屏蔽门样机结构性能型式试验方法研究

黄 鹏 熊煜宇

(1.宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司，315010，宁波;2.宁波南车时代传感技术有限公司，315021，宁波∥第一作者，工程师)

屏蔽门是安装于城市轨道交通沿线地下车站站台边缘的一套机电一体化的机电设备系统，用以提高运营安全系数、改善乘客候车环境及节约运营成本。屏蔽门已广泛应用于我国各大城市的轨道交通项目中。由于各城市的环境状况不同，对屏蔽门的结构、功能、寿命等也会产生不同的影响，因此，需要通过屏蔽门样机的一系列型式试验，来检验屏蔽门的最初设计、材料选型、生产、安装、调试等能否满足有关技术文件要求。同时，根据试验结果进行屏蔽门的优化设计，完成大批量生产前的摸底工作。

1 屏蔽门样机

用于做型式试验的屏蔽门样机应为一完整的门，其本体结构模块单元，不仅要能够进行基本操作、控制、监控、报警及安全防护等，而且还要能够进行与外部接口的模拟仿真和装置调试。屏蔽门样机部件主要包括:滑动门(ASD)、固定门(FIX)、应急门(EED)、门槛、立柱、伸缩装置、绝缘件、顶箱前后盖板、门机传动机构(含驱动电机、传动装置、锁紧装置及相关设备)、门控单元(DCU)、单元控制器(PEDC)、就地控制盘(PSL)、就地控制盒(LCB)、配电装置、控制系统应用软件、模拟信号系统装置(SIG)、模拟综合后备盘装置(IBP)、模拟主控系统装置(MCS)及电缆线等。屏蔽门样机结构如图1所示。

图1 屏蔽门样机结构示意图

2 屏蔽门机械结构性能型式试验方法

2.1 密封试验

密封试验室是对屏蔽门进行空气渗透性和风抗力试验，以保证在所有的操作条件下空气渗漏不会引起明显的气流或啸声并达到规定的要求。在站台侧压力(P1)与轨道侧压力(P2)差为10 Pa时，通过听觉，试验由于空气泄漏而产生的噪声;通过流量计，试验空气的泄漏量，判定屏蔽门样机的漏风量是否不超过10 m3/(m2·h);借助灯光，通过目测，判断有无光线透过。密封试验示意图如图2所示。

图2 密封试验示意图

2.2 结构性能试验

对屏蔽门样机施加风压载荷1 200 Pa，在样机距站台装饰面1.125 m处施加乘客挤压载荷1 500 N/m，在屏蔽门样机的最危险点(距站台装饰面1.125 m处)施加乘客冲击载荷2 800 N(作用面积100 mm×100 mm，作用时间0.08 s)，试验过后检查屏蔽门样机是否出现永久性的结构变形、是否出现机械结构的损坏，以及是否出现影响其功能的故障等。通过结构性能试验，判定屏蔽门样机任何一点向轨道侧的最大变形量是否不超过15 mm。结构性能试验时乘客挤压载荷、冲击载荷施加部位如图3所示。

图3 结构性能试验加压点示意图

2.3 噪声试验

将屏蔽门样机顶箱盖板关闭。在站台侧，距离屏蔽门样机1 m、离地面1.5 m处，通过声极计测量屏蔽门开门、关门运行时的噪声，判定其噪声值≤70 dB(A)。噪声试验示意图如图4所示。

图4 噪声试验示意图

2.4 滑动门动能试验

检测滑动门在关门期间的最大动能(不超过10 J/扇门)和从开始关门至最后100 mm时的动能(不超过1 J/扇门)。试验方法是，测定滑动门的质量、测定滑动门的运行速度或记录滑动门运行速度曲线，并利用公式E=mv2/2(m为一扇滑动门的质量，v为滑动门关门时的最大运行速度)计算滑动门最大动能。测定5次滑动门运行速度，并取其算术平均值。滑动门运行速度测定所需计量器具与仪器设备为:水平仪，位移、速度、加速度综合测试仪(或其它等效的速度测试仪器或装置)。滑动门质量的测定计量器具为电子秤，其量程为0～100 kg，分辨率为 0.01 kg。

2.5 速度曲线试验

拉绳式测速发电机安装在滑动门上，其测量线与滑动门一起做平移运动。测速发电机将测量线的运动速度转换为电压信号，通过示波器显示电压波形，并通过示波器接口将波形传给计算机(传感器输出的电压值与屏蔽门速度成一定比例)，进而得到屏蔽门运行速度曲线。速度曲线试验示意图如图5所示。

图5 速度曲线试验示意图

2.6 加速寿命试验

在屏蔽门加速寿命试验中，屏蔽门的开关门循环运动次数为100万次，试验强度为每分钟不小于4个周期(每开关1次为1个周期)。屏蔽门样机的DCU、中央控制盘、相关电源装置等必须一起进行加速寿命试验。合格的判定依据是，在试验过程中屏蔽门样机没有出现重大故障。如果屏蔽门样机出现重大故障，100万次寿命试验就需重新从零开始计数。屏蔽门样机出现的重大故障包括:

(1)重要部件出现无法恢复的故障:开关门动作不能完成;驱动及传动装置损坏;滑动门出现严重变形，导致运行曲线或其它参数不能满足设计要求;门控器的监视装置损坏，无法显示屏蔽门的状态信息。

