电梯事故计算机辅助仿真分析系统

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1、系统仿真学报©JournalofSystemSimulation第21卷第19期2009年10月Vol.21No.19Oct.,2009电梯事故计算机辅助仿真分析系统张梁娟，史熙，朱昌明，张鹏（上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240）摘要：以电梯事故库的建立，事故环境下电梯系统动力学模型库的建立和仿真以及三维动画显示为基础，建立了电梯事故计算机辅助仿真分析系统。系统通过MATLABGUI、MATLAB虚拟现实工具箱和SQLServer进行设计和开发，其中仿真算法选用了Newmark法，并通过Baumgarte违约稳定法进行修正。系统的建立，可以针

2、对电梯常见事故以及某些特定重大事故比如蹲底、冲顶等进行动力学仿真分析，仿真结果表明，该系统可以用于辅助电梯事故的分析以及重大事故的仿真模拟，有助于电梯安全性设计。关键词：电梯；事故；动力学模型；MATLABGUI中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1004-731X(2009)19-6062-05ElevatorAccidentComputerAidedSimulationandAnalysisSystemZHANGLiang-juan,SHIXi,ZHUChang-ming,ZHANGPeng(SchoolofMechanicalEngin

3、eering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:ThetechniquesofMATLABGUI,VRTandSQLServerwereappliedtothedevelopmentoftheelevatoraccidentcomputeraidedsimulationandanalysissystem.Thesystemrealizedthefunctionsofaccidentanalysis,dynamicmodelingandsimulationandthree-dim

4、ensionalanimationwithauser-friendlyinterface.ThedynamicanalysiswascarriedoutusingNewmarkmethodandBaumgartemethod.Theresultsofsimulationindicatethatthesystemisfeasibleintheaccidentanalysisandreconstruction.Itisthusausefultoolintheelevatordesignprocess.Keywords:elevator;accident;dyn

5、amicmodel;MATLABGUI引言电梯在我国的保有量已达90万台，是高楼中不可缺少的代步工具。在电梯技术研究方面，比较多的研究都集中在电梯正常运行条件下的振动特性和控制策略[1,2]，以及电梯群控系统的动态模拟[3]等方面，对事故环境下电梯系统动态仿真分析的研究工作还比较少，而且针对电梯事故的辅助分析系统的设计开发工作也没有得到广泛关注，申杰[4]利用有限元方法针对某一种电梯建立了轿厢、缓冲器模型，并模拟了轿厢蹲底事故，但是对电梯事故分析缺乏一定的通用性。广州特种设备监察检验所[5]研发了电梯运行记录仪，可以对电梯的运行状况进行实时监测和记录，从而

6、可以帮助维修人员对电梯进行故障分析，消除故障和事故的隐患，但是并没有从动力学角度研究事故中的电梯系统的动态特性。电梯事故辅助仿真分析系统的研发，不仅可以在事故发生后，根据专家知识库进行事故原因的推理，并能够对若干特定重大事故，比如蹲底、冲顶等事故进行动力学仿真和三维动画再现、从理论上建立事故环境下的电梯系统的动力学模型，从而有助于进一步进行电梯安全性设计。1仿真系统总体设计1.1系统功能分析系统开发设计需要实现的目标：(1)建立完善的电梯事故专家知识库。(2)事故环境下的电梯系统动力学模型库的建立和仿真。(3)利用三维动画技术，再现事故发生过程。(4)系统

7、具有友好的人机交互界面和简便的操作流程。1.2系统框架和开发平台确立根据系统实现目标的要求，搭建如图1所示的系统框架，从图1中可以看出，系统主要分为数据库管理模块，事故分析模块以及以人机交互界面为平台的输入输出模块。MATLABGUI用户交互界面事故分析模块事故现象输出模块g模型参数三维动画再现.doc约束信息收稿日期:2008-01-23修回日期:2008-04-07基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目（2006BAK02B04）作者简介：张梁娟(1983-),女，安徽明光人，博士生，研究方向事故环境下电梯系统动态特性和实验；史熙(1974-)，男，

8、江苏宜兴人，副教授，研究方向摩擦动力学、纳米摩擦、机电控制；朱昌明