摘 要

进入21世界以来，随着城市化进程的加快，越来越多的人去城市生活，而城市人口的密集，人们每天的日常出行必然会对城市的交通带来巨大挑战，传统的私家车出行或公交出行必然会导致城市交通的拥堵，现在急需发展一种客运量大的交通运输方式来缓解城市交通压力，而地铁轨道交通方式无疑是解决以上问题的不二之选。地铁轨道交通具有节能、节约土地、不受气候限制、客运量大、绿色环保、安全系数高等特点，其取代传统出行方式已是大势所趋。
随着智能交通的迅速发展，人们已经越来越希望能够清楚的掌握车次到站信息，这就主要归功于光缆对于车次运行情况的实时信息传递。由于地铁轨道交通的强实时性，人们越来越青睐于地铁出行的方式，这也就侧面推进了地铁轨道交通的发展。而城市地铁轨道交通的飞速发展离不开大量的轨道建设，而以往的轨道光缆的铺设主要以人工铺设的方式进行，而人体在进行高负荷、长时间的工作时，往往会造成工作效率低下，工作质量差等情况发生。因此，为解决我国轨道光缆铺放设备落后的问题，本文着手于设计一款能够自动铺放轨道光缆的设备。从轨道光缆铺放设备的构件尺寸与结构设计以及所有构件的组装方式开展工作，本文的主要工作内容如下：

（1）通过查阅地铁轨道光缆铺放设备相关的研究现状，确定地铁轨道光缆自动铺放设备的设计方向。

（2）对现有铺放设备相关设备进行分析，找到其中对轨道光缆自动铺放设备设计的可参考之处，确定本设计的总体设计方案。形成一套完整的轨道光缆自动铺放设备。

（3）对本文所设计的设备进行三维模型的搭建，了解其的装配方式，并对其进行运动仿真，验证该设备工作方式的可行性。

关键词：轨道交通 铺放设备 自动化

Abstract

Since entering the 21st world, with the acceleration of the urbanization process, more and more people are living in the city, and the urban population is dense. Everyday people ’s daily travel will inevitably bring great challenges to the city ’s traffic. Traditional private car travel Or public transportation will inevitably lead to urban traffic congestion, and there is an urgent need to develop a transportation method with large passenger traffic to alleviate the pressure on urban traffic, and subway rail transportation is undoubtedly the best choice to solve the above problems. Metro rail transit has the characteristics of energy saving, land saving, no climate restrictions, large passenger traffic, green environmental protection, and high safety factor. It has become a general trend to replace traditional travel methods.

With the rapid development of intelligent transportation, people have more and more hope to be able to clearly grasp the information of the arrival of the train, which is mainly due to the real-time information transmission of the optical cable for the operation of the train. Due to the strong real-time nature of subway rail transit, people are increasingly favoring the way of subway travel, which also promotes the development of subway rail transit. The rapid development of urban subway rail transit is inseparable from a large number of track constructions, and the laying of conventional track optical cables is mainly carried out by manual laying, and the human body often causes low work efficiency when working on high loads and long hours , Poor work quality, etc. Therefore, in order to solve the problem of the backward laying of track optical cable in China, this article sets out to design a device that can automatically lay the track optical cable. Starting from the component size and structural design of the track optical cable laying equipment and the assembly method of all components, the main work of this article is as follows:

(1) The design direction of the automatic laying equipment of subway track optical cable is determined by consulting the research status of the laying equipment of subway track optical cable.

(2). Based on the analysis of the existing laying equipment, some references for the design of the automatic laying equipment of the track optical cable are found, and the overall design scheme of the design is determined. To form a complete set of automatic laying equipment for the track optical cable.

(3). The three-dimensional model of the equipment designed in this article is built, the assembly method is understood, and the motion simulation is performed to verify the feasibility of the working method of the equipment.

Key Words: rail transit placement equipment automation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 3

