地铁先下后上导引装置.doc

地铁先下后上导引装置说明书（大连大学智能引擎工作室）设计者：王家祥，卢艳丽，姜丽娜，路鹏，陈广翀指导教师：关浩，蓝健（大连大学机械工程学院，辽宁，大连116622）作品内容简介本文介绍了一种新型地铁导引装置，基于地铁乘车秩序及建设文明，和谐社会的需要，本装置一改往常自由导引的现象，采取强制性规范人们乘车时上下车秩序，利用交叉栅栏结构及齿轮齿条等相关机构实现了“先下后上”的文明乘车秩序，既保障了行车时的便捷性，又实现了和谐社会中乘车的基本文明性。联系人：王家祥 联系电话EMAIL:6463178231 研制背景及意义1.1提出问题某网友在某论坛上发帖，名为今天发生在南京地铁的踩踏事故，引起网友广泛关注。据其自述，当天早上7点40分，地铁到达新街口站，车内的人还没有下完，车外的人就疯狂地冲了进来，将已经挤出车外的她重新挤回车内。由于失去重心，她和另一女孩同时摔倒在车门处，左脚鞋子被挤掉。车外的人仍疯狂地往车内挤，从她俩身上跨过，有的还踩到了她。直到车外的人都进了车厢，她才被一位好心大妈拉起来。不过车门已经关上，她只能坐到下一站，再坐回头车到新街口站。 “城外的人想冲进去，城里的人想逃出来。”这是小说围城中的句子，如今这样的情形几乎每天都在地铁站台上演，每当列车来临之际，虽然车站广播不断地提醒乘客“先下后上”，可是绝大多数乘客好像并没有听见，列车还没有停稳，候车的乘客就已经涌向黄线，地面上的“先上后下”标识和引导箭头都被踩在了脚下，只有少数人自觉站在两侧专门的候车区。1.2研究意义 “排队上车、先下后上”、“礼貌让座、靠右乘梯”等，是交通中的基本要求和规则。规则虽小，全凭自觉遵守，如果大家都能遵守社会最基本的公共秩序，就会大大减少人际冲突，保持车流、人流的高效流动。“在站台候车的乘客请站在等候区候车，列车到达时请让车内乘客先行下车，不要堵塞下车通道，让我们一起营造文明有序的乘车环境。文明排队乘车已提倡了很久，但在许多人看来还是很不屑于此小事。其实是否自觉排队是个人素质的表现，是社会文明程度的表现，是构建和谐社会的重要组成部分。文明排队是大家的共同利益所在，是大家的共同需求，这就更要求大家养成并体现良好的素质和修养。中国历来讲究有个先来后到，其实换位思考一下，有谁愿意自己先等车最后却上不了车呢，“己所不欲，勿施于人”就是这个道理。良好的礼仪习惯也是一个人综合素质的体现，而非学历、职位所能决定。一个学历再高，职位再高的人，如果在社会上的行为不够文明，那他的个人魅力就会大打折扣。 “先下后上”还是“先上后下”，看似无关大体的小事，其实是一种市民素质的体现。为了提高全民乘车素质，相关的措施应及早实施。2 设计方案 本导引装置分正门和侧门，其中正门和侧门的材料为市场上常见的白钢，白钢具有良好的外观及实用性，并且具有良好的性价比。当地铁到站后，车上乘客下车进入站台，手推正门，在反平行四边形联动机构的牵引下，经过齿轮齿条带动，侧门打开，这时站台上等待上车的乘车就能由侧门进入到车内。实现了让文明从乘车开始，“先下后上，有序乘车”2.1正门设计本装置的正门跟平时常见的阻隔门在结构上具有明显不同，我们作品的正门采用交叉式栅栏结构，交叉式结构能让车上的乘客在下车的时候把阻挡在门口的旅客朝两侧推开，这样就能实现车上乘车的顺利下车，实现了一个先下的目标。其实物图如图1所示：交叉式栅栏门图12.2侧门设计方形侧门具有加工，运输，装配简单方便的特点，占地面积大的特点；伸缩门同样具有以上特点，不过伸缩门还具有在收缩时占用面积小的特点，考虑到站台上乘客可能着急上车的特点，我们这边采用伸缩门来充当我们的侧门，这样，当正门打开的同时，侧门也能打开，并且能打开较大的面积，方便站台乘客上车。其实物图如图2所示：伸缩门结构图22.3 底部联动机构因为下车时，车下乘车会分布在导引装置两侧，然而由于车上乘客可能无法同时打开我们导引装置的正门，所以我们采用反平行四边形机构进行联动，这样就保证正门同时开关，间接的保证侧门的同时开关性。