CRH380B 型动车组塞拉门模型研制

姚春燕

（南京铁道职业技术学院，江苏 南京 210031）

1 动车组塞拉门结构和原理

1.1 塞拉门系统总体特点

塞拉门存在塞和拉两种动作方式：当门开启时，门移开一定距离后可以延着车体的内侧或外侧进行滑动，移动到侧墙的外侧。当门关闭时，是由车内或是车外塞入车门口处，这时，车门外表面与车体的外墙就成为了一个平面。这样的设计不仅可以美化整个外观，更有利于降低动车组列车在高速行驶时空气涡流产生的噪声。

1.2 CRH380B 型高速动车组塞拉门结构原理概述

CRH380B 型高速动车组塞拉门结构由门框、门扇、驱动单元、操作面板、线束、控制电器等构成。采用电控电动，电控气动锁闭的控制方式；采取司机室、乘务室集成控制，门控制板手动控制等多种方法对车门发出控制指令。车门具有开/关门、防挤压、紧急解锁、高速锁定等完善的功能，保障列车的安全可靠运行。（1）开门动作在列车速度低于5km/h 时可以由门内/外铡开门按钮/司机室集控制按钮完成，主副锁解锁后，开门指示灯闪、蜂鸣器响，车门打开。（2）关门动作在列车静止时可由门内关门按钮/司机室集控制按钮完成完成；当列车速度不大于5km/h 时由速度信号发出指令完成，关门指示灯闪、蜂鸣器响，车门关闭，主副锁锁紧。（3）门的紧急动作，在列车速度低于10km/h，可经内/外侧紧急解锁拉板动作，完成开门动作，以进行逃生。

2 车门模型设计

2.1 机械部分

（1）在选择框架材料上，基于对车门整体负重的考虑，选择材质较轻的铝合金型材。（2）携门架材料选用了轴承滑块滑块内径尺寸参考了长导柱直径。（3）长导柱的支撑座选择了直角支撑座。（4）丝杆尺寸图（见图1 所示）。

（5）直角连接处。

（6）摆臂与门框下沿连接装置图(内径8mm)。

（7）摆臂尺寸图（见图2 所示）。

机械原理：丝杠、携门架、下摆臂、长导柱和短导柱是起到承受载荷的作用；上滑道、下滑道、滚轮以及携门架起到导引方向的作用，控制门扇运动的轨迹；门页起到密封的作用。长导柱承受门扇运动纵向的力，短导柱承受横向的力。上导轨由一段直线导轨和一段曲线导轨组成的。塞拉门，顾名思义存在“塞”和“拉”两种工作过程，在直线区段为“拉”的过程，在曲线区段则包括了“塞”和“拉”的两种运动过程。相较于动车组塞拉门的摆轮设计，此次车门模型设计的创新点之一就是下摆臂，采用了弧形的设计。下摆臂的尺寸是根据门页伸出范围的大小测量设计而来的，当门扇开到位后，其纵向移动的距离决定着深度，横向移动的距离决定着开度，零件图见图9。将加工图发给厂家进行制作。摆臂安装在门框的下沿，通过转轴固定。其中的一端安装有滑轮，通过滑轮与门页的下滑道相连，从而协助门页顺利地摆进和摆出。

3.2 电气部分

（1）电气控制功能分析。整个模型通过总开关控制电源的输入（220V 50HZ），将电能传递给电源盒模块和交流电机，电源盒模块将电能供给可编程控制器、继电器和开关按钮。交流电机则是通过电源模块上的接线柱直接从电源取电。