1.1 地铁轨道交通的发展历程 3

1.2 地铁线缆自动铺放设备的国内外研究现状 3

1.3地铁线缆自动铺放设备的研究背景 4

1.4地铁光缆自动铺放设备的研究目的 4

1.5地铁光缆自动铺放设备的研究意义 4

第2章 设备设计方向的确定 5

2.1前期设计方案的比较与选择 5

2.2 轨道动力平车的设计初选 5

2.3 线缆卷绕部分的设计初选 5

2.4 线缆铺放部分的结构初选 6

2.5 线缆固定部分的初步设计 7

2.6 控制柜部分的初步设计 7

第3章 设计数据的确定 8

3.1 轨距的选定 8

3.2 轨道小车的设计 8

3.3 线缆卷筒和导轮直径大小的确定 9

3.4 线缆卷筒卷绕力矩的确定 9

3.5 压辊的设计 13

3.6 电机的选型 14

3.7 减速器的选型 16

3.8 联轴器的选择 17

3.9 供能方式的设计 19

3.10 调速器的选型 19

3.11 热熔胶喷涂设备的设计 22

3.12热熔胶的选择 23

3.12.1 热熔胶的种类 23

3.12.2 热熔胶种类的确定 23

3.13 控制柜的设计 23

3.14作台的设计 24

第4章 设备的整体装配 25

4.1 各部件在平车上的固定方式的设计 25

4.1.1 线缆卷绕设备的固定方式 25

4.1.2 压辊支座的固定方式 25

4.1.3 热熔胶原料桶的固定方式 25

4.1.4 控制柜的固定方式 25

4.1.5 人工操作台的固定方式 26

4.2 三维模型的搭建 26

4.2.1 设备零件建模 26

4.2.2 设备零件的装配 26

第5章 总结与展望 27

5.1 全文总结 27

5.2 地铁光缆自动铺放设备的展望 27

致谢 29

参考文献： 30

第1章 绪论

1.1 地铁轨道交通的发展历程

十八世纪初，英国第一个进入蒸汽时代，蒸汽机的出现为铁路轨道交通打下了强有力的基础。因此，英国修建了世界上第一条地下铁路——伦敦大都会铁路，该铁路于1860年开始动工修建，并于1863年建成通车。由于当时交通运输工具的匮乏，伦敦大都会铁路被用来解决伦敦城市人们的日常出行问题。1863至1924年间，地铁的诞生为大型城市提供了一种有效解决公共交通不便的问题。在1924~1949年期间，由于第二次世界大战的持续进行和汽车工业蓬勃发展的影响，轨道交通的发展处于停滞期。1950~1969年，由于内燃机技术的逐渐成熟，直接推动了汽车行业的高速发展，城市居民的汽车保有量的持续上升，又因为城市道路的缺少，过多的汽车直接导致了城市道路的严重堵塞，又随着汽车尾气的大量排放，城市的空气质量急剧下降。严重影响了城市生活水平。此时，随着依靠电力作驱动的城市轨道交通方式开始进入人们的视眼，人们开始思考改变传统的出行方式。自1970年至今，随着城市化发展进程加快，大量人口涌入城市，城市人流急剧增加，交通运输负担急剧加重，为适应逐渐增加的客流量，要求大力发展城市轨道交通，城市地铁轨道交通成为了大部分人的首选交通方式，轨道交通迎来了蓬勃的发展期。

1.2 地铁线缆自动铺放设备的国内外研究现状

经查阅大量相关资料后，目前国内外尚未有较为成熟的地铁线缆地面铺放设备的研究。但与之相似的线缆自动铺放技术已经发展得较为成熟，线缆自动铺放技术是欧美国家大力发展和广泛应用的自动化技术之一，当前现有的线缆自动铺放设备的功能囊括线缆的定位、线缆的铺放，以及线缆的压实与固定。目前，欧美少数几个国家已具有比较成熟的复合材料自动铺放设备的设计与制造能力，并陆续研发设计出了适合各种施工环境和各种结构形式的复合材料自动铺带机设备和铺丝机设备。就地铁轨道线缆铺放方面而言，国内目前在该方面的研究还处于发展前期阶段，国内目前尚且处于人工铺设阶段，自动化程度较低，工作效率低下。

1.3地铁线缆自动铺放设备的研究背景

铺放设备为轨道交通建设中十分常用的设备，在轨道划线，铺放光缆、线缆方面等均有使用。而我国目前在铺放设备方面的自动化程度低，基本靠人工操作。由于施工人员的技术差异，在很大程度上把控不住质量问题。同时，由于长时间的劳动，不免造成施工人员体力及注意力下降，工作效率低下的同时也对质量把控带来不利影响。随着轨道交通的飞速发展，轨道交通较公交出行有着运量大、不堵车以及全天候的的明显优点，越来越多城市的公交出行方式正在被轨道交通所取代。而这就需要建设更多的轨道线路，传统人工铺设线缆的方式很大程度上抑制了轨道建设的发展。所以研发出一款能替代人工的自动化铺放设备已经显得迫在眉睫。

1.4地铁光缆自动铺放设备的研究目的

本设计旨在研究出一款可以代替人工施工的轨道线缆自动铺放设备。由于城市化的高速发展，各个城市都在大力发展轨道交通。地铁轨道交通方式较传统私家车、公交出行方式具有载客量大、道路不拥堵、出行时效性高等特点，其正在改变人们的传统出行方式。但这也需要大量的轨道交通线路。为了实现轨道交通的实时通信等功能，在地铁轨道架设完毕后，还需要在地铁轨道上铺放通信线缆。而传统人工铺放线缆时效太低。所以研发出一种能改变当前人工铺设线缆方式的设备显得及其重要。

1.5地铁光缆自动铺放设备的研究意义

传统的地铁光缆是通过人工铺设的方式进行铺设，而人工铺设效率低下，近几十年来，轨道交通的飞速发展，由人工铺设的方式，效率低下的同时，由于人工费用增加的原因，导致了地铁光缆铺设的费用也相应增加，最终导致了地铁轨道建设的成本增加，这些在一定程度上抑制轨道交通的发展。通过自动铺放设备的研究既解决了铺放效率的问题，也降低了地铁轨道铺设的成本的同时也让地铁光缆的铺放质量得以保证，最后也填补了我国在轨道线缆的自动铺设设备方面研究的空缺。为我国地铁轨道光缆的铺放提供了一种新的解决方式。

第2章 设备设计方向的确定

2.1前期设计方案的比较与选择

经查阅大量资料与指导老师的多次探讨后决定，本次设计的方案由一个自带动力的轨道小车，一个用来缠绕线缆的卷扬机，一个用来固定铺放后的线缆的热熔胶涂抹设备及一个压辊和若干导轮组成。当小车向前运动时，光缆由其上的设备自动铺放在轨道上后并实现自动的固定。其重要组成部件的大致形状如下图所示。

2.2 轨道动力平车的设计初选

轨道动力平车作为整套设备的支撑部件，需要对轨道小车的形状做一个最初的形状设计，以便于对后续构件的形状及位置摆放有一个大体的结构构思方案。经查阅大量资料后得知，现有的大量轨道动力板车均为下图2-1所示形状。该形状简洁，便于本设计后期对轨道动力板车平板空的划分。