杨丹豪城市轨道交通车辆电动塞拉门系统的结构及原理初探.docx

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杨丹豪城市轨道交通车辆电动塞拉门系统的结构及原理初探

城市轨道交通车辆电动塞拉门系统的结构及原理初探

摘要：

城市轨道交通车辆门系统是车辆最重要也是使用最频繁的组成部件之一，其性能直接影响到城市轨道交通的运行安。

本论文以城市轨道交通车辆电动塞拉门系统为论述对象，分析电动塞拉门系统的特性、结构组成及其工作原理。

关键词：

电动塞拉门系统特性结构组成故障事件

1引言

城市轨道交通车辆车门系统是乘客及司机上下车的通道，是车辆车体的一个重要组成部分，不仅与车辆的动力性、经济性、综合性能密切相关，而且对协调车辆的整体造型起着重要的作用。

车门系统的外形设计、开合方式以及加工制造与控制方式都影响车辆的整体性能。

作为车辆最重要也是使用最频繁的组成部件之一，车门的性能直接影响到城市轨道交通的运行安全。

文章以城市轨道车辆电动塞拉门为研究对象，结合城市轨道交通车辆门实训系统，简单分析电动塞拉门的特性、结构组成及其工作原理。

2车辆自动门的分类

根据车门的结构及开启方式不同，可将车辆自动门系统划分为以下三种：

塞拉门、外挂密闭门以及内藏式移门。

（1）塞拉门

车门外表面与车体表面平齐，在开门过程中，车门门扇沿车体和车外方向复合运动，在运动过程中具有塞和拉两种动作，呈塞拉状态而得名。

（2）外挂密闭门

门扇和上下导轨均设置在车辆的车外侧，门扇通过移动机构挂在外部上导轨上而得名。

（3）内藏式移门

车门开关时，门扇在车辆侧墙的外墙板和内饰板之间的夹层内移动。

3电动塞拉门系统的特点

3.1优点

电动塞拉门是地铁和轻轨列车普遍采用的一种车门系统，如图1所示。

该系统较复杂，与传统的内藏式车门和外挂式车门相比较，塞拉门具有以下优点：

（1）采用全数字控制技术的电子门控器，实现对车门的控制、检测、诊断、自学习和网路通讯功能；

（2）无刷直流电机驱动，电磁干扰少、寿命长、可靠性高；

（3）国家发明专利无源锁闭装置，安全、可靠，无需外加解锁动力。

（4）由导柱和直线轴承组成的十字运动传动系统，使机构简洁、可靠、运动阻力小，具有重量轻、占用空间小、运行平稳、寿命长等特点；

（5）免维护特制丝杠螺母副传动，寿命长、可靠性；

（6）铝蜂窝复合结构门板，具有重量轻、强度高，良好的隔音、隔热性能。

（7）密封性能良好，对传入客室内噪声有较好的站台作用，同时可降低客室空调的能耗。

（8）减小列车在高速运行时的阻力。

（9）列车外观平滑，整体和谐美观。

（10）提高车辆安全性。

外塞拉门具有一套安全、可靠的锁闭系统，既保证列车在运动过程中车门被可靠的锁闭，又能保证在车辆出现紧急情况下车门有效的打开。

同时外摆开启有利于车辆出现紧急情况是人员的疏散，加深了车辆的安全性。

图1电动塞拉门

3.2缺点

相较于内藏平移门，外塞拉门很好的改善了密封性和美观的缺点。

但他也有缺点，结构复杂，故障率高，无法抵抗大客流，在上海经常就是因为人多塞拉门关不上或被挤开而导致晚点。

4电动塞拉门的工作原理

当门完全关闭时，门扇与车辆外表面平齐。

开门时，门扇一开始就进行横向+纵向复合运动，然后沿着车体侧面滑动直到完全打开的位置。

如图2所示。

图2塞拉门的工作原理

5电动塞拉门的结构组成

以下将结合“KNT-CGC01”城市轨道交通车辆车门实训系统分析城市轨道交通车辆电动塞拉门的结构组成。

电动塞拉门由机械部分及电气部分所组成。

其组成部件如图3所示。

图3电动塞拉门的结构组成

5.1电动塞拉门的机械部件

“KNT-CGC01”城市轨道交通车辆车门实训系统采用的是目前在线运行的城市轨道交通车辆客室电动塞拉门系统。

实训系统包括城轨车辆门系统台架、门系统控制台、连接线束、故障诊断系统。

如图4、5、6所示。

图4台架内部

图5台架外部

图6承载驱动机构

5.2电动塞拉门的电气部分

电动塞拉门的电气部分好像人的大脑及神经，能够根据司机命令发出相应指令，并将指令传递给车门相应部件，并引导车门的开关。

电气部分由操作指示单元、电子门控器、电源模块、接线端子及连接线束等组成。

（1）操作指示单元

由电源钥匙开关、零速幸好旋钮开关、开门按钮、关门按钮、电源指示灯、关闭锁闭指示灯组成。

（2）电子门控器

实现对门速度和动作的精确控制，可以实现用软件模拟伺服电路，方便的进行修改控制策略，修改控制参数，兼具故障检测、自诊断和上位机管理与通讯等功能。

如图7所示。

图7电子门控器（EDCU）

6电动塞拉门的安全措施

