论文部分内容阅读
摘 要：文章通过微动塞拉门与传统外挂门、塞拉门的比较，微动塞拉门的特点，以及存在的问题进行阐述微动塞拉门的利弊。
关键词：塞拉门；外挂门；微动塞拉门
0 引言
作为城市轨道交通车辆重要部件的客室车门，在车辆的运营中扮演着重要的角色，车辆客室车门的选型越来越受到地铁车辆运营、制造厂商的关注和重视，因为车门的运行安全直接影响着城市轨道交通车辆在正线上运行的安全可靠性。
1 概述
微动塞拉门设计宗旨：高可靠性；低寿命周期费用；模块化设计；安全和可靠运行；轻的质量和低的能耗；简易的使用和维护。由于微动塞拉门的安装方式与传统外挂门没有区别，因此，微动塞拉门仍然属于外挂门类型。
2 微动塞拉门与传统外挂门、塞拉门的比较
微动塞拉门是在传统外挂门的基础上发展起来的，是传统外挂门的延伸。微动塞拉门比外挂门增加了一套四连杆机构实现了门扇的塞拉的运动。通过建立人体模型和模拟乘客非常拥挤的环境，使用仿真设计软件ADAMS进行仿真计算。得出以下结论：
在防挤压力相同的前提下，塞拉门由于塞拉角度为35°，关门过程中获得的最大关门力（能够承受的来自拥挤乘客的最大人体阻力）Pmax=214N；而微动塞拉门由于塞拉角度为10°，该力增大为Pmax=851N，约为塞拉门的4倍；有效保证了门系统的正常关闭。另一方面，塞拉门由于塞拉行程为56mm，关门过程中乘客作用在门板上的最大人体压力Pmax=1800N；微动塞拉门由于塞拉行程为12mm，该力降低到Pmax=400N，约为塞拉门的1/5。由于微动塞拉门的塞拉角度相对于塞拉门大幅减小，有效解决了塞拉门在运营中易出现关门难和夹人的问题。
3 微动塞拉门系统的特点
传动部件结构精巧、使用寿命长、环境适应性好，门系统传动部件采用滑动式丝杆螺母副，传动结构简洁紧凑、运动平稳、经久耐用，使用时维护工作量小。同时，螺母座设计有自适应装置，可消除由于安装和制造的公差而引起的位置变动，并保证在载客以后，车辆挠度的变化不影响门的运动。这种传动方式无论从结构上，还是从性能上均远优于齿形带和滚动丝杠传动方式。
密封性能好、锁闭系统简单可靠，在传统外挂门的基础上增加了很小的塞拉行程动作，使得外挂门具有了塞拉门的密封性能。采用的无源锁闭系统具有结构简单、可靠性高、寿命长、维护成本低等诸多优点。克服了有源锁闭系统因电磁吸力衰减而导致锁闭不可靠的缺陷。
高可靠性的控制系统和驱动电机，控制系统采用基于DSP的高性能全数字闭环控制，远比模拟（开环或半闭环）控制系统性能优越。更适合工业化生产，具有性能稳定、无需单机调试、维护成本低等优点。门系统驱动部件率先采用国际先进的无刷直流电机，具有寿命长、可靠性高等优点，克服了有刷直流电动机的电刷寿命短、电机换向产生干扰等难题。
4 采用微动塞拉门问题分析
4.1 采用微动塞拉门，在限界不变的情况下，车体最宽处将向内侧缩87mm，因端面的改变导致以下问题车内站立区面积缩小车体断面缩小，导致门立柱型材、底架边梁、顶盖边梁、地板型材断面更改设计如果采用微动塞拉门，由于密封面往外移，距离车体外表面只有12mm左右（现塞拉门密封面为25mm），底架边梁、顶盖边梁、门立柱型材需要重新设计。另采用微动塞拉门，在车体外面需要留有车门导槽的安装空间，如图1所示，尺寸按最少值80mm计。车体两边都需要往里收80mm，靠近底架边梁的地板宽度变窄，型材需要重新设计，边梁将往里移动80mm，由于没有空间，靠近边梁的C型槽将被取消，这将导致西门子提供的刀开关箱和高压箱设备无法安装，如图3所示（图2为原底架部分断面图）。
图1 车门下导槽
图2 原底架部分断面图
图3 边梁往里移动80mm后底架部分断面图
