地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓實(shí)測(cè)研究

1、地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓實(shí)測(cè)研究        摘要將風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)壓技術(shù)應(yīng)用于地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓測(cè)試,進(jìn)行國(guó)內(nèi)首次地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),確定各種工況下屏蔽門(mén)上的風(fēng)壓大小和。重點(diǎn)介紹了測(cè)試方法并選擇性地對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞地鐵車(chē)站,屏蔽門(mén),風(fēng)壓,實(shí)測(cè)       屏蔽門(mén)系統(tǒng)設(shè)置于地鐵站臺(tái)邊緣,在列車(chē)到達(dá)和出發(fā)時(shí)可自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。其功能門(mén)部分一般由固定門(mén)、滑動(dòng)門(mén)、應(yīng)急門(mén)及端門(mén)組成。屏蔽門(mén)承受外荷載主要有:風(fēng)壓,人群荷載,沖擊荷載,地震荷載。其中風(fēng)壓主要由列車(chē)活塞效應(yīng)和

2、車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)造成,一般根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)估計(jì)1,也有通過(guò)數(shù)值模擬分析確定。但不同工況下實(shí)際風(fēng)壓究竟多大,目前未見(jiàn)有相關(guān)介紹。由于地鐵屏蔽門(mén)造價(jià)昂貴,且其設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到人民的生命安全,所以進(jìn)行地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓實(shí)測(cè),獲得風(fēng)壓的大小及分布規(guī)律,為屏蔽門(mén)的設(shè)計(jì)及相關(guān)研究提供依據(jù)具有實(shí)際意義。1 測(cè)試方案的確定      進(jìn)行地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓實(shí)測(cè)主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題:測(cè)點(diǎn)位置在屏蔽門(mén)近軌道的一側(cè),直接關(guān)系到列車(chē)的正常運(yùn)行,需要多方面的密切配合才能實(shí)現(xiàn);由于地鐵的行駛速度較快,測(cè)試儀器必須具有相當(dāng)高的采集速度和精度才能滿(mǎn)足需要。   

3、;   對(duì)于問(wèn)題,除進(jìn)行嚴(yán)密的組織、統(tǒng)籌外,關(guān)鍵在確定布點(diǎn)方案時(shí)應(yīng)做到:選擇有代表性的測(cè)點(diǎn),盡量減少測(cè)點(diǎn)的數(shù)量;測(cè)點(diǎn)布置在合適的位置,確定穩(wěn)固可靠的連接固定方案,確保不對(duì)列車(chē)安全造成影響。      對(duì)于問(wèn)題,目前風(fēng)壓測(cè)量使用的儀器主要有:補(bǔ)償式微壓計(jì),機(jī)械式風(fēng)速計(jì),熱線(xiàn)風(fēng)速儀,掃描閥系統(tǒng)。其中補(bǔ)償式微壓計(jì)和機(jī)械式風(fēng)速計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)試的采樣速度要求;熱線(xiàn)風(fēng)速儀可以滿(mǎn)足速度和精度要求,但列車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)帶起的灰塵無(wú)法控制,不能滿(mǎn)足該儀器對(duì)工作環(huán)境的要求。故上述三者不宜采用。而以電子掃描閥為主要測(cè)量?jī)x器的風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)壓技術(shù)作為確定被測(cè)物體

4、表面風(fēng)壓分布的常規(guī)方法已被廣泛應(yīng)用于航空、建筑、橋梁和汽車(chē)等領(lǐng)域,具有數(shù)據(jù)采集速度快、精度高、可靠性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。目前比較先進(jìn)的電子掃描閥如DSM3200的采樣頻率最高達(dá)50kHz,精度可達(dá)到0.508Pa,可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測(cè)試2。所以將風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)壓技術(shù)應(yīng)用于軌道區(qū)間隧道、車(chē)站隧道的風(fēng)壓測(cè)試研究,可以滿(mǎn)足測(cè)試的需要。      測(cè)試在廣州地鐵2號(hào)線(xiàn)市二宮站進(jìn)行。在區(qū)間隧道、車(chē)站隧道內(nèi)挑選有代表性的測(cè)點(diǎn)9個(gè);采用畢托管、傳壓管路和DSM3200電子掃描閥組成信號(hào)采集系統(tǒng),分別測(cè)試4種典型工況下測(cè)點(diǎn)位置處風(fēng)壓隨時(shí)間變化的歷程。兩次信號(hào)采集的時(shí)間間

5、隔為0.5ms,滿(mǎn)足采集速度的要求。2 測(cè)點(diǎn)布置      測(cè)點(diǎn)分布于屏蔽門(mén)和區(qū)間隧道壁(如圖1所示):      1)固定門(mén)及其上方布置6個(gè)測(cè)點(diǎn),編號(hào)分別為16。其中4、5、6號(hào)測(cè)點(diǎn)位于固定門(mén)立柱附近,離站臺(tái)地面的垂直距離分別約為0.7、1.1、0.7m;1、2、3號(hào)測(cè)點(diǎn)位于屏蔽門(mén)頂箱上方隧道壁。      2)區(qū)間隧道側(cè)壁布置8、9兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。      3)屏蔽門(mén)端門(mén)布置1個(gè)測(cè)點(diǎn),編號(hào)7,離站

