臺屏蔽門間的剩余間隙為多
少?地鐵線路上實際運營的車輛與站臺屏蔽門間的
 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
 Vehicle Gauge and Equipment Gauge A Test on the Gap
題提出了站臺區(qū)域實際車輛與設備間的間隙測試試
 between Train and Platform Screen Doc
驗。本文介紹相關試驗并基于試驗結果做深入分析。
 Wang Yongkun, Cheng Zuguo, Sun Deming, Yang Feng-
 chun, Yang Yongli
1站臺區(qū)域實際車輛與設備間的間隙測試
 Ahstract According to the Bostrab Standards, a certain gap
設計
 must be kept between train and PSD to ensure the safty of a
 passing train. In the operation of metro system the safety1.1測試方法與設備
 of passengers going up and down the train is an issue as im-
參照限界驗證測試方法測試列車與屏蔽門的間
 portant as the safety of traffic equipments Through test隙。測試設備為非接觸式激光距離傳感器。
 of the dynamic gap between PSD and trains that pulled in
測試結果與測點位置(縱向位置、垂向高度)有
 or out station and from the angle of passengers' move關不同測試高度測得的列車與站臺屏蔽門間的間
 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)中國人體工程統(tǒng)計資料,普通成年人
 la, the authors argue, will be a good reference for PSD de-
胸腹部高度約1300mm,需要購票的兒童的胸腹部
 sign and platform equi
高度約800mm。因此,測點高度定于站臺面以上
 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高度的測試結果)。激光距離傳感器固定在保
 First-author's-' address Research Institute of railway&amp;amp;ur-證其中心線距站臺面高1300mm的支架上。測點
 ban-rail, Tongji University, 201804, Shanghai, China
縱向位置選在各屏蔽門左側門柱處。
1.2測試對象選擇
地鐵列車與站臺屏蔽門間動態(tài)間隙安全裕量的
屏蔽門選擇:隨機選擇某車站一側的屏蔽門,
58·
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第4期報
1~6號屏蔽門位于直線段,7~28號屏蔽門位于曲2.2直線站臺列車進站時橫向晃動量測試結果
線段。試驗前屏蔽門未作特別維護。
在2、3、4、5號屏蔽門處累積測試了11列車進出、
列車選擇:當日在該線路上運行的全部列車。通過車站時列車的橫向晃動量(見表2)。由表2得,晃
這些列車沒有為了間隙測試作特別維護。
動量最小值△X為39mm,晃動量最大值△Xm為70
1.3測試內(nèi)容
mm,晃動量均值為49.8mm,方差a為9.8mm。
測試1300mm高度處車體表面與屏蔽門門柱
表2列車橫向晃動量
 mm
間的橫向間距,即列車與屏蔽門的動態(tài)間隙(見
屏蔽門號
5
圖1)。
2254
3
546
42
實測晃動量值△58394346
屏蔽門
地鐵車輛與屏蔽
70
門的動態(tài)
距離傳感器
3車輛限界與設備限界間安全裕量的可靠
性分析
分析車輛限界與設備限界間安全裕量的可靠
性,其目的在于預計進站列車侵犯屏蔽門的概率。
延用文獻[1]的假設,列車晃動量呈正態(tài)分
布,則
△Xm=μ+z
(1)
z值在統(tǒng)計學上用來表示標準偏差值,用以描
圖1列車與屏蔽門間隙值測試示意圖
述總體中的個體離均值的偏離程度。本文中z值
表征列車侵犯屏蔽門的概率性,z值越大,列車侵犯
2測試結果
屏蔽門的概率就越小。通過測試可求出z值;再規(guī)
2.1列車與屏蔽門動態(tài)間隙測試結果
定z值,然后求相應的列車晃動量△Xmx
測試記錄了列車進入、停站、離開車站的全過程
在直線站臺1300mm高度處,實際測得列車
列車與屏蔽門的動態(tài)間隙。測試結果見表1。表1的橫向晃動量最大值△X=70mm,車輛晃動量
中,間隙測試值為實測的間隙最小值,間隙標準值為均值μ=49.8mm,方差=9.8mm。由式(1)得
CJJ96《地鐵限界標準》在1300mm高度處規(guī)定的z值為2.06。在標準正態(tài)分布表中查出實測間隙
車輛限界與設備限界間的間距2。
最大值對應的計算概率為0.98030;當取z=6
時,預計△Xmx=108.6mm。
表1列車與各屏蔽門間隙mm
1300mm高度處屏蔽門與計算列車車體側墻
屏蔽間隙測間隙標屏蔽間隙測間標
門號試值準值門號試值準值
表面間隙實測為290mm。根據(jù)上述計算方法,可
1245561520787
得到不同z值時預計的列車橫向晃動量最大值,從
2246561622187
3233561720687
而得出列車侵犯屏蔽門的可能性預計(見表3)。
4243561821287
表3列車侵犯屏蔽門的可能性預計
526756192
62465620208
228
87
現(xiàn)有屏蔽門可向軌列車侵犯屏
72268721194
87
2△mxmm道方向平移量/mm蔽門的概率
8
202
8722
232
87
實測2.0670.0
220.0
0.0197
9208872322387
3
79.2
210.8
0.00135
10201872419487
112108725212
87
預計890
201.0
0.0032
131988
12
598.
191.20.03
8726
233
87
19487
6108.6
181.4
0.0(
142158728211
7
(下轉第63頁)
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刪第4期
經(jīng)過以上分析,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)、列車運行速度為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,運用 Matlab軟件進行仿真計算,得到兩種
2.79%。
方案下的動態(tài)抬升量和接觸壓力如圖9所示。
可見,采用方案二獲得的受電弓優(yōu)化參數(shù),弓網(wǎng)
受流特性相對較好。在設計弓網(wǎng)系統(tǒng)時,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
20406080100120140160180200220
荷位置/m
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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)動力學研究]鐵道學報,
(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特性分析[]電氣化鐵道,2005
(2):39
計算得到兩種方案接觸壓力的相關數(shù)據(jù)如下。
(收稿日期:2009-03-26)
(上接第59頁
由表3可見,假設屏蔽門向軌道方向平移了,可適當縮小。
181.4mm(這時列車的橫向晃動量仍保留108.6
mm余量),列車侵犯屏蔽門的可能性也只有參考文獻
0.0000,即列車運行10億次時,僅有一次橫[]程祖國,陳薇萍,朱劍月地鐵車輛限界與設備限界間安全裕
向晃動量最大值會超出108.6mm。假設3min通
量的可靠性分析]城市軌道交通研究,2004,6(1):26.
過1列車,每年按365天計算共有131400次列車經(jīng)
[2]CJ962003地鐵限界標準[S]
[3]楊靜敏.德國 Bostrab標準中關于城市軌道限界的暫行規(guī)范
過一扇屏蔽門,則要761年列車才有一次侵犯屏蔽
M].上海同濟大學出版社1996
門的可能。由此可見,原屏蔽門處設置的間隙太安全
(收稿日期:2009-05-06)
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