地鐵屏蔽門風壓實測研究

1、地鐵屏蔽門風壓實測研究        摘要將風洞動態(tài)測壓技術(shù)應(yīng)用于地鐵屏蔽門風壓測試,進行國內(nèi)首次地鐵屏蔽門風壓現(xiàn)場實測,確定各種工況下屏蔽門上的風壓大小和。重點介紹了測試方法并選擇性地對測試結(jié)果進行分析。關(guān)鍵詞地鐵車站,屏蔽門,風壓,實測       屏蔽門系統(tǒng)設(shè)置于地鐵站臺邊緣,在列車到達和出發(fā)時可自動開啟和關(guān)閉。其功能門部分一般由固定門、滑動門、應(yīng)急門及端門組成。屏蔽門承受外荷載主要有:風壓,人群荷載,沖擊荷載,地震荷載。其中風壓主要由列車活塞效應(yīng)和

2、車站空調(diào)系統(tǒng)造成,一般根據(jù)工程經(jīng)驗估計1,也有通過數(shù)值模擬分析確定。但不同工況下實際風壓究竟多大,目前未見有相關(guān)介紹。由于地鐵屏蔽門造價昂貴,且其設(shè)計是否合理關(guān)系到人民的生命安全,所以進行地鐵屏蔽門風壓實測,獲得風壓的大小及分布規(guī)律,為屏蔽門的設(shè)計及相關(guān)研究提供依據(jù)具有實際意義。1 測試方案的確定      進行地鐵屏蔽門風壓實測主要存在以下兩個問題:測點位置在屏蔽門近軌道的一側(cè),直接關(guān)系到列車的正常運行,需要多方面的密切配合才能實現(xiàn);由于地鐵的行駛速度較快,測試儀器必須具有相當高的采集速度和精度才能滿足需要。   

3、;   對于問題,除進行嚴密的組織、統(tǒng)籌外,關(guān)鍵在確定布點方案時應(yīng)做到:選擇有代表性的測點,盡量減少測點的數(shù)量;測點布置在合適的位置,確定穩(wěn)固可靠的連接固定方案,確保不對列車安全造成影響。      對于問題,目前風壓測量使用的儀器主要有:補償式微壓計,機械式風速計,熱線風速儀,掃描閥系統(tǒng)。其中補償式微壓計和機械式風速計無法滿足測試的采樣速度要求;熱線風速儀可以滿足速度和精度要求,但列車運營時帶起的灰塵無法控制,不能滿足該儀器對工作環(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量儀器的風洞動態(tài)測壓技術(shù)作為確定被測物體

4、表面風壓分布的常規(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。目前比較先進的電子掃描閥如DSM3200的采樣頻率最高達50kHz,精度可達到0.508Pa,可實現(xiàn)多點同時測試2。所以將風洞動態(tài)測壓技術(shù)應(yīng)用于軌道區(qū)間隧道、車站隧道的風壓測試研究,可以滿足測試的需要。      測試在廣州地鐵2號線市二宮站進行。在區(qū)間隧道、車站隧道內(nèi)挑選有代表性的測點9個;采用畢托管、傳壓管路和DSM3200電子掃描閥組成信號采集系統(tǒng),分別測試4種典型工況下測點位置處風壓隨時間變化的歷程。兩次信號采集的時間間

5、隔為0.5ms,滿足采集速度的要求。2 測點布置      測點分布于屏蔽門和區(qū)間隧道壁(如圖1所示):      1)固定門及其上方布置6個測點,編號分別為16。其中4、5、6號測點位于固定門立柱附近,離站臺地面的垂直距離分別約為0.7、1.1、0.7m;1、2、3號測點位于屏蔽門頂箱上方隧道壁。      2)區(qū)間隧道側(cè)壁布置8、9兩個測點。      3)屏蔽門端門布置1個測點,編號7,離站

6、臺地面的垂直距離約為1.1m。      壓力基準點(屏蔽門上所有測點風壓取值均為測點風壓絕對值與壓力基準點風壓絕對值的壓差)和電子掃描閥一起放置在車站站臺的儀器箱中,既可保證壓力基準點風壓與站臺風壓一致,又可最大程度地減弱風壓波動帶來的影響。3 測試工況      經(jīng)過分析比較并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況,特別考慮了在特殊情況下列車以70km/h過站的情況。      測試在以下4種工況下進行:     

7、; 1)車站隧道風機和站內(nèi)空調(diào)通風系統(tǒng)正常運行,沒有列車經(jīng)過或進站時;      2)車站隧道風機和站內(nèi)空調(diào)通風系統(tǒng)正常運行,列車進站、出站時;      3)車站隧道風機和站內(nèi)空調(diào)通風系統(tǒng)正常運行,區(qū)間隧道4臺風機排風,列車進站、出站時;      4)車站隧道風機和站內(nèi)空調(diào)通風系統(tǒng)正常運行,區(qū)間隧道風機排風,列車以70km/h的速度過站時。4 測試儀器      本次試驗采用目前美國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。在各測點處布置畢托管,畢托管的總壓方向指向列車進入測試區(qū)間的方向。畢托管和掃描閥間以傳壓管連接,由機控制掃描閥進行數(shù)據(jù)采集。測試系統(tǒng)框圖如圖2所示。為了在計算機上進行自動數(shù)據(jù)采集和處理,采用Labview+VB編程語言為本次測試開發(fā)了專用的數(shù)據(jù)采集和處理軟件。5 典型測試結(jié)果分析      風壓均垂直于測點所在表面,規(guī)定正值為指向某個表面的力(壓力),負值為離開某個表面的力(吸力)。      由于篇幅原因,本文僅對最

9、具有代表性的第2種工況下4、5、6號測點的結(jié)果進行簡要介紹和分析。      從圖35可見,列車進站時:整個列車進站的過程中,風壓表現(xiàn)為負壓向正壓變化的過程;在列車靠近站臺、進站過程中,負壓逐步減小,轉(zhuǎn)為正壓并逐步增強;由于列車進站是一個減速過程,正壓在達到最大后也逐步下降;由于列車靠近測點6時已經(jīng)處于較低的速度,所以測點6的風壓比測點4、5小。1               從圖68中可見,列車出站時:整個列車出站

10、的過程基本上表現(xiàn)為負壓的先增大后減弱的過程;當列車起動時,車頭附近的測點由于受到空氣壓縮作用,出現(xiàn)微弱的正壓;隨著列車出站,在車尾經(jīng)過測點的前后瞬間,出現(xiàn)較大風壓突變,且該突變隨著車速的提高而加大;列車遠離后,風壓又逐步降低。(注:出于保密原因,圖38的風壓未標出具體數(shù)值。) 6 結(jié)論      1)通過將風洞動態(tài)測壓技術(shù)應(yīng)用于地鐵屏蔽門風壓測試,順利地進行了地鐵屏蔽門風壓實測,所獲得的數(shù)據(jù)是可靠的。      2)各測點的風壓分布與風速分布情況比較相似。各種工況下各測點的風壓變化測試值的變化均與理論分析吻合。      3)可以通過