4.2 转向架抗侧滚扭杆、构架需要重新设计，转向架与车体底架边梁安全距离变小，原计划采用ZMA120型成熟转向架会与底架边梁产生干涉，如下图，两侧的底架边梁均与抗侧翻扭杆干涉，需重新设计。
4.3 管路的布置方式和位置需要重新考虑。
4.4 列车载客量会减少
传统B型列车在不同载荷状态下的载客量见下表
因车体断面缩小，Tc车减少站立面积0.16*17.190=2.7504m，在AW2情况下，相应的站立人数减少了2.7504*6=16.5人，在AW3情况下，相应的站立人数减少了2.7504*8=22人。同样分析，M和Mp车减少站立面积0.16*19=3.04m，在AW2情况下，相应的站立人数减少了3.04*6=18.24人，在AW3情况下，相应的站立人数减少了3.04*8=24.32人。
采用微动塞拉门后，列车在不同载荷状态下的载客量见下表
4.5 影响空调机组大小及安装
由于底架收缩了160mm，顶盖亦需收缩160mm，如图4所示。型材1、2、3、4需要重新设计。空调安装座需要往里移80mm，会影响空调机组大小及安装位置的布置。
图4 顶盖边梁移动80mm后顶盖部分断面图
5 结论
如果采用微动塞拉门，与现有的平台基础相比，存在较多的设计变更，需重新验证；由于边梁内移，车体断面减小了，这将影响底架悬挂设备、管路、载客量、空调机组大小及安装、转向架抗侧滚扭杆和构架的设计。载客量也减少，而且由于车体断面减小，车体承受压缩1000kN时，可能会有问题，需在设计阶段车体方案确定、建模完成之后，经过强度计算和试验才能最终确认。
参考文献
[1] 李春明，成志刚.微动塞拉门与电动塞拉门选型研究[J].电力机车与城轨车辆.2010（02）.
[2] 金元贵，丁瑞权.轨道车辆微动塞拉门[J].城市轨道交通研究.2005（02）.
[3] 彭有根.广州地铁二号线车辆车门系统及其控制原理[J].电力机车与城轨车辆.2005（06）.
关键词：塞拉门；外挂门；微动塞拉门
0 引言
作为城市轨道交通车辆重要部件的客室车门，在车辆的运营中扮演着重要的角色，车辆客室车门的选型越来越受到地铁车辆运营、制造厂商的关注和重视，因为车门的运行安全直接影响着城市轨道交通车辆在正线上运行的安全可靠性。
1 概述
微动塞拉门设计宗旨：高可靠性；低寿命周期费用；模块化设计；安全和可靠运行；轻的质量和低的能耗；简易的使用和维护。由于微动塞拉门的安装方式与传统外挂门没有区别，因此，微动塞拉门仍然属于外挂门类型。
2 微动塞拉门与传统外挂门、塞拉门的比较
微动塞拉门是在传统外挂门的基础上发展起来的，是传统外挂门的延伸。微动塞拉门比外挂门增加了一套四连杆机构实现了门扇的塞拉的运动。通过建立人体模型和模拟乘客非常拥挤的环境，使用仿真设计软件ADAMS进行仿真计算。得出以下结论：
在防挤压力相同的前提下，塞拉门由于塞拉角度为35°，关门过程中获得的最大关门力（能够承受的来自拥挤乘客的最大人体阻力）Pmax=214N；而微动塞拉门由于塞拉角度为10°，该力增大为Pmax=851N，约为塞拉门的4倍；有效保证了门系统的正常关闭。另一方面，塞拉门由于塞拉行程为56mm，关门过程中乘客作用在门板上的最大人体压力Pmax=1800N；微动塞拉门由于塞拉行程为12mm，该力降低到Pmax=400N，约为塞拉门的1/5。由于微动塞拉门的塞拉角度相对于塞拉门大幅减小，有效解决了塞拉门在运营中易出现关门难和夹人的问题。
3 微动塞拉门系统的特点
传动部件结构精巧、使用寿命长、环境适应性好，门系统传动部件采用滑动式丝杆螺母副，传动结构简洁紧凑、运动平稳、经久耐用，使用时维护工作量小。同时，螺母座设计有自适应装置，可消除由于安装和制造的公差而引起的位置变动，并保证在载客以后，车辆挠度的变化不影响门的运动。这种传动方式无论从结构上，还是从性能上均远优于齿形带和滚动丝杠传动方式。
