魏鵬飛

（ 法中軌道交通運(yùn)輸設(shè)備（ 上海）有限公司，上海201906）

城市軌道交通屏蔽門是一種鐵路運(yùn)輸?shù)恼九_(tái)設(shè)備， 一般以玻璃幕墻的形式架設(shè)在鐵路站臺(tái)邊緣， 隔離軌道側(cè)與站臺(tái)側(cè)。屏蔽門的主要作用為：a. 防止乘客誤入或有意闖入軌道側(cè)或設(shè)備區(qū)，也可以避免異物掉落軌道，影響列車運(yùn)行。 b.避免乘客被穿行列車產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)軌道側(cè)，造成傷害事故。 c.將軌道和站臺(tái)隔離開來，減少車站空調(diào)負(fù)荷。 d.屏蔽門具有隔音效果，可以減輕站臺(tái)上聽到的噪音程度。 e.有一些特殊的屏蔽門設(shè)計(jì)能夠給車站提供結(jié)構(gòu)支撐。

當(dāng)思考玻璃鍍膜工藝的進(jìn)步所帶來的相關(guān)變革， 次世代屏蔽門系統(tǒng)作為傳統(tǒng)的活動(dòng)幕墻形式也將被賦予大屏媒體的屬性，但是現(xiàn)有的滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)無法讓所有門體玻璃在同一個(gè)平面內(nèi)有序排列，本文給出的解決方案是塞拉式結(jié)構(gòu)及其具體實(shí)現(xiàn)方式。

1 塞拉式結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的屏蔽門門體由滑動(dòng)門、 固定門、 應(yīng)急門和端門四部分，通過第一章的介紹，我們可以了解到做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部分其實(shí)只有滑動(dòng)門，當(dāng)我們將固定門、應(yīng)急門和端門簡單看做玻璃幕墻時(shí)，一個(gè)滑動(dòng)門門體（ 包括兩個(gè)門頁）及其上部頂箱中有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，就構(gòu)成了一個(gè)屏蔽門單元。 滑動(dòng)門做一維運(yùn)動(dòng)，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)無法同兩邊玻璃幕墻保持平整，必須單獨(dú)占有一個(gè)獨(dú)立的平面，以留出門頁的活動(dòng)空間。

塞拉式是由英文sliding plug 音譯而成，sliding 表示的是滑動(dòng)，plug 表示的是推拉，這種結(jié)構(gòu)在起名時(shí)就重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了門體受到二維力作用。 為了把屏蔽門變成沒有層次性的平面結(jié)構(gòu)，改動(dòng)時(shí)引入了塞拉式的概念，把一維運(yùn)動(dòng)的簡單滑動(dòng)門變成二維運(yùn)動(dòng)的塞拉門，這種塞拉式結(jié)構(gòu)利用站臺(tái)的土建部分，仍然保留上下軌道，所以并不追求輕量化，是一種新型設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 塞拉門結(jié)構(gòu)圖

首先，滑動(dòng)門沿軌道側(cè)橫梁安裝，頂箱內(nèi)各機(jī)構(gòu)與立柱不干涉，布局自由度比較高，而塞拉門關(guān)閉時(shí)位于站臺(tái)側(cè)橫梁下方，兩邊緊鄰立柱，限制了機(jī)構(gòu)的尺寸，所以不可以再使用單絲杠傳動(dòng)，而是設(shè)計(jì)成雙絲杠，且長度要小于立柱間距。

其次，為了保證屏蔽門關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的平整性，除了要保留原有的滑行軌道作為開關(guān)門時(shí)水平方向上的限位措施，還要引入同步桿來平衡二維運(yùn)動(dòng)時(shí)門體受外力所導(dǎo)致的上下位置不同步。

最后，要解決塞拉門與同步桿的同側(cè)干涉問題。 塞拉門的開門方向應(yīng)該向著軌道側(cè)， 否則在乘客擁擠情況下易造成傷害事故，而從美觀角度考慮，同步桿的位置也應(yīng)該隱藏在軌道側(cè)，為避免運(yùn)動(dòng)路徑干涉，把同步桿下探到門檻以下，直連下滑軌，通過下滑軌間接控制門體的縱向運(yùn)動(dòng)。

總的來說，塞拉門在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、同步結(jié)構(gòu)和限位方面對傳統(tǒng)的滑動(dòng)門都做了較大的改動(dòng)。

2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

滑動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制模塊有序地設(shè)置在門體上方的掛箱中， 其中占用體積最大的就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)了。 因?yàn)閼?yīng)急門是直開式門體、固定門是不可開啟的玻璃幕墻，它們并不占用掛箱中的空間， 所以滑動(dòng)門的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以借用兩邊應(yīng)急門或者固定門的未使用空間， 這樣只要一根雙向絲杠就完成了大部分傳動(dòng)工作，結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。

塞拉門與滑動(dòng)門不同，并不是沿軌道側(cè)橫梁安裝，它關(guān)閉時(shí)被限制在兩側(cè)立柱之間，過大的機(jī)構(gòu)尺寸會(huì)與立柱干涉，所以它的機(jī)構(gòu)輪廓長度最多不能大于塞拉門體的寬度。 這樣就不可以再使用單根長絲杠，需改成如圖2 的雙絲杠結(jié)構(gòu)。