开门过程：当按下开门按钮后，主锁限位开关和辅助锁限位开关释放。电机驱动门扇运动，当门扇运动到开到位状态，触发限位开关，PLC 接收到输入信号，电机停转，完成开门动作。关门过程：按下关门按钮，PLC 接收到关门信号，关门信号灯闪烁，PLC 控制直流驱动电机向关门方向开始运转，门扇在电机驱动下开始关闭，当门扇运动到关到位状态，触发关到位限位开关，PLC 接收到信号后，控制电机停转，触发主锁锁到位限位开关和辅助锁锁到位限位开关，关门信号灯长亮，关门动作完成。防挤压过程：在关门过程中，触碰防挤压按钮后，关门信号灯闪烁频率加大。此时，PLC 接收到开门的信号，控制电机反方向转动，电机驱动门扇运动，当门扇运动到开到位状态，触发限位开关，PLC 接收到输入信号，电机停转。由设定的程序—等待3S 后，PLC 接收到关门的信号，关门信号灯闪烁，开始关门动作，若关门过程中，再次进行防挤压操作，原理同上，若无防挤压动作，则与关门过程原理相同。紧急解锁过程：按下紧急解锁按钮后，PLC 接到紧急解锁请求信号，主锁锁闭和辅锁锁闭信号指示灯灭，然后手动打开主锁限位开关和辅锁限位开关，使其释放。关门信号灯灭，开门信号灯亮，此时，可以进行紧急解锁下的手动开门。

（2）PLC 模块设计。通过分析车门模型控制功能与特点，进行PLC 的输入输出口配置，具体配置如表2 所示。

（3）PLC 控制流程。通过对速度设定值的判断，门控系统给出开、关门等不同的动作要求，具体操作过程见图4 所示。

3 调试与检测流程

3.1 机械部件调试

（1）门扇与门框外表面平行的调整。将门扇置于待侧拉的位置状态。使用钢尺和角尺对门扇外表面与门框外表面垂直方向上进行位置关系检测，通过调调整满足要求。

（2）门扇与前门框间的上、下间隙需满足最大误差不得超过0.5cm。故可通过调节承载轮上的偏心轴距离来进行调整。

（3）门扇高度的调整。门扇上边缘和上门框边缘间的距离调整须保证携门架和下支架上的滚轮在全程范围内不脱离上、下滑道，也不能触及滑道的槽底。

表2 输入输出分配

图4 流程图

（4）开门的限位调试。在设计的车门模型中，采用两个开关按钮来表示关到位开关（称为98 锁）。在调试过程中，通过操作开关按钮，来观察开、关门的LED 灯信号提示。

（5）门锁机构的调试。在门锁机构的设置中，用信号灯显示主锁解锁、主锁锁闭和辅锁锁闭时继电器得失电的情况。该过程用信号灯闪烁代替了蜂鸣器的鸣叫来显示门扇的运动状态。当门扇在工作过程中，对应开或关的LED 灯闪烁。当完成工作过程后，将停止闪烁，正常发光。所以可以在工作过程中观察LED 信号灯的状态的好坏来判定门锁机构的工作状态。

3.2 电气部件调试

系统共设定了三种速度等级分别为低速、中速和高速：

（1）当旋转三位置开关至低速条件下时，进行正常开关门动作检测。开门过程：按下开门按钮，开门信号灯闪烁，车门打开。门开到位后车门停止运动，指示灯停止闪烁。

关门过程，按下关门按钮，车门关闭，关门指示灯闪烁，门关到位后车门静止。车门关闭后，手动操作主锁限位和辅助锁限位开关，关门指示灯停止闪烁。

（2）紧急解锁时：当旋转三位置开关至低速或是中速条件下时，当有紧急情况需要开门时。按压紧急解锁请求按钮。此时主辅锁锁闭的LED 信号灯均灭，此时可以进行手动开门动作检测。

（3）速度大于10km/h，处于高速状态时。当旋转三位置开关至高速条件下时，无论使用开门按钮还是紧急解锁，相应继电器均无动作，车门无法实现打开。

（4）防挤压动作（处于低速状态）。在关门过程中，触碰防挤压按钮，此时终止关门动作，门扇进行开门动作。门开到位，停留3s 后重新进行关门动作。重复开关门5 次，然后再进行关门过程，直到不再进行防挤压动作。塞拉门模型的完成，在能够完成原车车门的相应动作的基础上，也可能满足因使用地点的需要进行方便移动的要求，还可以根据具体的要求进行相应的网络拓扑，能够满足教学培训的基本需要。