郭甲朋（江西凱馬百路佳客車有限公司，南昌　330000）

一種新型客車氣動乘客門系統(tǒng)設(shè)計

郭甲朋
（江西凱馬百路佳客車有限公司，南昌330000）

雙鉸鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)乘客門是國外尤其是北美地區(qū)客車常見的乘客門類型。為此，本文設(shè)計了一款內(nèi)藏式雙氣缸雙鉸鏈旋轉(zhuǎn)式客車乘客門，分析其驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運動原理及門的密封方式，并進行理論計算。

內(nèi)藏式；雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)?；客車乘客門；運動原理

安全、智能、美觀是現(xiàn)代客車的發(fā)展方向。乘客門是客車的重要組成部分，是供乘客上下車的通道。良好的結(jié)構(gòu)和智能化設(shè)計，能給客車增添美感、舒適，同時使客車更安全可靠、燃油更經(jīng)濟。

目前，國內(nèi)客車乘客門采用最多的是折疊式和外擺式。折疊式乘客門結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、制作工藝性好，但由于車門平直，與車身外形不一致，車門處車身內(nèi)凹，密封效果差，同時使客車在行駛過程中產(chǎn)生風(fēng)流噪聲，還加大了空氣阻力和功率消耗。外擺式乘客門因外形曲線與車身外形完全吻合，使客車外形美觀大方，空氣動力性好，但是機構(gòu)比較復(fù)雜，開啟過程中外擺幅度較大，關(guān)閉時轉(zhuǎn)臂機構(gòu)侵占較大引道空間，占據(jù)導(dǎo)游椅布置空間，易造成與導(dǎo)游身體的碰撞。因此本文特設(shè)計了一種新型氣動乘客門，彌補了以上乘客門的缺點，這就是內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)娇蛙嚦丝烷T［1-5］。

1　內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)匠丝烷T的結(jié)構(gòu)及特點

內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)娇蛙嚦丝烷T結(jié)構(gòu)簡單［6-7］，如圖1所示。它主要由門體、主氣缸、輔助氣缸、主鉸鏈、隨動鉸鏈、鎖止氣缸、鎖止銷、門鎖（未畫出）等結(jié)構(gòu)組成，雙氣缸即指主氣缸和輔助氣缸。

圖1　內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)娇蛙嚦丝烷T結(jié)構(gòu)

門體通過螺栓與主鉸鏈和隨動鉸鏈的轉(zhuǎn)動部分連接。主鉸鏈和隨動鉸鏈的固定部分焊接固定在A柱，保證同軸性，主鉸鏈和隨動鉸鏈轉(zhuǎn)動部分通過鉸鏈轉(zhuǎn)動銷分別與主鉸鏈和隨動鉸鏈的固定部分連接。主氣缸、輔助氣缸的端座固定在相應(yīng)底座上，兩氣缸桿均通過銷軸與主鉸鏈連接。鎖止氣缸固定于門體的左上角處，鎖止銷通過外螺紋旋入鎖止氣缸的氣缸桿內(nèi)部。在主氣缸、輔助氣缸、鎖止氣缸的配合下完成乘客門靈活開啟、關(guān)閉和鎖止。該新型氣動乘客門具有以下特點：

1）雙氣缸內(nèi)置于儀表臺內(nèi)，總體外形緊湊美觀，基本不破壞原有儀表臺的完整性，不占用引道空間，不影響導(dǎo)游椅布置空間，使導(dǎo)游空間感更舒適，更無潛在碰撞危險。

2）雙氣缸式呈夾角進行布置，保證了足夠的壓緊力，實現(xiàn)了良好的密封；同時避開了單一氣缸的死點位置，保證了門的開度。

3）雙鉸鏈上下布置，保證了門系統(tǒng)的剛度，使門體受力更均勻，門體不易變形，不晃動。

4）采用內(nèi)密封方式，通過在門框上焊接止口，在止口上裝配密封膠條來實現(xiàn)門體與門框之間的密封。這種結(jié)構(gòu)的制作工藝簡單、成本低、密封效果好，裝配后門體與門框之間僅留下一條狹小的縫隙，車門與車身曲線完全吻合，表面渾然一體。

5）乘客門插銷采用自動回位式氣動機構(gòu)，與氣動乘客門協(xié)同工作，使得門的開閉實現(xiàn)智能自動化鎖止。

2　內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)匠丝烷T的運動原理及理論計算

2.1運動原理

主氣缸和輔助氣缸布置時成一定的夾角α，如圖2所示。設(shè)門關(guān)緊時為初始狀態(tài)，主氣缸和輔助氣缸都是充滿氣的加載狀態(tài)；設(shè)氣缸推進力為正，返回力為負(fù)。

圖2　門關(guān)緊時初始狀態(tài)

圖3　開門主輔氣缸切換狀態(tài)

圖4　關(guān)門主輔氣缸切換狀態(tài)

1）開門。門控制模塊得到開門信號后，鎖止氣缸卸載，鎖止銷脫離門鎖銷套，解除門體鎖止?fàn)顟B(tài)；輔助氣缸卸載，主氣缸換向，力的方向變?yōu)樨?fù)，拉動鉸鏈打開門；當(dāng)主氣缸與鉸鏈的鉸接點O與門的鉸接點C的連線與主氣缸的力的方向在同一直線上時，即AOC三點共線，如圖3所示，主氣缸卸載，同時輔助氣缸加載，力的方向為正，直至把門完全打開，完成開門動作。為了使開門過程連續(xù)，輔助氣缸的充氣應(yīng)有一定的提前量。

