电动塞拉门在铁路大型养路机械上的应用研究

赵选恒

摘 要通过对不同形式塞拉门优缺点比较及选型分析，最终确定本项目选用双翼外滑式对开电动塞拉门。对此电动塞拉门系统结构及控制系统功能进行阐述，并对其应用效果评价，得出其满足该铁路大型养路机械对大开度物料门的功能需求。

关键词电动塞拉门;铁路大型养路机械;应用

铁路大型养路机械的车门目前主要有两种形式，一种是推拉门，一种是旋转门，目前这两种车门仅够人员及小型物料的进出。铁路大型养路机械作为一种工程机械，部分机型有满足大物料进出的大开度车门的使用需求，开发一种结构可靠、操控方便、满足大型养路机械工作条件的大开度车门很有现实意义。而用于轨道交通车辆的各类自动塞拉门操控方便、运用成熟、性能可靠，研究将其应用于铁路大型养路机械上，对提高大开度车门的可靠性及人机性能有非常重要的意义。

1 塞拉门简介

塞拉门具有塞和拉两个动作。关门时，车门由车内或车外塞入门口处，实现门关闭、密封;开门时，车门移开门口一定距离后，沿车体内侧或外侧向两边滑动打开[1]。

根据驱动方式，塞拉门可分为气动塞拉门和电动塞拉门;根据门运动方式来分，塞拉门可分为单翼塞拉门、双翼内藏式对开门和双翼外滑式对开门等[2]。

与电动塞拉门相比，气动塞拉门除了需要提供电路外，还需要来自车辆的压缩空气。相比于集成驱动电机的电动塞拉门，气动塞拉门的部件更分散，且需要现车连接气路部分。相比于电动塞拉门，气动塞拉门安装占用的空间较大，且不利于模块化设计[3]。由于电动塞拉门具有优秀的密封性、高智能化、高可靠性等优点，成为目前高速列车的首选[4]。电动塞拉门也是目前城轨车辆普遍采用的车门系统之一[5]。随着节能环保要求的提高，以及电力驱动技术的发展，电动门越来越得到社会的认可，市场占有率越来越高[6]。

目前国内没有专门的铁路大型养路机械塞拉门标准，可参考TB/T3108-2011铁道客车塞拉门进行设计选型。

2 铁路大型养路机械塞拉门选型分析

本项目车门用于铁路大型养路机械设备间，主要为物料进出门，门要求通过净宽度不小于1450mm，通過净高度不小于1240mm。由于门宽较宽，而且设备间侧墙布置有电器柜、门前也布置了工作机构等其他设备，无法向内旋转开门，也无法选用内藏式塞拉门，而这个门宽采用外挂式滑移门很不安全，因此考虑采用双翼外滑式对开塞拉门。

另外设备间内部布置紧凑、空间狭小，必须选用结构紧凑、操作简便、可靠的门系统。经过对比分析，最终确定选用双翼外滑式对开电动塞拉门。其不需要风源单独进行供气，不需要布置气动控制元件及管路，驱动装置仅为一个直流电机，集成度高，控制简便，很适合此种工况使用。

3 电动塞拉门系统结构

电动塞拉门主要由门顶部机构、门控器、左右门扇总成、左右立柱总成及其他附属装置组成，如图1所示。

3.1 门顶部机构

门顶部机构主要电机、减速器、联轴器、丝杆、丝杆螺母套、摇臂、携门架、光轴、直线轴承、左右摆杆等组成，整个机构集成安装在机架上，是电动塞拉门的承载、驱动、传动及导向机构。门机构通过左右两侧支架安装在车体的侧墙上。门顶部机构的机械结构如图2所示。

驱动机构是由直流电机和减速器组成，其结构已组成一个整体，通过锁止机构、联轴器使丝杆转动，左右丝杆的螺旋旋向相反。

传动机构通过丝杆的旋转带动丝杆螺母套，再经过摇臂，摇臂带动直线轴承座运动，直线轴承座与携门架固定连接在一起，携门架带动门扇沿车侧运动。

直线轴承完成门扇沿车侧运动，而左右摆杆完成门扇的塞拉运动。

3.2 立柱总成

立柱总成主要由塞拉连杆，立柱上摆臂，立柱，立柱下摆臂，滚轮，立柱底板组成，上部通过连接销安装在门顶部机构左支架及塞拉支架上，下部通过安装底板固定在车体上。如图3所示。

摆杆前后摆动带动塞拉支架的移动，而塞拉支架通过连杆销带动塞拉连杆，通过塞拉连杆使得上摆臂绕立柱转动，并通过立柱带动立柱下摆臂转动，通过滚轮在门扇的下导槽运动，实现塞拉门上部向下部传递塞拉动力的功能，使门扇平稳地打开和关闭。

