趙選恒

摘 要通過對不同形式塞拉門優(yōu)缺點比較及選型分析，最終確定本項目選用雙翼外滑式對開電動塞拉門。對此電動塞拉門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)功能進行闡述，并對其應用效果評價，得出其滿足該鐵路大型養(yǎng)路機械對大開度物料門的功能需求。

關(guān)鍵詞電動塞拉門;鐵路大型養(yǎng)路機械;應用

鐵路大型養(yǎng)路機械的車門目前主要有兩種形式，一種是推拉門，一種是旋轉(zhuǎn)門，目前這兩種車門僅夠人員及小型物料的進出。鐵路大型養(yǎng)路機械作為一種工程機械，部分機型有滿足大物料進出的大開度車門的使用需求，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)可靠、操控方便、滿足大型養(yǎng)路機械工作條件的大開度車門很有現(xiàn)實意義。而用于軌道交通車輛的各類自動塞拉門操控方便、運用成熟、性能可靠，研究將其應用于鐵路大型養(yǎng)路機械上，對提高大開度車門的可靠性及人機性能有非常重要的意義。

1 塞拉門簡介

塞拉門具有塞和拉兩個動作。關(guān)門時，車門由車內(nèi)或車外塞入門口處，實現(xiàn)門關(guān)閉、密封;開門時，車門移開門口一定距離后，沿車體內(nèi)側(cè)或外側(cè)向兩邊滑動打開[1]。

根據(jù)驅(qū)動方式，塞拉門可分為氣動塞拉門和電動塞拉門;根據(jù)門運動方式來分，塞拉門可分為單翼塞拉門、雙翼內(nèi)藏式對開門和雙翼外滑式對開門等[2]。

與電動塞拉門相比，氣動塞拉門除了需要提供電路外，還需要來自車輛的壓縮空氣。相比于集成驅(qū)動電機的電動塞拉門，氣動塞拉門的部件更分散，且需要現(xiàn)車連接氣路部分。相比于電動塞拉門，氣動塞拉門安裝占用的空間較大，且不利于模塊化設計[3]。由于電動塞拉門具有優(yōu)秀的密封性、高智能化、高可靠性等優(yōu)點，成為目前高速列車的首選[4]。電動塞拉門也是目前城軌車輛普遍采用的車門系統(tǒng)之一[5]。隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，以及電力驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，電動門越來越得到社會的認可，市場占有率越來越高[6]。

目前國內(nèi)沒有專門的鐵路大型養(yǎng)路機械塞拉門標準，可參考TB/T3108-2011鐵道客車塞拉門進行設計選型。

2 鐵路大型養(yǎng)路機械塞拉門選型分析

本項目車門用于鐵路大型養(yǎng)路機械設備間，主要為物料進出門，門要求通過凈寬度不小于1450mm，通過凈高度不小于1240mm。由于門寬較寬，而且設備間側(cè)墻布置有電器柜、門前也布置了工作機構(gòu)等其他設備，無法向內(nèi)旋轉(zhuǎn)開門，也無法選用內(nèi)藏式塞拉門，而這個門寬采用外掛式滑移門很不安全，因此考慮采用雙翼外滑式對開塞拉門。

另外設備間內(nèi)部布置緊湊、空間狹小，必須選用結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、可靠的門系統(tǒng)。經(jīng)過對比分析，最終確定選用雙翼外滑式對開電動塞拉門。其不需要風源單獨進行供氣，不需要布置氣動控制元件及管路，驅(qū)動裝置僅為一個直流電機，集成度高，控制簡便，很適合此種工況使用。

3 電動塞拉門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電動塞拉門主要由門頂部機構(gòu)、門控器、左右門扇總成、左右立柱總成及其他附屬裝置組成，如圖1所示。

3.1 門頂部機構(gòu)

門頂部機構(gòu)主要電機、減速器、聯(lián)軸器、絲桿、絲桿螺母套、搖臂、攜門架、光軸、直線軸承、左右擺桿等組成，整個機構(gòu)集成安裝在機架上，是電動塞拉門的承載、驅(qū)動、傳動及導向機構(gòu)。門機構(gòu)通過左右兩側(cè)支架安裝在車體的側(cè)墻上。門頂部機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)如圖2所示。

驅(qū)動機構(gòu)是由直流電機和減速器組成，其結(jié)構(gòu)已組成一個整體，通過鎖止機構(gòu)、聯(lián)軸器使絲桿轉(zhuǎn)動，左右絲桿的螺旋旋向相反。

傳動機構(gòu)通過絲桿的旋轉(zhuǎn)帶動絲桿螺母套，再經(jīng)過搖臂，搖臂帶動直線軸承座運動，直線軸承座與攜門架固定連接在一起，攜門架帶動門扇沿車側(cè)運動。

直線軸承完成門扇沿車側(cè)運動，而左右擺桿完成門扇的塞拉運動。

3.2 立柱總成

立柱總成主要由塞拉連桿，立柱上擺臂，立柱，立柱下擺臂，滾輪，立柱底板組成，上部通過連接銷安裝在門頂部機構(gòu)左支架及塞拉支架上，下部通過安裝底板固定在車體上。如圖3所示。