2）關(guān)門。門控制模塊得到關(guān)門信號后，輔助氣缸換向，拉動門關(guān)閉；當(dāng)輔助氣缸與鉸鏈的鉸接點O與門的鉸接點C的連線與輔助氣缸的力的方向在同一直線上時，即BOC三點共線，如圖4所示，輔助氣缸卸載，主氣缸充氣，力的方向為正，推動門關(guān)閉到位。同樣，為了使關(guān)門動作連續(xù)，主氣缸充氣應(yīng)有一定的提前量。門關(guān)閉到位后，輔助氣缸也加載，力的方向為正，將門密封膠條壓緊，實現(xiàn)密封；此時鎖止氣缸加載，推動鎖止銷插入固定在門框上的門鎖銷套內(nèi)，回到原始狀態(tài)，至此完成了一個開關(guān)門的動作。

該乘客門裝置系統(tǒng)符合GB 7258［8］規(guī)定，客車靜止或發(fā)生故障時，在車內(nèi)或車外啟動緊急裝置后，便可手動開啟乘客門。手動打開車內(nèi)部或外部泄氣閥，鎖止氣缸卸載，靠氣缸內(nèi)部機械彈簧自動回位，促使鎖止銷脫離門鎖銷套，解除門體鎖止，主氣缸、輔助氣缸卸載，實現(xiàn)手動開啟乘客門。鎖止銷只能在門關(guān)閉后才能伸出，其它情況下（含整車系統(tǒng)無氣）均處于縮回狀態(tài)。

該乘客門裝置系統(tǒng)符合GB l3094［9］規(guī)定，乘客門啟閉緩速啟閉，保證乘客不被傷害或夾住，其夾緊力不應(yīng)大于150 N。

2.2理論計算

該乘客門裝置系統(tǒng)在開門時，理論上只需克服鉸鏈摩擦力、空氣阻力等，類似這種阻力在此情況下均可忽略不計，故主、輔氣缸的拉力足以打開門，就不再做計算。

該乘客門裝置系統(tǒng)在關(guān)門時，門氣缸作用力的力矩須不小于膠條［10］壓縮量到達(dá)密封要求時的反作用力矩。該乘客門裝置系統(tǒng)所選密封膠條如圖5和圖6所示。密封膠條1裝于該門左右側(cè)和頂端，與門框止口形成密封；密封膠條2裝于該門底端，與首級踏步形成密封。經(jīng)實驗得出以下結(jié)果，0.2 m長密封膠條1，當(dāng)膠條氣泡均勻壓縮8 mm時，壓緊力為34.3 N；0.2 m長密封膠條2，當(dāng)膠條氣泡均勻壓縮10 mm時，壓緊力為39.2 N。

圖5　密封膠條1　

圖6　密封膠條2

如圖7所示，在三維模型中分析出膠條力的作用點分別為O1、O2，膠條長度：l1=5.515 m，l2=0.8 m；膠條力臂：L膠條1=0.499 7 m，L膠條2=0.495 2 m。現(xiàn)計算膠條的反作用力矩：

M膠條1=F膠條1×L膠條1=945.82×0.499 7=472.63 N·m

同理計算得：M膠條2=77.65 N·m

即：M膠條=M膠條1+M膠條2=472.63+77.65=550.28 N·m

圖7　乘客門受力結(jié)構(gòu)分析圖

前面已介紹該乘客門裝置系統(tǒng)在門關(guān)閉時，主、輔氣缸同時加載，故氣缸作用力的力矩為兩氣缸力矩之和。由氣缸廠家所提供兩氣缸在6 bar時，理論推進力分別為F主=4 712 N、F輔=1 870 N，圖中得出兩氣缸力臂為L主=0.087 m，L輔=0.078 m。即計算氣缸作用力的力矩：

3　結(jié)束語

隨著國內(nèi)客車行業(yè)迅速發(fā)展，中、高檔客車的開發(fā)成為各客車生產(chǎn)廠家的熱點。為了不斷提高客車的豪華程度，乘客門的設(shè)計成為眾多客車生產(chǎn)廠家關(guān)注的重點。內(nèi)藏雙氣缸雙鉸鏈?zhǔn)娇蛙嚦丝烷T除因增加了輔助氣缸其成本約高25%外，具有占用車內(nèi)空間少，安全可靠性高，車輛行駛空氣阻力小等優(yōu)點，直接彌補了折疊式和外擺式乘客門不足之處。推動了客車的發(fā)展，符合現(xiàn)代新型客車的要求。

［1］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.客車乘客門門泵：QC/T 678-2001［S］.2001：12.

［2］中國汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會.轎車側(cè)門強度：GB 15743-1995［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995：11.

［3］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車門鎖和車門保持件：QC/T 323-2007［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007：11

［4］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車電動門鎖裝置：QC/T 627-2013［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013：10.

［5］劉開春.客車車身設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012：10.

［6］黃天澤，黃金陵.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1996.

［7］周芳壽，周崇國，常劍.客車車身覆蓋件的設(shè)計與研究［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.

［8］公安部道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.機動車運行安全技術(shù)條件：GB7258-2012［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012：5.

［9］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.客車結(jié)構(gòu)安全要求：GB 13094-2007［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007：7.

［10］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車用橡膠密封條：Q/T 639-2004［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004：10.

修改稿日期：2016-03-24

Design of a New Type of Pneumatic Passenger Door System for Coaches

GuoJiapeng
（Jiangxi Bonluck Business Bus Co.，Ltd，Nanchang330000，China）

The double-hinge rotarypassenger door is widelyused for a coach in foreign countries especiallyin north American countries.So，the author designs a hidden double hinged rotary passenger door，analyzes its drive systems structure，movingprinciple and the door's sealingway.The theoretical calculation is alsomade.

hidden；double hinged rotary；passenger door for coaches；movingprinciple

U463.83+4

B

1006-3331（2016）04-0039-03

郭甲朋（1989-），男，助理工程師；主要從事客車車身設(shè)計工作。