3.3 门扇总成

门扇采用铝型材焊接而成，并设置了钢化玻璃窗，以便采光和观察。

在门扇的下部设计了导轨，导向滚轮在下导轨中运动带动门扇沿一定的轨迹运动，并在塞拉时将动力传递给门扇下侧。

为了提高车辆密封及隔音性能，该门采用了内藏式全周胶条密封形式，门四周的密封教条内嵌在门板边框内侧，门内塞关闭时，胶条与止口紧密贴合实现密封。车门关闭后，门板与车体在一个平面上，美观性好。如图4所示。

左门扇与右门扇闭合对接处采用重叠、凹凸的Z形胶条，用于两扇门对接处密封防雨水，并且可缓冲关门时的冲击力，防止人员夹伤，密封结构如图5所示。

3.4 内部紧急解锁装置

为了在发生紧急情况时，操作人员可以解锁并打开车门，在每个车门的内部门旁设有内部紧急解锁装置。紧急解锁装置是一套机械解锁装置，转动操作旋钮，电机制动器被释放，如果此时车辆处于静止状态时，可以手动开门;如果车辆处于运动状态时，车门将不能被打开。紧急手柄复位后，可回到正常开关门操作状态。

3.5 隔离锁

每一个车门设置有门隔离装置，车门在失效时可以通过此装置保持关闭和锁紧状态，并旁路相对应车门系统，使故障的车门系统不影响车辆正常运行。

4 电动塞拉门控制系统

车门控制系统主要由门控器、接线端子等元件组成。门控器是整个控制系统的核心。每个车门设一套控制系统，每个门控器控制一个车门。

车门控系统输入电源：24VDC（18V～32V），输入、输出信号电压： 24VDC。

本项目用于大型养路机械的车门控制系统具有以下主要功能：

（1） 车内门旁开关门功能（车门按钮）。该车门为物料进出门，不需要像客车一样由司机通过操作台集中控制进行开关门，也不需要外部操作装置，车门平时处于关闭状态，需要进出物料时才由操作人员从车内门旁打开或关闭车门。

（2） 单门故障切除（隔离锁）功能。隔离锁锁闭后，车门锁闭，同时本门电控操作信号失效。

（3） 故障指示、存储和诊断功能。门控单元有未关闭到位、未鎖闭、开门故障、防挤压失效、内操作开关未复位等故障自动诊断和开、关门状态指示功能。开、关门状态信号通过预留接口，硬线连接至司机室操作台显示。

（4） 车内紧急解锁功能。紧急时无论电源是否正常，都可在车内打开隔离锁，操作紧急解锁装置打开车门。

（5） 障碍物自动检测和防夹功能等安全功能。关门过程中，在距前门框不小于30mm范围内，遇障碍后门打开200mm，5s后继续关门，如果车门处的障碍物被解除，车门将自然关闭并闭锁。如果连续三次关门障碍物仍然存在，车门将保持完全打开的状态。障碍检测动作压力不大于150N。

（6） 车门开、关、隔离状态LED指示灯及关门声响提示功能。

5 电动塞拉门的应用效果

电动塞拉门装机后的外观效果如图6所示。门页外表面与车体侧墙在同一平面上，使整车外观平顺、整体和谐美观，也利于整机涂装设计;该塞拉门具有良好的密封性能，能很好地防止雨水及作业灰尘侵入设备间内;电动塞拉门集成度高、结构紧凑，打开和关闭过程中几乎不侵占室内空间、尤其是侧墙空间，利于其它设备布置;电动塞拉门控制精度高、安全性好，控制功能完全满足使用需求，同时，操作简单、人机性能出色。

6 结论

铁路大型养路机械作为一种工程机械，在很多特殊情况下普通的推拉门和旋转门已经很难满足功能需求。而通过对双翼外滑式对开电动塞拉门系统结构及控制系统功能的分析，以及装机效果的验证，证明其完全满足铁路大型养路机械对大开度物料门的功能需求。将电动塞拉门成功地应用于铁路大型养路机械上，提高了设备的人机性和自动化程度，也为日后大型养路机械车门的设计选型拓宽了思路。

参考文献

[1]王祖进，史翔，贡智兵，等.城轨塞拉门机械系统虚拟样机建立方法研究[J].现代城市轨道交通，2018（4）：22-25.

[2]黄颂红，刘菊香.城市轨道车辆自动门系统[J].电力机车技术，2001，24（4）：27-29.

[3]苏博.电动和气动塞拉门的比较及集控功能的探讨[J].长客科技，2014（4）：3-5.

[4]何劲辉，李可锋.城轨车辆塞拉门系统密封性的工艺分析及优化[J].中国设备工程，2019（6）：56-57.

[5]张卓豪.马来西亚动车组电动塞拉门故障分析及检修规程改进[J].技术与市场2015，22（9）：50-51.

[6]龙静，高文明，缪小冬，等.城市轨道车辆车门技术综述[J].现代城市轨道交通，2017（5）：1-6.