圖2 塞拉門絲杠傳動(dòng)模型

電機(jī)只驅(qū)動(dòng)一根絲杠，通過齒輪副的作用，兩根絲杠同速反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)其上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)臂始終向相反的方向運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)臂連接懸掛裝置，兩個(gè)門頁分別掛載于上下滾珠導(dǎo)軌上，所以驅(qū)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)即實(shí)現(xiàn)了開關(guān)門動(dòng)作。

塞拉門的運(yùn)動(dòng)分兩段，推拉階段是在異形軌道上運(yùn)動(dòng)的。 在一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂上設(shè)置滑輪，滑輪圖2 中紅色的異形軌道上運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)軌跡近似L 形。 由于導(dǎo)軌型材都是被嚴(yán)格固定在立柱上的，所以滑輪實(shí)際是帶著整個(gè)機(jī)構(gòu)及門頁在運(yùn)動(dòng)，在可見面上我們看到的也就是門體的塞拉運(yùn)動(dòng)。

3 限位結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的滑動(dòng)門幾乎沒有機(jī)械上的同步組件， 它全部是靠滑動(dòng)導(dǎo)軌來做限位的，塞拉門也繼承了這一限位結(jié)構(gòu)，所以滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)的平衡全部靠底部的滑軌來維持，同時(shí)又在頂部增加導(dǎo)向柱來匹配二維運(yùn)動(dòng)的要求。

首先是下滑軌型材，如圖3。 塞拉門的頂部與驅(qū)動(dòng)臂和滾珠導(dǎo)軌是直聯(lián)的， 為避免滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)懸空吊掛的門頁前后晃動(dòng)，需要在門頁下設(shè)置滑塊，在門檻下設(shè)置滑軌，下滑軌與滑塊的接觸即起到了限位作用。 當(dāng)有乘客推動(dòng)門體時(shí)，滑塊與下滑軌接觸將外力傳導(dǎo)至同步桿，同步結(jié)構(gòu)開始起作用，從而實(shí)現(xiàn)力的平衡。

圖3 垂直同步桿及下滑軌限位連接

其次是導(dǎo)向柱，如圖4。 塞拉門在推拉運(yùn)動(dòng)的階段，如果門體整體傾斜，滑動(dòng)仍然可以繼續(xù)進(jìn)行，而且只要傾斜后門體本身是平整的，同步結(jié)構(gòu)無法自行調(diào)整，考慮到這一點(diǎn)，則需在左右增加兩根小導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱與立柱固定，框架與機(jī)構(gòu)連接，機(jī)構(gòu)的前后移動(dòng)就只能沿著導(dǎo)向柱給定的方向，這種結(jié)構(gòu)能有效的防止機(jī)構(gòu)本身的偏移。

圖4 同步桿及導(dǎo)向柱

4 同步結(jié)構(gòu)

塞拉門平面尺寸較大， 而單個(gè)門頁運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力主要來自于上部掛箱的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，底部和兩側(cè)并不受力，當(dāng)外力作用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不同步的情況，這在本質(zhì)上是一個(gè)速度同步問題。 塞拉門在推拉運(yùn)動(dòng)中，存在單個(gè)門頁的上下同步和兩個(gè)門頁運(yùn)動(dòng)的相對同步問題，所以必須加入垂直同步桿和水平同步桿作為同步組件。

首先是垂直同步桿，如圖4。 塞拉門關(guān)閉時(shí)先是進(jìn)入第一階段的滑行運(yùn)動(dòng)，這個(gè)階段是一維的運(yùn)動(dòng)，不需要同步，靠固有的限位結(jié)構(gòu)來解決水平位置的不同步問題。 進(jìn)入第二階段的推拉運(yùn)動(dòng)后，塞拉門開始了二維運(yùn)動(dòng)，自由度擴(kuò)大后原有的水平位置限位措施失效。 垂直同步桿脫離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之外，自身只能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同步桿上擺臂的滾輪限定在導(dǎo)環(huán)內(nèi)，通過擺臂和導(dǎo)環(huán)的傳導(dǎo)，機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為同步桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)同步桿下擺臂將被動(dòng)的轉(zhuǎn)過相同的角度，并再次轉(zhuǎn)化為門頁底部的直線運(yùn)動(dòng)。 按照計(jì)算好的上下擺臂長度比例和初始角度，同步關(guān)系即可成立。 為避免塞拉門與同步桿運(yùn)動(dòng)軌跡干涉， 同步桿直連下滑軌，再由下滑軌對門頁做位置限定。

其次是水平同步桿，如圖5。 由于塞拉門在推拉運(yùn)動(dòng)階段門頁底部的滑軌已經(jīng)失去了限位作用，所以左右門頁有可能會(huì)出現(xiàn)閉合時(shí)錯(cuò)位，還應(yīng)該加入水平同步桿來平衡左右門頁的推拉運(yùn)動(dòng)過程。 此傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，兩側(cè)旋臂在推拉運(yùn)動(dòng)時(shí)都會(huì)帶動(dòng)同步桿轉(zhuǎn)過一定的角度，轉(zhuǎn)動(dòng)大的一側(cè)會(huì)受到轉(zhuǎn)動(dòng)小的一側(cè)的抑制，直到最終兩側(cè)力平衡。

圖5 水平同步桿模型

當(dāng)然，塞拉門在制造成本上是弱項(xiàng)，光主要零件數(shù)量就比滑動(dòng)門多了20%-30%，但是塞拉門更美觀、密封性能更好、運(yùn)動(dòng)摩擦磨損更低、隔熱性能好、噪音更低，這些優(yōu)點(diǎn)降低的是后續(xù)的維護(hù)成本。