地铁隧道清洁车技术开发与研究

【摘要】：随着中国经济快速发展、城市化进程逐步加快,城市规模不断扩大,城市交通越来越拥挤。为缓解交通压力,许多城市大力发展地铁。随着地铁里程迅速增加,地铁隧道内的清洁工作日益繁重。地铁隧道的运营环境不仅影响地铁隧道内环境美观,还对地铁车辆行车安全构成威胁。因此,保持地铁隧道清洁是保证地铁安全运营的重要组成部分。传统的人工清洁方法已经不能满足现在地铁发展的需求,因此需要开发新型设备以满足地铁发展需求。基于此,本文设计并研究了一种多功能隧道清洁车,该车基于真空技术回收隧道内垃圾,采用高压水冲洗,毛刷清扫方式进行隧道内清洁作业,本论文对隧道清洁车的关键核心技术进行研究,确定了隧道清洁车的功能、结构及核心技术：专用平车、真空系统、高压水系统。本文主要工作总结如下： 1.研究了隧道清洁车的功能和结构。本文针对目前地铁隧道内的卫生状况,分析了地铁隧道清洁作业要求,确定了隧道清洁车功能模块；根据整车功能确定了该车由高压水冲洗、毛刷滚刷、真空回收三大主要功能模块组成。 2.根据地铁隧道限界及隧道清洁车各模块重量布置,开展了隧道清洁车轻量化设计研究。基于有限元分析技术,对隧道清洁车车辆车体结构进行了优化设计和分析。优化设计的车体重量实现了轻量化,比国内同类车辆减轻15%。经过试验验证,整车设计结构合理紧凑,静强度和动力学性能完全满足实际要求。 3.开展了隧道清洁车真空系统设计研究。确定隧道清洁车真空吸污系统依靠真空风机运转,产生真空气流,利用毛刷将地面灰尘扫起,将地面尘粒吸入灰箱的工作方式；基于真空收集技术,对空气和尘粒性质及规律进行研究,确定真空系统的真空压力、最大风量、吸尘口的结构以及毛刷滚刷速度。 4.开展了高压水冲洗和除垢原理的进一步研究。设计开发了隧道清洁车的高压水冲洗系统的原理图,基于高压水冲洗除垢原理技术,设计计算了各水路的流量,设计系统的射流压力、喷嘴直径、喷射位置和角度。 【关键词】：地铁隧道 清洁车辆 有限元分析 真空回收 高压水射流
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U457.4
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 课题的提出背景及意义14-17
• 1.1.1 地铁隧道内环境现状14-16
• 1.1.2 国内外地铁运营发展分析16-17
• 1.2 地铁隧道清洁车技术研究现状17-22
• 1.2.1 国外清洁车技术发展现状17-20
• 1.2.2 国内清洁车技术发展现状20-22
• 1.3 本课题研究的内容及方法22-23
• 1.4 本文的结构23-26
• 第2章 地铁隧道清洁车功能要求与总体方案设计研究26-32
• 2.1 国内地铁隧道清洁作业现状26
• 2.2 隧道清洁车总体要求26-28
• 2.2.1 地铁隧道内清洁作业要求26-27
• 2.2.2 地铁隧道限界要求27
• 2.2.3 地铁隧道噪声要求27
• 2.2.4 地铁车辆运营时间要求27-28
• 2.3 地铁隧道清洁车主要功能模块28-30
• 2.3.1 隧道清洁车主要功能28
• 2.3.2 满足地铁隧道限界28
• 2.3.3 噪声排放设计28
• 2.3.4 满足客户特殊要求设计28-29
• 2.3.5 辅助功能设计29-30
• 2.3.6 动力系统设计30
• 2.4 总体方案设计30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 隧道清洁车辆轻量化设计研究32-56
• 3.1 隧道清洁车1号车体结构研究32-35
• 3.1.1 隧道清洁车1号车辆轻量化设计研究33-34
• 3.1.2 隧道清洁车1号车辆制动设计34-35
• 3.1.3 隧道清洁车1号车转向架设计35
• 3.2 隧道清洁车2号车体整体结构设计研究35-37
• 3.2.1 隧道清洁车2号车底架的结构设计36
• 3.2.2 隧道清洁车2号车制动设计36
• 3.2.3 隧道清洁车2号车转向架设计36-37
• 3.3 隧道清洁车车载系统布局研究37-39
• 3.3.1 1号车设备布局37-38
• 3.3.2 2号车设备布局研究38-39
• 3.4 隧道清洁车车体轻量化设计的强度有限元分析与校核39-42
• 3.4.1 计算模型及计算载荷工况39-42
• 3.4.2 计算工况及应力合成42
• 3.5 评定标准42-43
• 3.5.1 刚度42-43
• 3.5.2 强度43
• 3.6 计算结果及分析43-53
• 3.6.1 刚度分析43
• 3.6.2 强度43-53
• 3.7 结论53-54
• 3.8 隧道清洁车车辆特点54
• 3.9 本章小结54-56
• 第4章 清洁车真空系统设计研究56-74
• 4.1 空气的物理性质及流动规律56-59
• 4.1.1 空气的物理性质56-57
• 4.1.2 空气的流动规律57-59
• 4.2 尘粒的特性及流体阻力59-66
• 4.2.1 尘粒的物理性质59-60
• 4.2.2 尘粒在气流中的受力60-62
• 4.2.3 尘粒的起动理论62-63
• 4.2.4 尘粒的起动速度63-66
• 4.3 真空吸尘的结构及参数确定66-74
• 4.3.1 真空系统结构的确定66-67
• 4.3.2 工作方式67-68
• 4.3.3 圆柱毛刷转速的确定68-70
• 4.3.4 吸尘口结构设计70
• 4.3.5 吸尘口的结构参数70-74
• 第5章 隧道清洁车高压水射流系统研究74-86
• 5.1 高压水射流技术国内外发展情况74-75
• 5.2 高压水射流清洗技术原理和特点75-76
• 5.3 隧道清洁车高压水系统设计研究76-79
• 5.4 系统参数的确定79-85
• 5.4.1 高压水除垢原理79-82
• 5.4.2 系统参数的确定82-84
• 5.4.3 计算结果84-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第6章 总结与展望86-88
• 6.1 本课题总结86-87
• 6.2 课题的展望87-88
• 参考文献88-94
• 致谢94-95
• 学位论文评阅及答辩情况表95

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