高密度行车时地铁车站屏蔽门承压测试实验研究
0 引言
屏蔽门系统在既有地铁车站环控系统中广泛应用,其承压状况受列车运营产生的区间活塞风动态作用,屏蔽门承压会受列车数量与状态,车型,车速,区间隧道长度与结构,车站站台形式(岛式或侧式等),车站轨行区上下排热开启与否,和车站两端活塞风井开启状态等多方面因素的综合影响[1-2],情况较为复杂。随着地铁运营能力的增加,在早晚高峰时段行车密度较高的时段,在停站列车尚未离站、后续列车已启动运行的工况下,存在靠近车站端部的屏蔽门关闭不畅现象。基于此问题,本文进行了专开列车的测试实验研究。
尽管涉诉信访制度在联系人民群众、维护司法公正方面发挥了一定的作用,但是其弊端也较为明显。最主要的就是涉诉信访统计通报考评等机制加强了上级法院在“审判系统内部的司法行政方面的权力”[1]386,进而导致对下级法院审判独立的损害。
国内首次采用风洞动态测压技术进行地铁屏蔽门风压测试[3],采用数值模拟的方法分析了高速地铁隧道内不同位置处风压的变化规律[4],计算分析了地铁站不同的风井数量、风井位置对活塞风井通风性能的影响[5]。Kim[6-8]等人通过理论模型和缩尺模型实验研究并验证了活塞风随时间的变化关系。而罗燕萍[9]采用SES软件模拟分析了高密度运行时,单活塞和双活塞隧道内的风压对屏蔽门的影响。
例1:“I hope that he will be a successful president for all Americans.”(Hillary Clinton,2016)
在经过筛选的系列检测指标中,气泡量负荷是反映模型整体减压负荷最直观、最有效的评价指标,在评估疾病模型严重程度中具有重要意义。呼吸功能评分客观反映减压后动物的呼吸系统变化。肺脏显微病理和肺湿干质量比可进一步评估呼吸系统损伤的严重程度。血液白细胞计数和血清炎性因子检测可用于评估减压导致的炎症反应;而血小板计数、凝血酶原时间和纤维蛋白原等凝血功能指标检测可从不同方面反映减压后动物的纤溶凝血功能状态。改良 Tarlov 评分和脊髓显微病理可判断模型中脊髓损伤的严重程度。
4)区间隧道的曲线半径对站台屏蔽门风压有一定的影响。相比于没有曲线半径的岛式站台车站,8号线站前接曲线和站后接曲线的车站风压相对较大。11号线中区间隧道曲线半径会使车站的屏蔽门承压减小,如11-4站的1号门承压比无曲线的类似车站减小24.2%。无曲线岛式车站1号门最大承压值为侧式车站的1.66~11.69倍。8号线的有后曲线和前曲线的8-4站和8-3站风压较大,而11号线有曲线的11-4站和11-8站风压都有所减小,可见区间隧道是否有曲线可能导致车站风压的增大或减小。曲线主要是导致压力传递过程中,局部阻力的变化,风压增大和减小的规律与最大车速出现的位置在曲线前,还是曲线后有关,即与最大车速运行区段距屏蔽门的距离有关。
睡了多久,几个小时,几十分钟,不知道。醒过来浑身冰冷发硬,封闭的环形走廊,照明灯光星星点点洒落。没有窗口可以看见天色变化,但她感觉已是凌晨。内心有无限寥落洞明,如同少年时独自在空旷房间里醒来,猜测失踪的贞谅是否回返。如同手里捧着一面镜子,小心翼翼,背负难以置放的重量和易碎的前景。安静下来,反省和回望一路选择,原来是一次机会。给心摁上最为切实笃定的一个长铁钉,这样能够在现实中彻底沉默。才能让自己平静。
1 测试实验的原理与方法
回应型法则不同,其放松了对法律文本本身服从的要求,即作为一种裁判规范,不再是对法律纯粹形式逻辑的推理和运用,而是更加强调文本之外的公正或正义价值以及处罚的实质合理性依据,并在“发现法律”和“适用法律”中对此充分回应。当公众一致质疑具体结论的合理性时,势必在发现和适用法律中的某一环节出现了问题,“由于公众认知代表的是一般人的正义感与价值判断,而对特定法条的理解与适用势必需要尊重这样的正义感与价值判断”[13],这正是回应型法的思维方式。
