动车组塞拉门主锁故障分析

刘振宇 中国铁路上海局集团有限公司南京动车段

随着复兴号的顺利上线运行，我国已经成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。在高速行驶状态下，空气动力学效应将会对车辆产生显著的影响，尤其是车辆进出隧道、会车时产生的空气压力波，故而不断刷新的运营速度对列车的可靠性、密封性提出了更高的要求。作为动车的重要部件，供旅客上下车的侧门主要采用电控电动塞拉门方案。本文以CRH380BK 车型上使用的IFE 型塞拉门为例，对主锁部件进行结构的分析与故障的梳理，促进检修作业标准的提高，降低侧门故障率。

1 主锁介绍

塞拉门的锁闭机构分为主锁与辅助锁两种，其中辅助锁采用电控气动的方式将门扇与边框压紧密贴，实现车体的密封。主锁在辅助锁的压力作用下进入锁闭位置，使用棘轮结构将门扇进行机械式固定。

1.1 主锁作用

门扇在开关过程中依靠驱动电机M1 进行移动，在关闭的最后环节依靠辅助锁提供的压力实现密闭，从而带动主锁进入锁闭位置，此时主锁回转爪的棘轮结构可将门扇固定在关门位置，确保系统风源或电源丢失情况下门扇不会打开。

1.2 主锁结构

主锁主要由锁钩、回转爪、中心转轴及上部的凸轮组成，在主锁框架内同时安装有解锁电机、解锁凸轮、限位开关等部件，下面主要介绍主锁的本体结构。

1.2.1 锁钩

锁钩为固定结构，通过两颗螺栓与主锁框架连接，位于门扇锁柱行程范围的末端，限制锁柱继续向关门方向运动。图1 为锁钩俯视图。

图1 锁钩结构图

1.2.2 回转爪

回转爪为可动结构，与锁钩上下排布，通过转轴安装在主锁框架上。关门过程中，回转爪在门扇锁柱的水平力作用下进行旋转，最终被限制在二级啮合位，从而起到阻碍门扇锁柱向开门方向运动的作用。如图2 所示，回转爪在扭簧作用下持续受到顺时针旋转的扭力，当门扇锁柱离开时回转爪自动复位。

图2 回转爪及周边部件结构图

1.2.3 主锁中心转轴

主锁的中心转轴是主锁的重要组成部分，在转轴上的多个凸头分别承担着锁定与解锁的功能，因主锁的框架结构将其在空间上分成三层，本文将其归纳为转轴三层多杈树结构，从上到下分别为：

（1）顶层为与B7 限位开关相互作用的凸轮；图3 为凸轮与B7 限位开关的结构图，B7.1、B7.2 指令电器将凸轮的状态信号传送至DCU 中，具备自动复位功能。

图3 中心转轴顶层结构图

（2）中层为用于限制回转爪的锁定凸头以及与解锁电机M2 配合的解锁凸头，如图2 所示，转轴在扭簧作用下持续受到逆时针旋转的扭力，电机凸轮在M2 解锁电机被激活时在电机作用下转动，并推动主锁中心转轴顺时针转动，锁定凸头随之离开啮合位，回转爪在自身扭簧的作用下完成解锁。图4 为二级啮合位回转爪与锁定凸头的配合状态。

图4 二级啮合位结构图

（3）底层为与紧急解锁凸轮配合的解锁凸头。塞拉门的控制面板及外侧车体各有一个紧急解锁拉手，其原理在于解锁拉手与主锁处的解锁凸轮通过钢丝软轴连接，拉动解锁拉手将会带动凸轮顺时针转动，配合中心转轴底层的解锁凸头使转轴转动，从而使中层的锁定凸头离开啮合位。图5 为紧急解锁部件的结构图。

图5 主锁紧急解锁部分结构图

中心转轴通过三层排布的方式，同时满足电机与手动两种解锁方式，并且通过与限位开关的配合指示门扇的关闭状态，解决了部件安装的空间问题。

2 主锁故障

2.1 解锁电机M2

2.1.1 工作原理

M2 解锁电机通过凸轮与中心转轴的传动实现主锁的解锁，其具体过程是：当DCU 接收到开门信号后，进行辅助锁气缸排气，给M2 电机两端的X2.14、X2.16 端口供电，电机先转动约 60°，此时触发B9 限位开关，电机断电停止转动。此时已经完成了解锁动作，锁定凸头被电机凸轮旋转至解锁位置，将回转爪释放。98%限位开关因为门扇的离开被释放，M2电机再次供电并开始旋转 300°，回到初始位置。在此过程中，主锁的中心转轴一直受到电机凸轮的作用力，当电机复位时，中心转轴在自身扭簧作用下复位，确保主锁正常解锁。

