629.3

притульно-зсувний механізм; пасажирський електротранспорт; структурний аналіз; кінематичний аналіз; енергетична ефективність.
leaning-and-shunting mechanism, electric public transport, structural analysis, kinematic analysis, energy efficiency.

Одна із найскладніших проблем, які виникають в процесі проектування транспортних засобів для перевезення пасажирів, полягає в забезпеченні енергоефективного, комфортного і безпечного процесу відкривання/закривання дверей. Основні методи проведення досліджень за даною тематикою передбачають проведення структурного і кінематичного аналізу дверних механізмів з подальшим імітаційним моделюванням їхнього руху в прикладних програмних продуктах. У даній статті проаналізовано конструктивні і функціональні особливості притульно-зсувного механізму відкривання дверей пасажирського електротранспорту. Запропоновано відповідне конструктивне виконання механізму з використанням електричного приводу та побудовано його спрощену розрахункову схему. Проведено структурний і кінематичний аналіз механізму та виведено аналітичні залежності для опису руху його ланок в процесі відкривання/закривання дверей. Досліджено основні кінематичні параметри запропонованого механізму на основі виведених аналітичних залежностей у програмному продукті MathCAD та з використанням його твердотільної моделі, розробленої у середовищі SolidWorks Motion. Зроблено висновки про узгодження результатів теоретичних досліджень, проведених на основі чисельного розв’язування отриманих рівнянь руху, та віртуального експерименту (імітаційного моделювання у програмному продукті SolidWorks). Проведено аналіз енергоефективності досліджуваного притульно-зсувного механізму відкривання дверей пасажирського електротранспорту. Задаючи зусилля опору закривання дверної стулки та розрахувавши відповідну швидкість руху дверей в процесі їх закривання, встановлено залежність номінальної потужності електричного приводу механізму як функції відповідних узагальнених координат. Аналізуючи отримані результати, встановлено, що необхідна номінальна потужність приводу ппритульно-зсувного механізму практично вдвічі менша, ніж необхідна номінальна потужність приводу дверей, в яких використовується поширений на даний час поворотно-зсувний механізм. Подальші дослідження за тематикою даної статті можуть бути проведені в напрямку розроблення чи удосконалення систем керування дверними механізмами, побудованими за запропонованою структурою, з метою їх енергоефективного, комфортного і безпечного функціонування в громадському електротранспорті.
The paper analyses the design and operational peculiarities of the leaning-and-shunting door opening mechanism of electric public transport. The corresponding design of the mechanism is proposed. It is suggested to be driven by electric drive. The simplified diagram of the mechanism is constructed. Structural and kinematic analysis of the mechanism is performed, and the analytical dependencies for describing the motion of its links during the door opening/closing are derived. The main kinematic parameters of the studied mechanism are investigated on the basis of the derived analytical dependencies in MathCAD software, as well as by means of simulating the motion of the solid-state model of the mechanism designed in SolidWorks software. The conclusions about the agreement of the results of theoretical investigations performed on the basis of numerical solving the obtained motion equations and of the virtual experiment (motion simulation in SolidWorks software) are drawn. The analysis of energy efficiency of the investigated leaning-and-shunting door opening mechanism of electric public transport is carried out. Prescribing the resistance force acting on the door leaf and calculating the corresponding door motion speed during its closing, the dependency of the nominal power supply of the mechanism drive as a function of corresponding generalized coordinates was deduced. Analyzing the obtained results, it was established that the necessary nominal power of the leaning-and-shunting mechanism drive is almost twice smaller than the necessary nominal power of the widely used turning-and-shunting door mechanism of electric public transport.

1. Antonescu D., Brezeanu C., Antonescu O. Topological Structure of the Actuating Mechanisms of the Urban Buses Doors // New Advances in Mechanism and Machine Science. Mechanisms and Machine Science, vol. 57. – Cham: Springer, 2018. – pp. 75 – 86. https://doi.org/10.1007/978-3-319-79111-1_8
2. Antonescu D., Popescu I., Antonescu O. Geometric Synthesis of the Actuating Mechanisms of Urban Bus Doors // New Advances in Mechanism and Machine Science. Mechanisms and Machine Science, vol 57. – Cham: Springer, 2018. – pp. 87 – 98. https://doi.org/10.1007/978-3-319-79111-1_9
3. Antonescu D. The actuating mechanisms of the urban buses doors // Annals of “Constantin Brancusi” University of Targu-Jiu. Engineering Series. – 2017. – vol. 3. – pp. 117 – 122.
4. Hafizur Rahman, et al. Design of an Accessible Door System in High Floor Buses for Wheel Chair Users // Proceedings of the International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering, Khulna, Bangladesh, 25-26 December 2014.
5. Kwon S.-J., Suh M.-W. Design program for the kinematic and dynamic characteristics of the bus door mechanism // Journal of Automotive technology. – 2005. – vol. 6, issue 4. – pp. 403 – 411.
6. Hong J., et al. Development for pneumatic plug door system // Proceedings of the Fifth World Congress on Railway Research, Cologne, Germany, 25-29 November 2001.
7. Tushar A. Bora, et al. A Review on Pneumatic Operated Train Door System // International Research Journal of Engineering and Technology. – 2019. – vol. 06, issue 01. – pp. 472 – 477.
8. Norton R.L. Design of Machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines. – Massachusetts: McGraw-Hill, 2011. – 857 p.
9. Korendiy V.M., et al. Systems of 3D modelling. – Kamyanske: DSTU, 2019. – 152 p.

1. Antonescu D., Brezeanu C., Antonescu O. Topological Structure of the Actuating Mechanisms of the Urban Buses Doors. New Advances in Mechanism and Machine Science. Mechanisms and Machine Science, vol. 57. Cham, Springer, 2018, pp. 75 – 86. https://doi.org/10.1007/978-3-319-79111-1_8
2. Antonescu D., Popescu I., Antonescu O. Geometric Synthesis of the Actuating Mechanisms of Urban Bus Doors. New Advances in Mechanism and Machine Science. Mechanisms and Machine Science, vol 57. Cham, Springer, 2018, pp. 87 – 98. https://doi.org/10.1007/978-3-319-79111-1_9
3. Antonescu D. The actuating mechanisms of the urban buses doors. Annals of “Constantin Brancusi” University of Targu-Jiu. Engineering Series, 2017, vol. 3, pp. 117 – 122.
4. Hafizur Rahman, et al. Design of an Accessible Door System in High Floor Buses for Wheel Chair Users. Proceedings of the International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering, Khulna, Bangladesh, 25-26 December 2014.
5. Kwon S.-J., Suh M.-W. Design program for the kinematic and dynamic characteristics of the bus door mechanism. Journal of Automotive technology, 2005, vol. 6, issue 4, pp. 403 – 411.
6. Hong J., et al. Development for pneumatic plug door system. Proceedings of the Fifth World Congress on Railway Research, Cologne, Germany, 25-29 November 2001.
7. Tushar A. Bora, et al. A Review on Pneumatic Operated Train Door System. International Research Journal of Engineering and Technology, 2019, vol. 06, issue 01, pp. 472 – 477.
8. Norton R.L. Design of Machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines. Massachusetts, McGraw-Hill, 2011, 857 p.
9. Korendiy V.M., et al. Systems of 3D modelling. Kamyanske, DSTU, 2019, 152 p.