无障碍自动过街电梯轨道结构分析及优化

无障碍自动过街电梯轨道结构分析及优化

张伟刚 孙浩波 丁新其

江苏省 特种设备 安全监督检验研究院泰州分院 江苏 泰州 225300

摘要：老龄化程度的加速使无障碍出行成为一种必需品，本文分析一种无障碍自动过街电梯的轨道结构，对其进行建模分析及改进，提出了一种更具优势的拱形轨道结构。

关键词：无障碍 电梯 轨道

Analysis and optimization of track structure of barrier free automatic street crossing elevator

Zhang Wei-gang，Sun Hao-bo，Ding Xin-qi

Taizhou branch of Jiangsu special inspection institute，Taizhou 225300

Abstract:The acceleration of aging makes barrier free travel a necessity,This paper analyzes the track structure of a barrier free automatic street crossing elevator, analyzes and improves its modeling, and puts forward a more advantageous arch track structure.

Keywords:Accessibility Elevator Track

0 引言

迈入21世纪以来中国人口的老龄化程度逐渐加速，同时根据相关资料显示中国存在着8500万残疾人口，约占中国总人口数量的6.21%。“十四五”规划的提出开起来我们全面进度社会主义现代化国家的新征程，美丽中国、平安中国的建设目标实现需要提升城市的无障碍出行的程度，以满足老龄、残疾人口的出行。目前一些城市在设计规划时以按照国家标准配置相关无障碍出行电梯，然而不管是传统的直梯还是扶梯都存在一定的局限性，无法满足各街道的无障碍出行规划，为此国内外科研单位及相关电梯公司都在研发相关的无障碍出行电梯。本文针对国内某企业研发的无障碍自动过街电梯的轨道结构进行分析，并在此基础上提出优化方案，为无障碍自动过街电梯的产品升级提供参考依据^[1]。

1现有的门形轨道结构

国内某企业研发的无障碍自动过街电梯采用的是传统门形结构（见图1），电梯主要由站台、门形轨道及支撑桁架、轿厢、驱动系统等组成。它主要的特点有：1.电梯能实现一站式乘坐，不需要跟传统的扶梯、直梯等需要换乘；2.采用模块化设计，整个装置能实现快速的安装及拆卸，大大降低了施工周期，减少因施工造成的道路拥堵；3.门形轨道结构的特点，电梯需要进行垂直运行和水平运行，因此存在运行方向上的切换所以存在顿挫感，同时电梯在过渡段采用圆弧齿轮过渡时齿轮受力较大存在断齿隐患。

图1门形轨道结构

2拱形轨道结构

门形轨道结构的模式其实是综合了直梯和扶梯的两种运行模式，因它存在断齿隐患及乘坐会影响乘客的舒适感。无障碍自动过街电梯作为为公众尤其是老龄人及残障人乘坐工具其安全和舒适性能尤其要重视。因此本文针对性研究一种拱形大跨度轨道结构以解决现有无障碍自动过街电梯的驱动方式，来优化电梯乘坐的舒适感，解决电梯乘坐的安全隐患。

图2拱形轨道结构

拱形轨道结构形式类似元拱形桥梁（见图2所示），而拱形轨道相比于门式轨道的特点有：1.力学性能良好,在同样的用材，其结构强度远大于门形轨道结构；2.造型美观，节能高效,绿色环保；3.电梯在拱形轨道上运行不需要变换运动模式，运行流畅无顿挫感，舒适感得到质的提升；4.相比于门形轨道，拱形轨道制造要求高，需要针对性设计，模块化程度偏低。

3 有限元分析

轨道强度又称“轨道应力”，是轨道在电梯轿厢动载荷作用下，轨道结构所承受的应力，本文把轨道所收到的电梯轿厢的动载荷采用准静态计算，垂直压力主要来自于轿厢车轮的静载荷，以及电梯轿厢在行走时由于振动及轨道车轮不平顺导致的附加垂直动载荷；水平载荷主要是轿厢受到的风载荷以及制动时产生的惯性载荷。由于轨道所受的垂直载荷风险最大，对结构影响较大，因此本文正对两种结构对比只考虑垂直载荷。通过ANSYS有限元建立三维模型对两种结构形式的轨道进行结构静应力分析。

图3 门形轨道结构有限元模拟

根据图3门形轨道结构有限元模拟，轨道正常的危险断面在跨中及1/4跨中，从轨道结构静应力分析图来看最大应力为7.176MPa，在轨道垂直段与水平段过渡处。

图4 拱形轨道结构有限元模拟

根据图4拱形轨道结构有限元模拟，轨道危险截面在基站圆弧过渡处，从轨道结构静应力分析图来看最大应力4.396MPa，在拱形轨道结构的基站端部。

4 小结

随着中国老龄化的深入，城市无障碍出行规划将成为一个城市文明程度的标志。越来越多的企业投入资金和技术研发城市无障碍出行的装备，本文根据国内某企业研发的一种无障碍自动过街电梯，对其轨道结构进行分析及有限元模拟，提出了新型的拱形轨道结构，该结构相比于门形轨道结构具有：1.用材较少，受力平稳，危险截面远离高风险区；2.不存在运动形式的切换，运行平稳，无顿挫感；3.制造要求高，无法模块化制造等特点。希望为企业技术改进提供一定参考。

参考文献：

[1]丁新其. 一种轨道式无障碍过街天车的研究与设计[D].江苏大学,2020.