عمر أطول لخطوات السلالم المتحركة

تعتبر LU رائدة في فن إطالة عمر درجات السلم المتحرك في المملكة المتحدة

يقطع مترو أنفاق لندن (LU) عددًا كبيرًا من درجات السلم المتحرك الفولاذي كل عام بناءً على المعايير المنصوص عليها في معيار LU Escalator Category 1. درس مؤلفك إمكانية تخفيف المعايير الصارمة لعيوب اللحام (وبالتالي تقليل تكاليف التخريد) ، مع ضمان السلامة.

يفرض معيار LU أنه يجب فحص عينة على الأقل من 10 خطوات من كل سلم متحرك رسميًا كل عام بحثًا عن المؤشرات المشبوهة. تفشل الخطوة في الاختبار إذا تم العثور على أي عيوب في معدن غير ملحوم (الأصل) أو إذا تم العثور على صدع أطول من 5 مم في المنطقة التي يلتقي فيها اللحام بالمعدن الأصلي. في كلتا الحالتين ، سيتم استبدال الخطوة بخطوة جديدة بتكلفة تقارب 750 جنيهًا إسترلينيًا (969 دولارًا أمريكيًا). يتم إجراء عمليات تفتيش إضافية على السلم المتحرك حيث توجد حتى إحدى خطواته تحتوي على إشارة مشبوهة.

يمكن أن تتطور العيوب في لحامات الدرجات بسبب أخطاء التصنيع أو التلف الناتج عن الإجهاد بسبب التحميل الدوري ، والذي يظهر الأخير بشكل متكرر في اللحامات أكثر من المعدن الأصلي. استكشف مؤلفك طرقًا لضمان سلامتها الهيكلية بمعيار أقل تطلبًا: تغيير طول عيب اللحام المقبول من 5 إلى 10 مم. نحن نحاول اكتشاف وكشف النقاب عن فن إطالة عمر درجات السلم المتحرك دون المساس بالسلامة. تم التخطيط للبرامج النظرية والتجريبية وتنفيذها للتحقق من هذه القضية ووضع أسس جديدة للتطوير المستقبلي في هذا الموضوع.

تتعرض السلالم المتحركة لعدد كبير من الضغوط الدورية. التأثير التراكمي لهذه الدورات في هيكل الخطوة لديه القدرة على بدء الشقوق ، خاصة في المواقع الحساسة ، مثل اللحامات. لذلك ، من المهم جدًا أن يتم فهم سلوك الخطوات تمامًا حتى لا يكون هناك خطر حدوث حالة غير آمنة.

المحاكاة والاختبار

تم تحليل محاكاة أطوال الكراك المختلفة في اللحام بين الجزء العلوي من ذراع نير الخطوة وعموم (الشكل 1). لقد وجد أنه بعد الزيادة الأولية في مستوى الإجهاد ، لا توجد زيادة عند طرف الكراك عندما يبلغ طول الكراك 20 مم. هذا الاكتشاف له تأثير كبير على طريقة إدارة الخطوات مع الشقوق وضمان سلامتها ، خاصة إذا كانت مدعومة باختبار تجريبي.

قبل إجراء الاختبارات المعملية ، تم إجراء تحقيق محاكاة حاسوبية لتحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم تأثير أطوال الشقوق المختلفة في منطقة خطوة معينة حيث يُعرف تقليديًا أن هناك مؤشرًا يشبه الكراك. يتم نشر مبادئ مماثلة في العديد من الصناعات ، مثل النقل بالسكك الحديدية (عربات السكك الحديدية) والطيران.

أجرينا اختبارًا على خطوة بها صدع في المفصل بين ذراع المقرن والوعاء باستخدام جهاز اختبار (الشكل 2). تمت مراقبة طول الشق وقياسه خلال 10 ملايين دورة تحت التحميل الالتوائي (التواء أفقي للخطوة) ، والذي يعتبر أهم مصدر لإجهاد الخطوة. ينشأ عن وجود مخالفات في نظام تتبع السلم المتحرك الذي تعمل عليه الدرجات. إذا كان العيب مستقرًا حتى 10 ملايين دورة عند ± 3 مم من الالتواء ، فقد تم تحقيق الحد المقبول ، والذي لا يمكن بعده حدوث مزيد من انتشار الشقوق وفقًا للمعايير الأوروبية والبريطانية.

تم رسم قراءات الإجهاد مقابل عدد الدورات (الشكل 3). تم تركيب مقاييس المراقبة في مواقع مختلفة في الخطوة. لم تُظهر المقاييس أي اختلاف كبير في عدد الدورات ، باستثناء مقياسي الإجهاد 6 و 7 ، اللذين أظهرتا تغييرات. أظهر مقياس الانفعال 6 مستوى الضغط حيث يظهر الكراك (يزداد ثم ينخفض ​​بسبب نقل الحمولة). ومع ذلك ، أظهر مقياس الإجهاد 7 أن الضغط يبدأ في الزيادة بشكل معتدل مع دوران نقطة التوقف (عكس جانب الخطوة التي بها الكراك) أثناء الاختبار.

أظهرت القياسات المتكررة لأطوال الشقوق زيادة من 20 إلى 24 ملم فقط خلال 0.7 مليون - 4.7 مليون دورة (الشكل 3 ، خطوط العلامات). ساهمت FEA ​​والاختبار في توفير ضمان أن هذا النوع من خطوات السلم المتحرك مع هذا العيب آمن للعمل في خدمة العملاء. وقد تم دعم ذلك من خلال الفحص المنتظم غير المدمر لعينة من الخطوات من كل سلم متحرك في الخدمة. خلص الاختبار إلى أن عيب 10 ملم مقبول.

شكر وتقدير

يود مؤلفك أن يشكر الدكتور توني ميلر ، من شركة L&E Engineering ، وبنجامين ويلسون ، مهندس الدراسات العليا الذي ساعد في إعداد الاختبار الموصوف هنا ، على مساعدتهم.