双扇电控电动内藏门系统在地铁车辆中的应用研究

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  摘要:地铁车辆车有因数量多、操作频繁、易发生故障等特点,车门系统是影响车辆正常运行运营安全的重要系统,因此,车门的结构和控制在设计上必须安全可靠。客室车门系统目前常采用的有双扇电控电动内藏门、双扇电控电动塞拉门、双扇电控电动外挂门等几种形式,本文详细介绍了双扇电控电动内藏门系统在地铁车辆上的应用。
  关键词:地铁车辆;双扇电控电动内藏门系统
  1.引言
  地铁客室车门因其数量多(通常A型地铁车辆每辆车配置有10个客室车门,B型地铁车辆每辆车配置有8个客室车门)、操作频繁(运营中平均每1~2 min就须开关门1次)而成为地铁车辆至关重要的部件。车门的结构和控制若在设计上不够安全可靠,将会影响运营,甚至直接危害乘客的人身安全。地铁公司在购买地铁车辆时,都十分重视车辆客室车门在安全性,可靠性方面的设计。
  客室车门系统目前常采用的有双扇电控电动内藏门、双扇电控电动塞拉门、双扇电控电动外挂门等几种形式。双扇电控电动内藏门以其结构简单、故障率低、操作维护简单、价格低廉等优点而成为众多地铁车辆的首选。
  巴西地铁1A线项目车辆是依据长春轨道客车股份有限公司(CRC)与巴西里约地铁公司(Metro Rio)正式的地铁车辆采购合同研制的。
  该项目车辆将行驶在巴西里约1号线、1A线及2号线上,以及未来的延长线,是巴西里约地铁公司为了加强交通畅通,增加车辆运行密度,缓解运营压力而采购的车辆。
  2.结构设计
  2.1 综述
  本项目所采用双扇电控电动内藏门系统,车门的电控电动装置采用微处理器控制的电动机驱动装置,具有自诊断功能和故障记录功能,具有与列车总线网络进行通信的功能,并可通过列车总线网络或列车线对车门进行控制。
  车门设置可靠的机械锁闭机构、故障隔离装置、紧急解锁、重开门、防挤压功能等安全设施。车门系统的设计保证高度可靠,门机构在车内进行维修。所有部件易于接近,便于维护、调整,系统设计寿命为30年,并充分考虑巴西里约热内卢地区的气候条件。
  本系统由以下几个主要功能部件组成:①驱动机构;②门叶;③紧急解锁;④隔离锁。

图1 车门系统结构图
  ① 门控单元(DCU)②驱动电机 ③隔离设备 ④隔离开关 ⑤隔离操作器 ⑥ 制动单元⑦紧急解锁开关 ⑧导轨 ⑨紧急解锁设备 ⑩门扇

2.2主要参数
  ①开门时间:3.5±0.5 s;②关门时间:3.5±0.5 s;③净开度:1880 ±5 mm;④温度范围:-25°C ... +70°C;⑤供电电压:72 VDC +20% / -30%;⑥最小障碍物探测尺寸:10X100 mm
  2.3主要功能

①开关门功能,包括车门开、关状态显示;②开关车门的二次缓冲功能;③障碍物检测及再关门功能;④车门故障切除功能(车门内部);⑤紧急解锁功能;⑥车门监控旁路功能;⑦乘务员钥匙开关功能;⑧故障指示和诊断功能;⑨零速保护功能。

2.4 主要机械零部件

2.4.1驱动机构
  整个门驱动机构通过一个安装底板集成导轨、电机、门携架、门控单元(DCU)等零部件,组成整体后安装在车体上。

2.4.2 门扇
  门扇防挤压密封橡胶条采用优质橡胶,必须满足弹性、拉伸强度、耐候性,耐普通清洗剂和耐老化等性能要求及障碍检测功能要求,适应巴西里约热内卢地区气候条件的要求。

2.4.3 紧急解锁
  在每个车门内部设置有内部紧急解锁,车门外部设置有外部紧急解锁,当紧急情况发生时,乘客或站务人员可以使用这两个装置解锁并打开对应的车门。当操作紧急解锁装置时,信号会传送到司机室。为防止乘客误操作,通常隔离锁外部设置罩板。

2.4.4 隔离锁
  当某个车门系统出现故障而无法正常工作,但列车又需要继续运行时,可以在关闭车门后,操作隔离锁,将对应的门系统进行机械隔离,并旁路该门系统关闭、锁闭开关的电触点,使故障的门系统不影响整列车的门安全回路,从而车辆可以正常行驶。车门隔离后,该门系统的紧急解锁功能失效。

3.车门系统控制设计
  3.1门控器的启动

(1)每次当门控器上电后,首先进行自诊断,此时:当车门关闭并锁上时:车门被启动并保持关闭状态。自诊断结束后,根据收到的指令对车门进行控制。

(2)门未关闭和锁上时:门控器因此时无法监控门板的位置,因此对一个没有关上和锁紧的门,立刻执行恒速关闭车门动作,直到车门关上和锁紧。在第一次上电初始化关门的过程中,障碍检测功能起作用。   3.2门控器控制车门的打开和关闭逻辑
  门控器控制车门的开启和关闭是由下表中的指令状态决定的。

表1 门控逻辑

使能信号

零速信号

开门信号

关门信号

门的状态

0/1

0

0/1

0/1

0

0/1

0/1

0/1

1

1

0

0

自由

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

4.结语
  客室车门系统是地铁列车的重要组成部分,是乘客上、下车的唯一通道。由于地铁列车运营时,客流量较大,高峰期人流非常拥挤,开关门频率高,车门受力大,因此客室车门是影响整个地铁列车安全正点运行的关键性系统。
  该套车门系统已经在交付用户车辆上运营两年多,系统运行稳定,安全性高,维修维护简单,而且从功能上能够满足乘客舒适度的要求。
  参考文献:
  [1]李津愚,何琪,孙广民.地铁安全运营措施[J]劳动保护,2007(6)
  [2]BS EN14752-2005 铁路应用.乘客门系统

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