(2)出现无法恢复的系统性故障:因中央控制盘设计缺陷而造成的停机、烧毁，与设计要求的性能有重大差异;因系统内重要部件的硬件或软件的可靠性而引起的不可恢复的故障;由于设计缺陷或重要损坏使得系统无法执行重要命令;由于设计缺陷使得系统重要状态信息无法通过硬线回路传输。

在试验过程中，如果屏蔽门样机出现一般性故障，在排除故障后，100万次寿命试验从排除故障前的计数继续开始。一般性故障包括:一般性的部件损坏;非重要性部件损坏;设计寿命不超过5年的易损部件的损坏;由于屏蔽门之外的因素(包括其它系统的模拟接口)、装配原因或人为损坏而出现的故障。

2.7 关门力试验

关门力的合格标准是关门力≤150 N。关门力试验示意图如图6所示。先安装好屏蔽门样机，使其能按要求正常运行;调整好开门时间和关门时间;将滑动门打开，推/拉力测量仪放置在图示位置准备工作;在滑动门关闭行程超过三分之一的范围时，通过推/拉力测量仪测量滑动门关闭时使门停止所需的力，检测阻止关门力是否满足低于150 N的要求。

2.8 手动解锁及关门试验

安装好屏蔽门样机，在滑动门关闭状态下，分别通过站台侧手动解锁钥匙以及轨道侧手动解锁把手进行滑动门手动解锁，观察解锁是否灵活可靠。在屏蔽门正常运行状态下，滑动门关闭时，观察门头锁能否可靠锁闭;滑动门将打开时，门头锁能否可靠解锁。

图6 关门力试验示意图

2.9 开/关门时间试验

测量开/关门时间有如下两种方法:

(1)一般的方法是在屏蔽门样机的正常运行过程中，用秒表测量其开/关门时间是否在其设计的开/关门时间区域内。

(2)精确的方法是与速度曲线试验一并进行，从测得的速度曲线上读得开/关门时间。当对测量值有争议时，应采用该方法。

2.10 手动开门力试验

安装好屏蔽门样机，使其能正常运行;调整好开门时间和关门时间后将电源切除，试验手动开门力。手动开门力试验包括:

(1)滑动门解锁力测量:用推/拉力测量仪的拉力测量侧测量，测量从轨道侧通过门把手解锁所需的力，其测量结果应≤67 N。注意要使推/拉力测量仪的用力方向和门把手解锁的用力方向一致。

(2)应急门解锁力的测量:用推/拉力测量仪的推力测量侧测量，测量从轨道侧通过推压开门推杆解锁所需要的力，其测量结果应不大于67 N。

(3)手动将滑动门从关闭位打开所需力的测量:在右扇滑动门左侧竖框中间位置的边缘(从站台侧看)，用推/拉力测量仪的拉力测量侧测量，将滑动门从关闭位拉开，记录推/拉力测量仪读数，其测量结果应不大于133 N。

(4)手动将滑动门推开到设计净开度所需力的测量:在右扇滑动门左侧竖框中间位置的边缘(从站台侧看)，将滑动门移动后，用推/拉力测量仪的推力侧测量，将滑动门推开到设计净开度，记录推/拉力测量仪读数，其测量结果应不大于67 N。

(5)将应急门从关闭位推开所需力的测量:在轨道侧，用推/拉力测量仪将应急门从关闭位推开，记录推/拉力测量仪读数，其测量结果应不大于133 N。

(6)将应急门推开到设计净开度所需力的测量:在轨道侧，用推/拉力测量仪将应急门推开到设计净开度，记录推/拉力测量仪读数，其测量结果应不大于67 N。

对于(3)～(6)项测量，在试验操作时应平稳地施加推力或拉力，避免操作惯性力对试验的准确性造成不良影响。

2.11 障碍物试验

障碍物试验包括关门障碍物试验和最小障碍物试验两种。

(1)关门障碍物试验:在滑动门关门行程中设置障碍物，当滑动门接触到障碍物后，门将立刻停止关闭运动，并慢速开门到500 mm(0～500 mm可调)的位置(此时，门处于自由状态);停顿2 s(0～10 s可调)后，门重新关闭并接触到障碍物;再次执行上述程序，依次重复三次若障碍物仍存在，则关门故障报警信号送入中央接口盘;然后，人工清除障碍物并将门关至锁紧状态，解除报警信号，提供全闭保持力，门状态指示灯灭。

(2)最小障碍物试验:最小障碍物试验示意图如图7所示。在滑动门关门行程中设置障碍物(试验棒φ5 mm)，探测过程同“关门障碍物试验”。关门障碍物试验系统流程图如图8所示。

图7 最小障碍物试验示意图

图8 关门障碍物试验系统流程图

3 结语

屏蔽门样机机械结构性能型式试验完成后，对照试验结果，可以对设计上存在的问题或不足及时进行修改。必要时可重新进行试验。记录好屏蔽门样机符合产品功能、产品性能等方面的数据，批量生产时严格按照样机要求进行生产。屏蔽门样机型式试验，能够为屏蔽门工程实践提供及时、准确、丰富的数据信息及技术支持。

［1］陈韶章.地下铁道站台屏蔽门系统 ［M］.北京:科学出版社，2005.

［2］GB/T 15227—2007建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法［S］.

［3］CJ/T 236—2006城市轨道交通站台屏蔽门［S］.

［4］夏美霞，邓协和，孙斌，等.城市轨道交通站台屏蔽门最大动能及其测试方法的商榷［J］.城市轨道交通研究，2010(8):20.