为保证车门开关的安全性及考虑乘客的安全，电动塞拉门具有紧急解锁、障碍物检测（自学习功能）、安全互锁回路、门的隔离等措施。

（1）紧急解锁装置

为了能够在紧急情况下解锁并打开车门，在内测墙上装有一把手柄。

操作改手柄，将会启动紧急解锁开关。

如图8所示。

图8紧急解锁装置

（2）障碍物检测功能

障碍物检测功能，在开门过程中，门如果受到运动方向的反作用力，门就会会激活3次障碍物检测。

3次动作之后门停留的位置便会被电子门控器认为是最大可到达开门位置。

关门时，又是另外两种方法：

电机电流监控、路程/时间监控。

当门收到超过20*40mm的障碍物阻挡时，电子门控器会采用预先设定的最大关门力关门（150N~300N可调）。

（3）安全互锁回路

安全互锁回路是个不可缺失的电路。

为了使车辆加速，并保证乘客安全，必须闭合安全互锁回路。

也就是说在车运行过程中，除非机械上隔离此门，否则门是不会打开的。

（4）隔离装置

门的隔离是机械上装在右侧车门上的一个安全措施。

在门出现古装不能进行正常服务时，可以手动将门移至关闭且锁闭的位置并隔离此门。

隔离开关的安全等级是最高的，优先于安全互锁回路，一旦司机用四房钥匙隔离此门，门是不可能打开的。

（5）应用

当遇到紧急情况的时候，例如手指被门夹到但同时门没有自动弹开，这个时候要将紧急解锁装置拧到解锁位，然后从内部将门推开，紧急情况解除。

当遇到某扇门出现故障，如电机故障，并且暂时无法解决同时又不能影响正线运行，此时应该用四方钥匙将此门隔离，待正线运行结束故障解决后将门复位即可。

7外塞拉门故障事件

7.1吊门事件

吊门就是明知挤不下时还拼命往里挤，导致地铁门无法关闭的意思。

外塞拉门结构复杂，无法抵御大客流，容易出现吊门事件。

2011年7月12日8时10分左右，上海地铁2号线一列车因乘客吊门导致车门故障，该列车在南京东路站清客影响运营。

地铁运营部门表示，吊门引发故障后，列车即返库检修，因清客致站台客流聚集，影响约五六分钟。

2013年3月26日，上海地铁3号线采取限流措施，以缓解日益严重的运力矛盾。

然而，在早高峰期间，车站大客流积压产生乘客吊门现象，列车反复开关门导致停站时间过长。

如图9所示。

2014年8月7日，早高峰期间，上海轨交2、8、7号线接连出现车辆故障，致使早高峰运营一度受到影响。

8时51分，一辆7号线列车的车门在后滩站突然无法关闭，为了保证乘客的安全，列车只能清客回库维修，同时导致龙华中路往杨高南路站限速运行，此次故障到9时20分才基本解决。

图9吊门后乘客人满为患

7.2夹门事件

2012年12月27日晚间6时50分许，一中年男子在四惠站乘坐八通线时衣服被车门夹住，此后，这扇车门就再也不肯“松口”——由于列车从第二站开始从另外一侧开车门，被夹的男子只得一路站到终点，最后在车站工作人员的帮助下才得以脱身。

据目击者说，当时这名中年男子赶在车门即将关闭时冲上了车，不巧的是，他的衣服被车门夹住了，而且正好夹在了肩膀的位置，衣服怎么也脱不下来。

更让这名男子哭笑不得的是，从第二站开始，列车从另外一侧开门，男子只得吊着胳膊站了一路。

如图10所示。

图10中年男子被门夹住时

7.3事例分析

吊门事件和夹门事件是障碍物检测两种结果。

吊门事件里，门夹中人数次，电子门控器自动认为这是门最大位置，导致门无法关闭。

夹门事件中，衣服是个小物件，被夹住部分小于20*40mm，没有达到激活障碍物检测功能的大小，门就不会打开。

8.结语

城市轨道交通车辆车门系统是保证列车安全运行及乘客乘坐安全的重要组成部分，电动塞拉门因其良好的性能及特点在铁路及城市轨道交通车辆上得到广泛的应用。

本次微课题的研究，结合了前期参加城市轨道交通车辆运用、检修实训及全国职业院校技能大赛的经验。

在课题研究的过程中，课题小组顶着酷暑还专程到享有“中国轨道交通第一门”美誉的南京康尼科技实业有限公司进行了实地调研，在康尼公司与工程技术人员互动提问。

目前，具有自主知识产权的南京康尼车辆门系统占国内铁路干线和城市轨道交通市场的50%以上。

在技术上有问题时，还得到了曹鸣浩老师、刘浩老师、郭凝老师的悉心指导和学校的大力支持。

参考文献：

[1]曾青中、韩增盛．《城市轨道交通车辆》．西南交通大学出版社．2009

[2]绕忠．《列车车辆》．中国铁道出版设．2010

[3]张振淼城市轨道交通车辆中国铁道出版社，1998

[4]KNT-CG1城市轨道交通车辆实训系统使用说明书.南京康尼科技实业有限公司.2013

上海市公用事业学校

指导教师：

刘浩

组长：

11轨道车辆（贯通）1班杨丹豪

组员：

11轨道车辆（贯通）1班刘天明、盛炯超、谈逸潇、盛杰

12燃气1班朱州杰

2014年8月12日