擺桿前后擺動帶動塞拉支架的移動，而塞拉支架通過連桿銷帶動塞拉連桿，通過塞拉連桿使得上擺臂繞立柱轉(zhuǎn)動，并通過立柱帶動立柱下擺臂轉(zhuǎn)動，通過滾輪在門扇的下導槽運動，實現(xiàn)塞拉門上部向下部傳遞塞拉動力的功能，使門扇平穩(wěn)地打開和關(guān)閉。

3.3 門扇總成

門扇采用鋁型材焊接而成，并設置了鋼化玻璃窗，以便采光和觀察。

在門扇的下部設計了導軌，導向滾輪在下導軌中運動帶動門扇沿一定的軌跡運動，并在塞拉時將動力傳遞給門扇下側(cè)。

為了提高車輛密封及隔音性能，該門采用了內(nèi)藏式全周膠條密封形式，門四周的密封教條內(nèi)嵌在門板邊框內(nèi)側(cè)，門內(nèi)塞關(guān)閉時，膠條與止口緊密貼合實現(xiàn)密封。車門關(guān)閉后，門板與車體在一個平面上，美觀性好。如圖4所示。

左門扇與右門扇閉合對接處采用重疊、凹凸的Z形膠條，用于兩扇門對接處密封防雨水，并且可緩沖關(guān)門時的沖擊力，防止人員夾傷，密封結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3.4 內(nèi)部緊急解鎖裝置

為了在發(fā)生緊急情況時，操作人員可以解鎖并打開車門，在每個車門的內(nèi)部門旁設有內(nèi)部緊急解鎖裝置。緊急解鎖裝置是一套機械解鎖裝置，轉(zhuǎn)動操作旋鈕，電機制動器被釋放，如果此時車輛處于靜止狀態(tài)時，可以手動開門;如果車輛處于運動狀態(tài)時，車門將不能被打開。緊急手柄復位后，可回到正常開關(guān)門操作狀態(tài)。

3.5 隔離鎖

每一個車門設置有門隔離裝置，車門在失效時可以通過此裝置保持關(guān)閉和鎖緊狀態(tài)，并旁路相對應車門系統(tǒng)，使故障的車門系統(tǒng)不影響車輛正常運行。

4 電動塞拉門控制系統(tǒng)

車門控制系統(tǒng)主要由門控器、接線端子等元件組成。門控器是整個控制系統(tǒng)的核心。每個車門設一套控制系統(tǒng)，每個門控器控制一個車門。

車門控系統(tǒng)輸入電源：24VDC（18V～32V），輸入、輸出信號電壓： 24VDC。

本項目用于大型養(yǎng)路機械的車門控制系統(tǒng)具有以下主要功能：

（1） 車內(nèi)門旁開關(guān)門功能（車門按鈕）。該車門為物料進出門，不需要像客車一樣由司機通過操作臺集中控制進行開關(guān)門，也不需要外部操作裝置，車門平時處于關(guān)閉狀態(tài)，需要進出物料時才由操作人員從車內(nèi)門旁打開或關(guān)閉車門。

（2） 單門故障切除（隔離鎖）功能。隔離鎖鎖閉后，車門鎖閉，同時本門電控操作信號失效。

（3） 故障指示、存儲和診斷功能。門控單元有未關(guān)閉到位、未鎖閉、開門故障、防擠壓失效、內(nèi)操作開關(guān)未復位等故障自動診斷和開、關(guān)門狀態(tài)指示功能。開、關(guān)門狀態(tài)信號通過預留接口，硬線連接至司機室操作臺顯示。

（4） 車內(nèi)緊急解鎖功能。緊急時無論電源是否正常，都可在車內(nèi)打開隔離鎖，操作緊急解鎖裝置打開車門。

（5） 障礙物自動檢測和防夾功能等安全功能。關(guān)門過程中，在距前門框不小于30mm范圍內(nèi)，遇障礙后門打開200mm，5s后繼續(xù)關(guān)門，如果車門處的障礙物被解除，車門將自然關(guān)閉并閉鎖。如果連續(xù)三次關(guān)門障礙物仍然存在，車門將保持完全打開的狀態(tài)。障礙檢測動作壓力不大于150N。

（6） 車門開、關(guān)、隔離狀態(tài)LED指示燈及關(guān)門聲響提示功能。

5 電動塞拉門的應用效果

電動塞拉門裝機后的外觀效果如圖6所示。門頁外表面與車體側(cè)墻在同一平面上，使整車外觀平順、整體和諧美觀，也利于整機涂裝設計;該塞拉門具有良好的密封性能，能很好地防止雨水及作業(yè)灰塵侵入設備間內(nèi);電動塞拉門集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊，打開和關(guān)閉過程中幾乎不侵占室內(nèi)空間、尤其是側(cè)墻空間，利于其它設備布置;電動塞拉門控制精度高、安全性好，控制功能完全滿足使用需求，同時，操作簡單、人機性能出色。

6 結(jié)論

鐵路大型養(yǎng)路機械作為一種工程機械，在很多特殊情況下普通的推拉門和旋轉(zhuǎn)門已經(jīng)很難滿足功能需求。而通過對雙翼外滑式對開電動塞拉門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)功能的分析，以及裝機效果的驗證，證明其完全滿足鐵路大型養(yǎng)路機械對大開度物料門的功能需求。將電動塞拉門成功地應用于鐵路大型養(yǎng)路機械上，提高了設備的人機性和自動化程度，也為日后大型養(yǎng)路機械車門的設計選型拓寬了思路。

參考文獻

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