密封性能好、锁闭系统简单可靠，在传统外挂门的基础上增加了很小的塞拉行程动作，使得外挂门具有了塞拉门的密封性能。采用的无源锁闭系统具有结构简单、可靠性高、寿命长、维护成本低等诸多优点。克服了有源锁闭系统因电磁吸力衰减而导致锁闭不可靠的缺陷。
高可靠性的控制系统和驱动电机，控制系统采用基于DSP的高性能全数字闭环控制，远比模拟（开环或半闭环）控制系统性能优越。更适合工业化生产，具有性能稳定、无需单机调试、维护成本低等优点。门系统驱动部件率先采用国际先进的无刷直流电机，具有寿命长、可靠性高等优点，克服了有刷直流电动机的电刷寿命短、电机换向产生干扰等难题。
4 采用微动塞拉门问题分析
4.1 采用微动塞拉门，在限界不变的情况下，车体最宽处将向内侧缩87mm，因端面的改变导致以下问题车内站立区面积缩小车体断面缩小，导致门立柱型材、底架边梁、顶盖边梁、地板型材断面更改设计如果采用微动塞拉门，由于密封面往外移，距离车体外表面只有12mm左右（现塞拉门密封面为25mm），底架边梁、顶盖边梁、门立柱型材需要重新设计。另采用微动塞拉门，在车体外面需要留有车门导槽的安装空间，如图1所示，尺寸按最少值80mm计。车体两边都需要往里收80mm，靠近底架边梁的地板宽度变窄，型材需要重新设计，边梁将往里移动80mm，由于没有空间，靠近边梁的C型槽将被取消，这将导致西门子提供的刀开关箱和高压箱设备无法安装，如图3所示（图2为原底架部分断面图）。
图1 车门下导槽
图2 原底架部分断面图
图3 边梁往里移动80mm后底架部分断面图
4.2 转向架抗侧滚扭杆、构架需要重新设计，转向架与车体底架边梁安全距离变小，原计划采用ZMA120型成熟转向架会与底架边梁产生干涉，如下图，两侧的底架边梁均与抗侧翻扭杆干涉，需重新设计。
4.3 管路的布置方式和位置需要重新考虑。
4.4 列车载客量会减少
传统B型列车在不同载荷状态下的载客量见下表
因车体断面缩小，Tc车减少站立面积0.16*17.190=2.7504m，在AW2情况下，相应的站立人数减少了2.7504*6=16.5人，在AW3情况下，相应的站立人数减少了2.7504*8=22人。同样分析，M和Mp车减少站立面积0.16*19=3.04m，在AW2情况下，相应的站立人数减少了3.04*6=18.24人，在AW3情况下，相应的站立人数减少了3.04*8=24.32人。
采用微动塞拉门后，列车在不同载荷状态下的载客量见下表
4.5 影响空调机组大小及安装
由于底架收缩了160mm，顶盖亦需收缩160mm，如图4所示。型材1、2、3、4需要重新设计。空调安装座需要往里移80mm，会影响空调机组大小及安装位置的布置。
图4 顶盖边梁移动80mm后顶盖部分断面图
5 结论
如果采用微动塞拉门，与现有的平台基础相比，存在较多的设计变更，需重新验证；由于边梁内移，车体断面减小了，这将影响底架悬挂设备、管路、载客量、空调机组大小及安装、转向架抗侧滚扭杆和构架的设计。载客量也减少，而且由于车体断面减小，车体承受压缩1000kN时，可能会有问题，需在设计阶段车体方案确定、建模完成之后，经过强度计算和试验才能最终确认。
参考文献
[1] 李春明，成志刚.微动塞拉门与电动塞拉门选型研究[J].电力机车与城轨车辆.2010（02）.
[2] 金元贵，丁瑞权.轨道车辆微动塞拉门[J].城市轨道交通研究.2005（02）.
[3] 彭有根.广州地铁二号线车辆车门系统及其控制原理[J].电力机车与城轨车辆.2005（06）.