地铁车站救生舱防爆性能及控制技术研究

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1、天津大学硕士学位论文地铁车站救生舱防爆性能及控制技术研究Researchontheexplosion-proofperformanceandcontroltechnologyofthelifesavingcabinofthesubwaystation学科专业：机械工程研究生：张一指导教师：章青教授天津大学机械工程学院2017年10月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津

2、大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方

3、数据中文摘要近些年来我国社会经济持续快速发展，城市人口数量快速攀升，城市交通问题越发严重，很多城市都普遍出现了“出行难”状况。为此，国家必须要对资源配置作出调整，地下交通的投入必须加大，确保交通出行问题得到有效改善。但由于地铁列车大部分时间，特别在市中心是在地下通行的，各种事故包括恐怖袭击无法做到完全避免，一旦出现事故，危害程度将会是巨大的，为此很多机构均开始研发移动式救生舱，目的是为了降低突发事件带来的危害，为未能及时撤离的人员提供生存空间并争取救援时间。本文首先围绕可移动式救生舱结构/功能一体化需求，提出了舱体结构

4、设计的基本步骤，结合地铁车站站台层的具体特点，初步确定了舱体结构形式，利用三维建模软件UGNX8.0，设计了救生舱几何模型；其次，AnsysWorkbench中的Explicitdynamics模块和Autodyn显式动力学分析软件联合，对仿真结果进行分析，结合TNT当量法，对设有救生舱的地铁车站中的TNT爆炸冲击波传播过程进行了数值模拟；最后，以该救生舱为分析对象，在AnsysWorkbench的显式动力学模块中模拟了救生舱在超压载荷作用下的整体动力学响应过程。接下来，将动载荷转变为了静载荷，以此作为许用外压力，对内

5、外蒙皮厚度和螺栓进行了计算，并对加强筋、前后门系统进行了设计；在爆炸仿真中对超压曲线进行了分析，并使用救生舱各表面的爆炸冲击波超压曲线作为载荷施加条件；对救生舱整体抗爆性能有限元分析后，获得了各部位的应力、变形分布规律，依据判断准则检查了整舱的安全性。结果表明，救生舱整体变形量符合安全准则范围；救生舱前门系统、后门系统、法兰、外蒙皮等的最大应力均小于所选材料的屈服强度。最后，本文对控制系统结构进行设计，针对救生舱内生存参数存在耦合关系的问题，设计模糊解耦器对氧气和二氧化碳参数进行解耦，设计直接解耦器对温、湿度参数进行解

6、耦。设计单神经元自适应PID控制器应用于氧气浓度控制子系统、有害气体浓度控制子系统、温度控制子系统及湿度控制子系统。利用MATLAB中的Simulink作为仿真工具，建立基于单神经元自适应PID控制的各参数控制子系统模型分别与传统PID控制系统进行对比仿真，最后对生存环境参数控制系统进行仿真。证实了本文所采用单神经元自适应PID控制器的系统具有良好的动态性能和稳态性能，控制效果更优秀，进而可以更好的保障避难受困人员的人身安全。关键词：移动式救生舱，爆炸仿真，PID控制I万方数据ABSTRACTInrecentyears

7、,China'ssocialandeconomicsustainedandrapiddevelopment,therapidincreaseinurbanpopulation,urbantrafficproblemsbecomeincreasinglyserious,manycitiesaregenerally"traveldifficult"situation.Therefore,thestatemustadjusttheallocationofresources,andtheinputofundergroundtr

8、afficmustbeincreasedtoensuretheeffectiveimprovementofthetraffictripproblem.Butbecausethesubwaytrainmostofthetime,especiallyinthecenterofthecityisintheundergroundtraff