1.1 屏蔽门受力分析
后续列车启动,会在区间隧道内产生风速随车速动态变化的活塞风,此时站台屏蔽门在其关闭过程中共受到四个力的作用,见图1(a)、(b)、(c)所示,分别为:①驱动屏蔽门关闭的驱动力N动。②屏蔽门与导轨相对运动在其接触底面上产生的摩擦力f1。③隧道活塞风在屏蔽门上的静压力F n(N),(为屏蔽门静压N i(Pa)与作用面积S的乘积),其将在导轨槽面与门的侧面接触面上产生摩擦力f2。④当屏蔽门处于敞开状态时,隧道内外产生静压差,空气从缝隙处流出,由于无法测其隧道内的静压,改为测其垂直于屏蔽门边缘的风速Vi,与作用在屏蔽门边缘的静压为M i(Pa)(M i=ρv2/2),静压力为 F m(N),其方向与 f1相同。
依据实际运营中的常用工况,测试实验工况为以下三种:工况一为车站活塞风井开启,上下排热关闭,有停站列车(8,9号线全部车站,11号线大部分车站为此工况)。工况二为活塞风井开启,上下排热开启,有停站列车(11号线的岛式车站和侧式车站各选取1个)。工况三为活塞风井开启,上下排热关闭,无停站列车(11号线的岛式车站和侧式车站各选取1个)。工况二和工况三的意义在于与工况一的屏蔽门承压状况进行对比。
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图1 屏蔽门受力分析图
1.2 屏蔽门测试实验方法
因停站列车的阻挡作用,受后续进站列车活塞风影响最显著的是靠近进站车站端头的1号和2号滑动门,本次测试实验主要监测了1号,10号门关闭时静压N i及2号门开启200mm(重现了屏蔽门关闭不畅的事故工况)缝隙的边缘风速V i。测试实验中,上述3个门的压力风速数据实现同步动态监测,从后续列车开始进站起,跟踪至风速和压力数据重新稳定至零的全动态过程,同时进站列车的车速全程动态监测。图2给出了实测车站与屏蔽门测试位置。在1号门静压N i的测试中,两个屏蔽门开具宽度较小,仅供插入静压计的1根橡皮管即可,其他位置采用胶布封好,以减少压力泄漏。2号屏蔽门两门开启宽度设定为200mm,以模拟实际运营中屏蔽门关闭不畅,风速仪探头平行于门框放置,距离屏蔽门边缘约50mm处。
测试实验中采用的仪器分别是KIMOMP100手持式差压仪(精度±1 Pa;量程-1000~+1000 Pa)、DP1000-ⅢB 压差计(精度±1 Pa;量程 -3000~+3000 Pa)和SDL350手持式风速温度仪(精度0.01 m/s;量程+0.6~+40m/s),测试实验前上述仪器在实验室中完成标定,以最大限度地避免仪器误差。
英特诺中国技术中心具有很强的生产研发实力。位于苏州的区域技术中心是全球唯一一个可以提供英特诺全线产品的技术中心。未来,我们还将加大对深圳工厂的投资,来进一步提升英特诺在中国的本土生产能力。在与现有客户继续深化合作的基础之上,英特诺将在中国进一步拓展细分市场,涉及电商、食品、机场、医药、服装、轮胎等行业。在未来,英特诺希望能够在立足本土的基础上,为中国市场和全球市场提供更多更好的产品与服务。
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图2 实测实验车站与屏蔽门位置示意图
1.3 测试实验车站选取与工况设置
本测试实验分别选取上海地铁8号线的5个车站,9号线的6个车站和11号线的8个车站来完成,各条线路概况如下表所示。在测试车站选取的过程中,尽可能包含每条地铁线中隧道长度最长,最短和平均值的区间,且兼顾岛式和侧式站台。同时,尽可能避免选取带有配线的特殊区间。
表1 各条线路概况
