电动客车气动内摆门乘客安全保护设计

凌 君，侯友龙

(江苏常隆客车有限公司，江苏 江阴 214400)

近年来,随着越来越多的客车企业拓展海外高端市场，城市客车乘客门安全设计显得极为重要。国内、欧洲标准均要求有关门防夹功能，且开门运动不能伤害乘客，必要时要有开门保护装置。从国内客车乘客门现状来看，关门防夹功能基本已经实现，但开门防夹功能大多还未实现，且应急阀安全保护功能欠缺。针对某城市客车内摆门[1]，本文介绍其车门防夹及应急阀乘客安全保护的设计及其优点。

1 气动内摆门安全隐患

1) 内摆门在关门及开门过程中，如果乘客正好站在门关或开的轨迹上，可能会被夹到或撞伤。

2) 旋转车内、车外应急阀断开进气源，手动推开车门后，当再次旋转应急阀恢复进气时，门泵气缸前腔会进气，车门将迅速关闭，如有乘客站在车门处会有被夹危险。

3) 车内应急阀大都只有一个保护盖子，盖子被打开后仪表仅仅是报警提示驾驶员。车辆在行驶过程中，如有乘客打开盖子旋转应急阀，此时车门气源断气，开门电磁阀动作，乘客可手动推开车门。这在行驶途中是非常危险的。

2 安全保护措施设计及优缺点

2.1 开/关门防夹设计

1) 正常开/关门过程。正常关门：门控制器ECU收到翘板开关关门信号后，关门电磁阀动作，关门两位三通电磁阀换向排气，门泵气缸后腔也开始排气，而气缸前腔正常进气，开始关门动作。当门关到位时，装在车门两侧门轴上的霍尔式角度传感器[2-3]的电压值为1.1 V。正常开门：门控制器ECU收到翘板开关开门信号后，开门电磁阀动作，开门两位三通电磁阀[4]换向排气，门泵气缸前腔也开始排气，而气缸后腔正常进气，开始开门动作。当门开到位时，上述角度传感器的电压值为2.5 V。其气电原理如图1所示。

图1 车门开/关气电原理图

2) 关门防夹功能设计。采用双防夹设计：

一种是利用两扇门轴上安装的霍尔式角度传感器，通过ECU接收关门时角度传感器的电压值来判断关门时是否遇到障碍物。当关门过程中遇到障碍物时，门运动受阻，此时角度传感器的电压值大于正常关门的1.1 V，且在单位时间内不发生变化，ECU判断关门时遇到障碍物。

另一种是在两扇门边上安装密封气囊胶条[5]，通过气管连接到气囊胶条压力传感器。当关门过程中遇到障碍物时，门边上的气囊胶条受到挤压产生气压变化并传递给其压力传感器，ECU收到相应信号后，判断关门时遇到障碍物。

ECU接收到以上角度传感的电压信号或气囊压力传感器的压力变化信号，经分析处理后，给开门电磁阀发送开门信号，实现关门防夹功能。两套防夹系统同时使用可以提高关门防夹功能的灵敏度和可靠性。

3) 开门防夹功能设计。对于乘客较多、拥挤的城市客车，有必要增加开门防夹功能，提高安全性。其原理与关门防夹功能设计第一种方式相似：通过ECU接收开门时角度传感器的电压值，来判断开门时是否遇到障碍物。当开门过程中遇到障碍物时，门运动受阻，此时角度传感器的电压值小于正常开门的2.5 V，且在单位时间内未发生变化，ECU判断开门时遇到障碍物。此时ECU控制应急电磁阀动作，使两个两位三通阀开始排气，门泵气缸两侧都处于无压力状态，车门停止开门动作，停在防夹位置，这时候就可以手动移动车门。

2.2 车内/外应急阀关闭安全保护

1) 目前国内主流气动内摆门应急阀气路连接为串联式，总气源经过车内、车外应急阀串联后接到电磁阀，电磁阀在常态下同时给门泵气缸前、后腔供气，气缸两边压力平衡，车门处于关闭状态。当使用应急阀释放门泵气缸气压后，车门能手动推开，再旋转应急阀恢复气缸前腔进气，管道内气体流速过快[6]，会导致关门速度过快。其气路图如图2所示。

图2 国内应急阀气路图

2) 改进应急阀气路。将车内、车外应急阀气路由串联改为并联，并在气回路中增加了一个应急电磁阀，此电磁阀可通过车内、车外应急按钮的进气而动作，从而控制门泵的两个电磁阀也同时动作，实现门泵气缸左右放气。应急电磁阀也可通过翘板开关电控动作，实现门泵气缸左右充气。改进后的气路区别在于：应急阀是按钮形式而不是旋转形式；应急阀气路通过电磁阀控制门泵气缸均匀进气、放气，而不是通过应急阀旋转直接进气、放气。其气电原理如图3所示(不包括3 km/h安全阀相关的虚框部分)。其中开、关门控制阀原理与图1相同。

图3 并联应急阀气电路

操作过程：当按下车内应急阀按钮，车内应急阀气路接通，单向阀[7]换向，应急电磁阀通过气控接通，气源同时给两个两位三通阀充气，阀内部换向，开始排气，此时气缸前、后腔都在排气，气缸两侧气压平衡，处于无压力状态。这时候就可以手动移动车门。

应急阀复位：与车门复位原理相同，操作过程也是按一下翘板开关，气缸恢复到初始状态；再按一下翘板开关，实现正常开门或关门。

2.3 行车过程中车内应急阀安全保护设计

其气电原理在2.2中2)的基础上，即在并联应急阀气路的进气端串联一个3 km/h安全阀，由ECU控制。如图3中的虚线框及相关部分所示。

1) 车辆在静止或车速小于等于3 km/h状态下。门控制器ECU接收到整车发送的3 km/h电源为0 V,ECU判断不发送信号给3 km/h安全阀，安全阀不动作，供给两个应急阀的气路畅通，此时可手动操作车内外应急阀。

2) 车辆车速大于3 km/h。门控制器ECU接收到整车发送的3 km/h电源为+24 V,ECU控制3 km/h安全阀动作，此时共给车内、车外应急阀的气源断开。当乘客按下应急阀按钮不会给门泵气缸放气，车门一直处于关闭锁止状态，起到行车安全保护作用。

2.4 优缺点

此气电系统的优点在于：将正常开关门气路与应急阀气路分开控制，这样应急阀回路可以根据设计要求来接通或切断，且不影响开关门回路的正常工作；左右缸体都有单独的电磁阀控制进气、排气，且进排气速度可通过电磁阀调节；门轴角度传感器开门防夹灵敏度高。

不足之处在于：气管路设计比较复杂，使用两位三通电磁阀可以电控也可气控，但是结构复杂，多为进口件；门控制器ECU采用WABCO MTS[8]产品，程序固化，可定制化程度低，更改软件程序周期长，成本较高。

3 结束语

本文主要从三个方面介绍了气动内摆门安全设计，目的在于保护乘客安全，满足客户更高的要求。