图4为反平行四边形结构大门的示意图：旋转的角度为90（从关闭位置到全部开启）1、2大门，AB杆与1连接，CD杆与2连接，AB、CD、BC安装在大门底部图4 反平行四边形结构大门联动机构示意图图5为反平行四边形结构大门实物图:图5 反平行四边形结构大门实物图2.4齿轮齿条变速结构我们的装置实现的是先下后上的乘车秩序，但由于地铁在站台停靠的时间比较短，所以我设计在一部分车上乘客下车的同时应该让一部分站台上的乘客进入车厢内部，减少上下车时间，这里正门和侧门的联动部件我们首先采用齿轮变速，进而扩大齿轮行走距离，让齿条的滑移距离更远，达到使侧门尽量打开的目的。图6为齿轮齿条变速结构的三维建模图：图6 齿轮齿条变速结构三维建模图图7为齿轮齿条变速结构实物图：图7为齿轮齿条变速结构实物图2.5双联开关结构设计：由于目前车辆停靠时间及客流量无法准确预知，所以不能事先编好程序控制我们的导引装置关闭，所以我们采用让站台值班室的工作人员统一关闭的措施，使我们的装置能够重复的、便捷的使用。我们这边采用双联开关，当值班室工作人员按住开关，减速电机开始旋转，通过链传动，使我们的正门也随着缓慢关闭，当正门刚好关闭时会碰触到在门旁边的另外一个开关，此时，整个电路处于断路，电机停止旋转，站台工作人员看到这个是就不用继续按住开关了，达到了门电动关闭的效果，并且我们在减速电机上安装了单向轴向，只有在正门关闭的时候轴承才起作用，门被打开的时候顺畅，这样我们的减速电机不会给门增加摩擦。图8为双联开关的电路图：图8 双联开关的电路图图9为双联开关的实际连接图：图9 双联开关实物连接图3 理论设计计算图10 齿轮传动简图Z1为正门主轴上的齿轮，齿数为25Z2为传动小齿轮，齿数为20所以齿轮传动比：i12=Z2/Z1=0.8此时可得与齿条相连的齿轮与主轴齿轮之间的关系是：主轴转一周，齿条上的齿轮转1.25。所以我们可以通过改变齿轮的大小来改变侧门打开的大小。我们的电机额定电压为12v,额定功率为6W，输出转速为9转/min。当按下开关，电机旋转，正门能在短时间内关闭。4 工作原理及性能分析本装置旨在解决地铁车站一些不文明的乘车现象，利用交叉栅栏正门推开车正门的人流，车上乘客推开正门的同时，由正门底部的反平行四边形连杆机构，使两个门板同步运动，与此同时，两个门板的主轴开始旋转，带动变速齿轮增速，同轴齿轮增加周长，侧门也同时打开，这样当车上人员下车时，车下人员开始上车，实现了同步，既解决了乘车的基本规则“先下后上”，而且缩短了车站乘客上车所需的时间。由于本装置主题部分为纯机械结构，选用耐磨，耐用材料，所以能保证装置的稳定持续重复使用性。完成制作后，作品实物外形见图11。图11 实物图5 创新点及应用1）采用装置自己导引，使导引工程更人性化。2）本装置在传统导引栏杆上改进，增加交叉栅栏门，及伸缩门，人为的强制乘车文明。3）装置贴近生活，符合构建和谐社会的基本理念。在这个高速，讲究高效率的社会，地铁的使用更为广泛，而现有的地铁车门都需要改进，因此应用前景很广。参考文献1 郑文纬，吴克坚.机械原理.高等教育出版社，1997：22-572 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，2006：73-1023 纪名刚，濮良贵.机械设计，高等教育出版社，2011：186-23545三、 产品改进采用圆管白钢，焊接连接，让我们的导引装置更安全，更耐用。增加棘轮结构，防止在列车为未到站而门先被打开的事件的发生。增加传感器，用电机直接驱动，电机和栅栏门用皮带连接，这样在车到站停止时，乘客下，栅栏门自动打开，同时避免了车上无人员下车，而导引门无法开启的现象，而且在地铁走后，可以自行关闭，不用车站人员一一关闭。四、 市场前景 文明排队体现一个社会、一个城市的秩序。有专家认为，不排队其实是对他人优先权的破坏，是种不公平行为，没有了公平，任何事都会变得杂乱无章。而秩序就是用来维护公平的。所以，文明排队建立良好的秩序是非