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后续列车启动运行过程中,列车停靠站台的屏蔽门同时受到N i导致的F n和M i导致的F m作用,这两个力的合力F合是屏蔽门关闭过程中的阻力所在,其合力见图1(d)所示,该合力的大小和方向随列车运行活塞风速变化不断变化。在实测过程中,因无法有效地捕捉合力F合方向的变化,故分别测试实验获得N i和M i的变化规律。
2 测试实验结果与分析
2.1 三条线路测试实验结果汇总与分析
三条线路测试车站岛式站台居多,三条线路最大车速,岛式车站的1号门,10号门的最大风压及2号门的最大边缘风速汇总见表2。针对三条地铁线19个车站(其中包括3个侧式站,1个单边侧式,15个岛式站)1号门最大风压与区间隧道长度和最大车速与区间长度的关系见图3。
测试实验的目的是分析早晚高峰高行车密度时段中,停站列车未离站、后续列车离站并驶入区间隧道过程中,车站典型位置屏蔽门的动态承压受力情况,为解决屏蔽门关闭不畅问题取得实测数据。因此,屏蔽门的受力分析是测试实验方案确定的基础。
表2 三条线路岛式车站实测结果
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图3 三条线路全部车站1号门最大风压,最大车速与区间长度的关系
(注:站前接曲线-指车站前端接曲线隧道;站后接曲线-车站后端接曲线;站前后接曲线-车站前后端都接曲线)
1)由表2可知,8号线1号门整体风压范围在32.8~83 Pa之间,9号线在27.7~55.3 Pa之间,11号线在24.3~49.1 Pa之间。显然,8号线风压变化范围较大,8号线选用C型车,6辆、7辆编组混跑,9号线和11号线均为A型车6辆编组。由此可见车型对风压的影响较大。
2)从图4可知,15个站岛式站台的1号门最大风压在24.3~83 Pa之间,3条线路的4个侧式站台的1号门最大风压范围在4.2~16.7Pa,可见,侧式站台的最大风压明显小于岛式站台的最大风压,岛式站台最大风压大约是侧式站台最大风压的1.65~13.2倍。
(3)各工况下2号门边缘风速动态对比
3)由图4可知:1号门最大风压范围在4~83 Pa之间。1号门的最大风压与区间隧道长度无线性关系。列车在区间隧道内的最大车速在60~90 km/h之间,最大车速与区间长度也无线性关系,最大风压受区间长度和最大车速综合作用的影响。
以上文献均未进行针对性实测研究,本文研究在夜间12点到凌晨3点之间,专开两辆列车,其一停靠在站台,另一从后续站台驶出,测试实验获得了上海地铁8,9和11号线若干车站典型位置屏蔽门的动态承压变化,测试的车站包括岛式和侧式两种站台形式,以及不同区间长度和工法等,这些宝贵的测试实验数据反映了屏蔽门工作的实际动态压力环境,为地铁环控屏蔽门的设计运营提供了重要参考。
2.2 不同工况下屏蔽门承压对比分析
针对11号线选取的某一岛式车站和侧式车站,分别进行了上述三个工况的专开列车实验。下文分别从1号门承压,10号门承压和2号门风速的动态变化着手,对比分析,其中侧式车站工况三测试实验意外受到对侧线路临时调度列车干扰,故仅列出了工况一和工况二的对比结果。
1)各工况下1号门动态承压对比
图4分别给出了三种工况下典型岛式车站和侧式车站1号屏蔽门动态承压测试实验结果。从图中可知,岛式车站和侧式车站在上下排热关闭的工况一和上下排热开启的工况二的最大风压分别相差0.7Pa和1.4 Pa。可见,上下排热开启与否对1号门承压影响很小,也就是说上下排热开启对各测试工况下1号门的承压基本无泄压效果。此外,由图4(a)可知,1号屏蔽门在无列车停靠站台的工况三的最大承压分别较工况一和工况二减少了33%和76%,主要只站内有列车停靠时,后续列车启动加速,故后车对两车之间的空气柱形成了活塞挤压作用,隧道内形成的纵向风速的动压头又因站内有列车停靠形成的局部阻力而部分转变为静压,造成1号屏蔽门承压增大,从而导致屏蔽门关闭不畅问题发生的根本原因。
