城市轨道交通安全门电磁锁的设计

周三元

摘 要：随着我国城市轨道交通的不断发展，确保轨道交通体系的安全、有序运行已经十分重要，这就需要在城市轨道交通中安装安全门系统。在安全门系统的设计中，电磁锁的应用十分广泛。要想避免电磁锁的故障，确保安全门发挥其作用，就要对电磁锁在安全门中的应用与设计进行有效的研究，本文主要研究了城市轨道安全门电磁锁的功能，并对其设计注意事项进行研究，最后针对提高电磁锁的可靠性、安全性等提出几点有效的建议。

关键词：安全门；电磁锁；设计；轨道交通

1 电磁锁在安全门应用中的功能设计要求

目前，城市轨道交通安全门应用的电磁锁多为直轴伸缩型，其运行过程如下：在未接到开门指令时，电磁锁的锁头是伸出在外的，而且能够有效避免强行开锁。当接收到开门的指令时，锁头迅速收回，滑动门可以自由的滑动。接收到关门命令时，锁头再次伸出并开启锁闭状态，完成后发出已关门信号。

2 安全门电磁锁的设计要点

2.1关于电磁锁的吸合能力设计

在电磁锁的设计配置过程中，需要对电磁锁的相关参数进行设定，确保电磁锁具有较高的吸合能力，一般而言，电磁锁的吸合力最少要达到23牛顿，才能有效的启动电磁锁锁闭状态和释放状态。其中，影响电磁锁吸合能力的因素包括温度、电压几个方面。

2.1.1供电电压

电磁锁的供电电压一般有24伏特和110伏特两种。如果一直使用110伏特的电压，就会造成能量的消耗，而且会产生多余的热量，损害电磁锁的使用寿命。控制电磁锁的锁头保持收回状态只需要24伏特就足够，并不需要110伏特的电压，而110伏特的电压用于电磁锁的启动。因此，两种电压交替使用是有效降低能源消耗、提高电磁锁寿命的重要措施。

2.1.2温度控制

在不同的温度条件下，电磁锁表现出来的吸合力是不同的，尤其是在我国北方地区，夏季与冬季的温差往往大于40度，在不同的温度条件下，电磁锁中的电阻数值不同，使得电流数值也会发生变化，例如，在零下20度，电磁锁内的电阻系数达到0.845，电流匝数系数为1.186；在零上20度，其电阻系数为1.000，电力匝数系数为1.000，差别较大。因此，在电磁锁设计完成后，可以通过计算极端温度对吸合力的影响进行判断。如果极端温度能够满足需求，日常温度也可满足。

2.2关于电磁锁的机械设计

以直轴型电磁锁为例，在外观设计方面，通过建模计算出电磁锁的相关最小尺寸参数，在满足相关参数要求的基础上，保持电磁锁外观的简洁与美观。

在其机构设计中，要保持其传动机构的灵活性，并且要安装相应的动作检测装置，这两者是相互关联的。为避免电磁锁的铁心与内壁摩擦产生较大的摩擦力，进而影响电磁锁的寿命。另外，如果铁心与锁头直接接触，锁头的位置就会导致铁心的位置。因此，为解决这些问题，就需要安装一定的传动装置，在电磁锁的铁心上设置一个凹槽，并是锁头在凹槽内自由活动，进而避免锁头的径向位移，从而避免电磁锁铁心的位移。同时，动作检测装置也是必不可少的，要在锁头与铁心之间安装一定的感应挡片，挡片为环形。

3 提升安全门系统的可靠性与安全性措施

3.1提高安全门电磁锁的运行可靠性

为提高城市轨道交通安全门电磁锁的可靠性，就要对其设备进行有效的控制，降低电磁锁的随机故障发生几率。例如，在电磁锁的设计与安装过程中，要使用正规厂家生产的高质量、高稳定性、高适应性的相关电器元件；在电磁锁生产完成时，要首先对其进行相关的测验，例如，100万次的无故障运行试验，通过100万次甚至更高频率的试验之后，如果出现故障要及时解决，有效避免相同的故障再次发生；安全门的电磁锁生产并进过测试后，还需要一定时间的稳定期，提高产品的可靠性，通过提高其运行周期来完成，在投入服务开始前，每扇安全门的电磁锁应循环运行3000次来增加可靠稳定性；另外，为电磁锁设置一定的冗余也是提高可靠性的重要措施，在电磁锁的运行部分，凡涉及到系统安全可靠运行功能的，在设计时都必须具有完全冗余的方案。在驱动电源和控制电源中的整流模块数量中也采用冗余方案，在后备电源蓄电池设计和计算数量上，也必须采用冗余方案。

3.2提高安全门电磁锁的运行安全性

首先，对安全门电磁锁的安全性重要功能障碍进行确认，并针对电磁锁的安全性重要款项进行列表，制定一定的安全性标准。其次，对电磁锁设备的系统进行安全性分析，分析包括电磁锁的安全分析和特殊处理、电源系统的防雷设计、蓄电池组的防短路设计等方面。再次，对于电磁锁的功能故障造成的危害，一般一级故障不会导致严重或灾难性危险。然而，一些一级的机械故障将导致严重的功能上的故障，例如电磁锁完整性的损坏，锁定安全门的失败等等。针对这些危害制定安全标准。最后，安全门系统安全分析必须包括系统设计的安全规则并解释对系统安全的影响，并要求任何一个导致非安全条件的故障或故障组合，其发生的概率应小于每小时l0-11次。

结语

总而言之，在城市轨道交通安全门的应用中，电磁锁是非常常见和重要的，为确保安全门系统的正常运行，就要确保电磁锁的性能满足相应的条件。在电磁锁的设计过程中，對电磁锁的吸合力进行控制，确保基础参数能够满足吸合力要求，最终确保安全门系统的可靠安全运行。

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