6、臺(tái)地面的垂直距離約為1.1m。      壓力基準(zhǔn)點(diǎn)(屏蔽門(mén)上所有測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓取值均為測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓絕對(duì)值與壓力基準(zhǔn)點(diǎn)風(fēng)壓絕對(duì)值的壓差)和電子掃描閥一起放置在車(chē)站站臺(tái)的儀器箱中,既可保證壓力基準(zhǔn)點(diǎn)風(fēng)壓與站臺(tái)風(fēng)壓一致,又可最大程度地減弱風(fēng)壓波動(dòng)帶來(lái)的影響。3 測(cè)試工況      經(jīng)過(guò)分析比較并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,特別考慮了在特殊情況下列車(chē)以70km/h過(guò)站的情況。      測(cè)試在以下4種工況下進(jìn)行:     

7、; 1)車(chē)站隧道風(fēng)機(jī)和站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,沒(méi)有列車(chē)經(jīng)過(guò)或進(jìn)站時(shí);      2)車(chē)站隧道風(fēng)機(jī)和站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,列車(chē)進(jìn)站、出站時(shí);      3)車(chē)站隧道風(fēng)機(jī)和站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,區(qū)間隧道4臺(tái)風(fēng)機(jī)排風(fēng),列車(chē)進(jìn)站、出站時(shí);      4)車(chē)站隧道風(fēng)機(jī)和站內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)排風(fēng),列車(chē)以70km/h的速度過(guò)站時(shí)。4 測(cè)試儀器      本次試驗(yàn)采用目前美國(guó)Scani

8、valve公司生產(chǎn)的DSM3200電子式壓力掃描閥系統(tǒng),掃描頻率為50kHz。在各測(cè)點(diǎn)處布置畢托管,畢托管的總壓方向指向列車(chē)進(jìn)入測(cè)試區(qū)間的方向。畢托管和掃描閥間以傳壓管連接,由機(jī)控制掃描閥進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。測(cè)試系統(tǒng)框圖如圖2所示。為了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和處理,采用Labview+VB編程語(yǔ)言為本次測(cè)試開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集和處理軟件。5 典型測(cè)試結(jié)果分析      風(fēng)壓均垂直于測(cè)點(diǎn)所在表面,規(guī)定正值為指向某個(gè)表面的力(壓力),負(fù)值為離開(kāi)某個(gè)表面的力(吸力)。      由于篇幅原因,本文僅對(duì)最

9、具有代表性的第2種工況下4、5、6號(hào)測(cè)點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹和分析。      從圖35可見(jiàn),列車(chē)進(jìn)站時(shí):整個(gè)列車(chē)進(jìn)站的過(guò)程中,風(fēng)壓表現(xiàn)為負(fù)壓向正壓變化的過(guò)程;在列車(chē)靠近站臺(tái)、進(jìn)站過(guò)程中,負(fù)壓逐步減小,轉(zhuǎn)為正壓并逐步增強(qiáng);由于列車(chē)進(jìn)站是一個(gè)減速過(guò)程,正壓在達(dá)到最大后也逐步下降;由于列車(chē)靠近測(cè)點(diǎn)6時(shí)已經(jīng)處于較低的速度,所以測(cè)點(diǎn)6的風(fēng)壓比測(cè)點(diǎn)4、5小。1               從圖68中可見(jiàn),列車(chē)出站時(shí):整個(gè)列車(chē)出站

10、的過(guò)程基本上表現(xiàn)為負(fù)壓的先增大后減弱的過(guò)程;當(dāng)列車(chē)起動(dòng)時(shí),車(chē)頭附近的測(cè)點(diǎn)由于受到空氣壓縮作用,出現(xiàn)微弱的正壓;隨著列車(chē)出站,在車(chē)尾經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)的前后瞬間,出現(xiàn)較大風(fēng)壓突變,且該突變隨著車(chē)速的提高而加大;列車(chē)遠(yuǎn)離后,風(fēng)壓又逐步降低。(注:出于保密原因,圖38的風(fēng)壓未標(biāo)出具體數(shù)值。) 6 結(jié)論      1)通過(guò)將風(fēng)洞動(dòng)態(tài)測(cè)壓技術(shù)應(yīng)用于地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓測(cè)試,順利地進(jìn)行了地鐵屏蔽門(mén)風(fēng)壓實(shí)測(cè),所獲得的數(shù)據(jù)是可靠的。      2)各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓分布與風(fēng)速分布情況比較相似。各種工況下各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓變化測(cè)試值的變化均與理論分析吻合。      3)可以通過(guò)