2.1.2 故障分析

在DCU 发出系列开门信号时，门未能检测到正常解锁将会报出闪动代码3 次，可通过查看诊断代码进行判断。（1）215 代码是指门解锁电机的电源端口激活，但在3 s 内DCU没有接收到B9 的信号输入，判断电机没有运动到解锁位置。通过观察发现电机没有动作时，可检查M2 电机的接线及端子 X2.14、X2.16、X12.12、X12.13、X14.1、X14.2，同时测量二极管R3、R5 以及电阻R4 两端电压，确认是否有击穿烧损的情况。当电机正常工作、解锁动作正常时，可查看B9 限位开关状 态 ， 并 检 查 其 接 线 及 端 子 X14.3、X14.5、X1.11、X12.1、X12.8。（2）216 代码是指门扇被阻塞在关门的位置，此时可能为辅助锁未能正常排风，将门压紧在锁闭位置；M2 电机未能正常解锁，主锁阻碍门扇锁柱的移动；98%限位开关反馈的信号异常；DCU 故障及其他机械问题导致的卡滞问题。（3）当电机能够正常解锁但转速低时，可能为R3、R4、R5 故障。如图6所示，R3 为齐纳二极管。在反向击穿前都具有很高电阻，当被击穿后，其反向电阻会降到一个很小值，在这个低阻区中反向电流增加而电压则保持恒定，从而起到稳压的作用。

图6 M2 电机电路图

2.2 紧急解锁组件

2.2.1 工作原理

DCU 接收从BCU 发送的速度信号，当列车速度低于10 km/h，可通过紧急解锁拉手进行门的紧急解锁。当DCU 接收到V>10 km/h 的速度信号时，将会给X2.4 端口供电，使K4 电磁铁得电吸合，紧急手柄机械解除耦合状态。在不工作的条件下或应急开关动作且速度 V<10 km/h 时，K4 出于失电状态，紧急手柄耦合。针对紧急情况，可通过按压操作面板上的按钮或是旋转方形应急开关将请求信号发送给DCU，DCU 可控制 X2.4 端口失电。

2.2.2 故障分析

紧急解锁组件的故障多集中于以下几点：（1）电磁铁K4 故障。金属挡杆发生卡滞导致部件无法正常耦合或解耦；K4 电路发生断路，电磁铁无法正常励磁，紧急解锁装置持续处于耦合状态，在列车运行中被手动解锁影响行车安全。（2）钢丝软轴固定螺栓松动。紧急解锁装置是通过钢丝软轴拉动凸轮转动的方式实现解锁，钢丝软轴穿过凸轮上的工艺孔，末端被螺栓紧固。当螺栓松动时钢丝软轴的拉力无法传递到凸轮上，使解锁功能失效。

2.3 关闭并锁闭限位开关

2.3.1 工作原理

在门关闭压紧状态下，主锁中心转轴上的锁定凸头进入二级啮合位，同时中心转轴会带动顶部的凸轮转动，从而触发上下排布的B7.1、B7.2“关闭并锁闭”限位开关，使其由弹出位变为压入位。

单节车厢四扇或两扇塞拉门的B7.1、B7.2 限位开关串联在一起，形成的硬线回路将信号传递至KLIP 站，同时也会将信号发送至DCU 中，并经由MVB 总线通过网络信号传输的方式传递到中央控制单元。

2.3.2 故障分析

B7 的故障多集中于两点：（1）限位开关内部烧损断路、进水短路以及接线松脱，导致DCU 无法接收到正确的信号。（2）转轴上凸轮发生位置偏移，出现无法正常触发限位开关和持续压紧限位开关两种情况。

3 检修建议

（1）加强对电机、限位开关等用电设备的状态检查，确保动作正常无卡滞，无电蚀、烧损、进水等情况，接线及端子无断线、虚接的情况。

（2）做好主锁部件的清洁与润滑，重点检查各摩擦面的状态，杜绝异常磨损、裂纹等情况，并在摩擦部位涂抹润滑脂。加强对主锁部件尺寸的测量，确保运动部件间不会发生异常干涉。

（3）检查各螺栓的安装状态，重点螺栓涂打防松标记，便于检修人员确认。

（4）建立塞拉门检修故障数据库，定期梳理重点故障，总结季节性、线路性故障，做好故障的预判与预防。