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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UG NX8.0,设计了救生舱几何模型;其次,Ansys Workbench中的Explicit dynamics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Ansys Workbench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。