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图4 典型车站1号门风压变化
2)各工况下10号门动态承压对比
图5分别给出了三种工况下典型岛式车站和侧式车站10号屏蔽门动态承压测试实验结果。从图中可知,岛式车站和侧式车站的10号门均存在着上下排热开启后风压增大的现象,上下排热开启前后,岛式车站10号门对应的最大承压分别为9 Pa和13 Pa,侧式车站10号门的最大承压分别为0Pa和30Pa。可见,上下排热的开启在车站轨行区形成了负压区,使得10号门附近(有效站台中段)的压差增大,且侧式车站增幅大于岛式车站。由图5(a)从岛式车站的10号门来看,无列车工况10号门的风压波动显著增加,最大值达30Pa,且存在正负压之间的波动过程,这主要是由上下排热开启泄压能力与隧道内活塞风压的综合作用。
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图5 典型车站10号门风压变化
因此,虽然中国专利法的第69条(一)条款在文义解释上能够支持这种区别适用者的理论,但这种解释会导致该条的目的落空,不应该固执地坚持。
图6分别给出了三种工况下典型岛式车站和侧式车站2号屏蔽门边缘风速测试实验结果。从图中可知,岛式车站和侧式车站的不同工况对2号门边缘风速和风压的影响均不显著,且风速值较小,对应的平行于线路方向作用于门体厚度方向的风压也较小,对关门行程形成的阻力较小。
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图6 典型车站2号门边缘风速变化
3 结论
本文通过夜间列车停运时段的专开列车测试实验,分析了前站站台有车停靠,后续列车离站并驶入区间隧道过程中,屏蔽门承压的动态变化,得到如下主要结论:
1)在整个测试过程中,后续列车在加速、巡航、惰行、减速的过程中1号门处的活塞风静压随着后续列车加速直线上升,达到最大值后,在波动中逐渐减小,最终减为0。同样10号门的风压一开始保持为0,后开始逐渐增大,达到最大值后开始减小,但整个过程风压作用时间较短。2号门边缘风速变化及对应的静压变化,风速上升较快,下降较为缓慢。在列车运行过程中,屏蔽门主要受N i的作用力。
2)三条线路全部测试站的1号门最大风压在4~83 Pa之间,作用在单扇屏蔽门上的合力在8.8~174.3N之间,列车的最大车速在60~90 km/h。
3)岛式站台1号门最大风压大约是侧式站台风压的1.65~13.2倍。
4)由变工况分析可知,上下排热开启与否对1号门承压大小的影响很小,而站内有无列车对承压影响显著。
后续宜从关门力和摩擦力f2等角度优化屏蔽门动力设备,解决和预防高行车密度屏蔽门关闭不畅的问题。将进一步探讨列车出站工况站台屏蔽门的受力情况,并对比分析单活塞风道和双活塞风道的测试结果,并补充活塞风道超长工况下的实测数据。
感谢:上海申通地铁运营公司合作项目(JS-BZ16R011)支持。
将x=x0处裂纹等效为连接于梁形心处刚度为K0的旋转弹簧[33-35].考虑裂纹缝隙效应,当旋转弹簧向裂纹闭合方向转动角度θ0后,裂纹闭合,弹簧效应消失,即裂纹不存在.注意到,采用FRP布加固梁的同时也对裂纹进行了加固,将裂纹处的FRP布等效为拉伸弹簧,则当裂纹未闭合时,FRP布和裂纹等效旋转弹簧构成如图3所示的组合弹簧.此时,若裂纹等效旋转弹簧转动角度θ,则FRP布加固层的伸长为ΔⅡ=-θrⅠ,其相应的正应变εⅡ和拉力Ff分别为
参考文献
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