吴高峰，徐鸿，王维民
八月份旅游最佳地方北京化工大学机电学院CAE中心，100029
[ 摘要 ] 广州轨道交通三号线屏蔽门系统是保障乘客安全、地铁正常运营的一个重要环节。本文采用大型通用有限元软件ANSYS，对包括结构的整体刚度特性和地震安全性进行了分析计算，同
[ 关键词 ] 地铁屏蔽门；有限元仿真计算；ANSYS
GuangZhou Subway Screen Door Structure Analysis
Wu GaoFeng, Xu Hong, Wang weimin
Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing University of Chemical
Technology,100029
[ Abstract ] GuangZhou subway screen door system is an important safety barrier for the passenger and train running. In this paper, using the general FEA ANSYS software , structure
intensity and seismic safety is analyzed .
[ Keyword ] Subway screen door; FEA; ANSYS
1前言
广州轨道交通三号线屏蔽门系统是保障乘客安全、地铁正常运营的一个重要环节。设置屏蔽门系统主要是为站台与轨道提供了一个隔断的屏蔽，以保证旅客乘车的安全性和舒适性，并具有空调节能和环保的功能。本仿真计算的目的是为了计算校核屏蔽门系统的整体钢结构，固定门、玻璃门的门体结构以及支撑件，并对重要的连接构件进行校核。本计算主要包括结构的整体刚度特性和地震安全性分析计算，同时也进行了在人冲击载荷作用下的结构安全性分析。
2广州地铁三号线屏蔽门结构安全性仿真计算
整个屏蔽门的门体结构由承重结构、门槛、顶箱、滑动门、固定门、应急门和端门组成。在进行计算分析时，取一个标准单元的门体结构建立模型作为计算分析对象，模型见图1。
图1 标准单元的几何模型和有限元模型图
屏蔽门采用底部支撑的结构形式。屏蔽门承重结构主要由下部支撑组件、立柱、横梁(门楣梁)、门机梁、顶部自动伸缩装置、H型横梁、屏蔽门安装构件等组成。
根据实际结构特点(结构大部分循环对称)，在ANSYS 中建立有限元计算模型时，在标准单元中截取结构的对称段，然后采用对称约束。对称约束可简化模型，提高计算效率，其计算结果等效于整体结构的计算结果。
考虑到乘客及列车运行时的安全性，本项目计算考虑了列车运行时，屏蔽门系统最危险受力情况下的结构变形和强度计算。总的来说，屏蔽门系统共受到四种载荷的作用。 本计算对四种载荷分别单独作用于屏蔽门系统和同时作用于屏蔽门系统分别进行了计算。以下为屏蔽门系统所受到的四种载荷：
¾ 乘客挤压力(-500N/m)
¾ 乘客冲击力(-1500N ，作用时间0.2秒)
¾ 地震作用(地震水平7级，水平加速度0.25g ，垂直加速度0.125g)
¾ 列车运行时的最大风压荷载(-2300N/m2)
2.1 乘客挤压力分析
乘客挤压力为-500N/m ，作用位置在门槛平面以上1.125m 处。根据结构特点，在固定门和滑动门两侧采用对称约束，其它部位按照实际结构受力特点进行约束。结构计算有限元模型及加载见图2，乘客挤压力作用下的结构变形见图3。
图2 加载和模型约束图 图3 乘客挤压力作用下的结构变形
从以上图中得知大变形为1.64心；滑动门的最大变形为0.623mm ，在滑动构的最大应力为30.
2.2 乘客冲击力分析
客冲击力为-1500N ，作用位置为距固定门水平中心位置各1/4处，距离门槛上平面以上1.125m 处，作用面积为100mmX100mm ，作用时间0.2s 。此种情况是在固定门加载两个冲
，固定门的最9mm ，在固定门的中门的中心；结359MPa 。乘
击力荷析法。结果见载，考虑为通常情况下最危险的状乘客冲击力作用点在冲击过程中变图4～5。
表1 乘客冲击力作用点在冲击时间（秒）
况。青岛和三亚哪个海好玩
程分形大及由于冲击力属于动载荷，在分析中采用时小与时间关系见表1。结构计算有限元模型过程
中变形大小与时间关系
结构变形大小（mm ）
0.66667E-01 1.03797
0.13333 2.81469
0.20000 4.35142
图4 加载和模型约束 图5乘客冲击力作用下结构变形云图及数值 上大为mm 定心的形为0.105mm ，在滑动门的中心；结构的最大应力为24.5MPa 。
2.3 地震安全性分析
地震水平7级，水平用计算采用ANSYS 反应谱法进行计算。计算表
珠海最新通告今天频率 0.333 0.4 1.818 10 10000 从以图中得知，固定门的最变形 4.351，在固门的中；滑动门最大变加速度时采用2 0.25g ，垂直加速度0.125g 。结构地震作的反应谱曲线数值如下表所示。
反应谱曲线数值(频率Hz ，加速度mm/s 2杭州湿地公园的景点介绍
)
0.5 0.625
0.8333 1 1.667 .6 937.11214.01430.52265.4245变形云图见图6。
图6 地震荷载作用下反应谱计算结构变形云图及数值 从以上图中得知，固定门的最大变形为0.204mm ，在固定门的中心；滑动门的最大变形为0.027mm ，在滑动门的中心；结构的最大应力为6.724MPa 。
加速度 532.2 627.1 7660.0 2450.0 1102.5地震反应谱计算结构
2.4算析。图风压荷载作用下结构分析
在列车进出站时以及空调系统带来的压力了最不利情况下，即以列车出站时产生构加载图，图8为结
构等效应力云图，这两个压力的合力既为风压荷载。在该计风压荷载2300N/m2情况下，对结构进行分及数值。
中考虑7
为结
2.5 由以上计算，震作用力。在通常的情况下，乘客为结构发生在极端不利的情况下，图见图9。
图7 加载模型图 图8 结构等效应力云图及数值 从计算结果得知，固定门的最大变形为11.076mm ，在固定门的中心；滑动门的最大变形为5.552mm ，在滑动门的中心；结构的最大应力为43MPa 。
在四种载荷同时作用时结构安全性分析
荷分别为：风荷载、乘客挤压力、乘客冲击力、地力与乘客冲击力是不会同时产生的，在此分析中作此时结构的变形情况。四种载荷作用下结果变形云四种载挤压
分析
铜仁梵净山旅游攻略图9 结构扩展为标准单元的变形云图
从以上计算结果可以看出，结构的最大变形量发生在固定门中间，值为15.607mm ，变自身短边的l/100，满足刚度要求。由于固定门与轨道之间存在一个滑动门的厚度距离，因此固定门的变形不会侵入轨道限界，可不考虑15mm 的变形要求。滑动门和立柱的最大变形量不超过5.704mm ，该数值远远小于变形量15mm 的要求。结构的最大变形量满足要求。
3 总结
形量小于玻璃
在上述的内容中，对整体结构分别进行了乘客挤压力、乘客冲击力、地震作用等三种荷载单独作用时，以及四种荷载组合作用时的有限元计算。
从分析中可以得知：
在变形方面，最靠近轨道行区的门体结构，即立柱与滑动门，这两个部件中变形最大的是滑动门，最大变形量为5.723mm ，位于滑动门的中心位置。整体结构的最大变形量发生在固定门中间，值为15.607mm ，变形量小于玻璃自身短边的l/100，满足刚度要求。在强度方构以及各零、部件经计算均满足强度要求。
作。
3
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