屏蔽門樣機(jī)結(jié)構(gòu)性能型式試驗(yàn)方法研究

黃 鵬 熊煜宇

(1.寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，315010，寧波;2.寧波南車時(shí)代傳感技術(shù)有限公司，315021，寧波∥第一作者，工程師)

屏蔽門是安裝于城市軌道交通沿線地下車站站臺邊緣的一套機(jī)電一體化的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，用以提高運(yùn)營安全系數(shù)、改善乘客候車環(huán)境及節(jié)約運(yùn)營成本。屏蔽門已廣泛應(yīng)用于我國各大城市的軌道交通項(xiàng)目中。由于各城市的環(huán)境狀況不同，對屏蔽門的結(jié)構(gòu)、功能、壽命等也會產(chǎn)生不同的影響，因此，需要通過屏蔽門樣機(jī)的一系列型式試驗(yàn)，來檢驗(yàn)屏蔽門的最初設(shè)計(jì)、材料選型、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試等能否滿足有關(guān)技術(shù)文件要求。同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行屏蔽門的優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成大批量生產(chǎn)前的摸底工作。

1 屏蔽門樣機(jī)

用于做型式試驗(yàn)的屏蔽門樣機(jī)應(yīng)為一完整的門，其本體結(jié)構(gòu)模塊單元，不僅要能夠進(jìn)行基本操作、控制、監(jiān)控、報(bào)警及安全防護(hù)等，而且還要能夠進(jìn)行與外部接口的模擬仿真和裝置調(diào)試。屏蔽門樣機(jī)部件主要包括:滑動門(ASD)、固定門(FIX)、應(yīng)急門(EED)、門檻、立柱、伸縮裝置、絕緣件、頂箱前后蓋板、門機(jī)傳動機(jī)構(gòu)(含驅(qū)動電機(jī)、傳動裝置、鎖緊裝置及相關(guān)設(shè)備)、門控單元(DCU)、單元控制器(PEDC)、就地控制盤(PSL)、就地控制盒(LCB)、配電裝置、控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件、模擬信號系統(tǒng)裝置(SIG)、模擬綜合后備盤裝置(IBP)、模擬主控系統(tǒng)裝置(MCS)及電纜線等。屏蔽門樣機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 屏蔽門樣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 屏蔽門機(jī)械結(jié)構(gòu)性能型式試驗(yàn)方法

2.1 密封試驗(yàn)

密封試驗(yàn)室是對屏蔽門進(jìn)行空氣滲透性和風(fēng)抗力試驗(yàn)，以保證在所有的操作條件下空氣滲漏不會引起明顯的氣流或嘯聲并達(dá)到規(guī)定的要求。在站臺側(cè)壓力(P1)與軌道側(cè)壓力(P2)差為10 Pa時(shí)，通過聽覺，試驗(yàn)由于空氣泄漏而產(chǎn)生的噪聲;通過流量計(jì)，試驗(yàn)空氣的泄漏量，判定屏蔽門樣機(jī)的漏風(fēng)量是否不超過10 m3/(m2·h);借助燈光，通過目測，判斷有無光線透過。密封試驗(yàn)示意圖如圖2所示。

圖2 密封試驗(yàn)示意圖

2.2 結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

對屏蔽門樣機(jī)施加風(fēng)壓載荷1 200 Pa，在樣機(jī)距站臺裝飾面1.125 m處施加乘客擠壓載荷1 500 N/m，在屏蔽門樣機(jī)的最危險(xiǎn)點(diǎn)(距站臺裝飾面1.125 m處)施加乘客沖擊載荷2 800 N(作用面積100 mm×100 mm，作用時(shí)間0.08 s)，試驗(yàn)過后檢查屏蔽門樣機(jī)是否出現(xiàn)永久性的結(jié)構(gòu)變形、是否出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞，以及是否出現(xiàn)影響其功能的故障等。通過結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，判定屏蔽門樣機(jī)任何一點(diǎn)向軌道側(cè)的最大變形量是否不超過15 mm。結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)時(shí)乘客擠壓載荷、沖擊載荷施加部位如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)加壓點(diǎn)示意圖

2.3 噪聲試驗(yàn)

將屏蔽門樣機(jī)頂箱蓋板關(guān)閉。在站臺側(cè)，距離屏蔽門樣機(jī)1 m、離地面1.5 m處，通過聲極計(jì)測量屏蔽門開門、關(guān)門運(yùn)行時(shí)的噪聲，判定其噪聲值≤70 dB(A)。噪聲試驗(yàn)示意圖如圖4所示。

圖4 噪聲試驗(yàn)示意圖

2.4 滑動門動能試驗(yàn)

檢測滑動門在關(guān)門期間的最大動能(不超過10 J/扇門)和從開始關(guān)門至最后100 mm時(shí)的動能(不超過1 J/扇門)。試驗(yàn)方法是，測定滑動門的質(zhì)量、測定滑動門的運(yùn)行速度或記錄滑動門運(yùn)行速度曲線，并利用公式E=mv2/2(m為一扇滑動門的質(zhì)量，v為滑動門關(guān)門時(shí)的最大運(yùn)行速度)計(jì)算滑動門最大動能。測定5次滑動門運(yùn)行速度，并取其算術(shù)平均值?；瑒娱T運(yùn)行速度測定所需計(jì)量器具與儀器設(shè)備為:水平儀，位移、速度、加速度綜合測試儀(或其它等效的速度測試儀器或裝置)?；瑒娱T質(zhì)量的測定計(jì)量器具為電子秤，其量程為0～100 kg，分辨率為 0.01 kg。

2.5 速度曲線試驗(yàn)

拉繩式測速發(fā)電機(jī)安裝在滑動門上，其測量線與滑動門一起做平移運(yùn)動。測速發(fā)電機(jī)將測量線的運(yùn)動速度轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過示波器顯示電壓波形，并通過示波器接口將波形傳給計(jì)算機(jī)(傳感器輸出的電壓值與屏蔽門速度成一定比例)，進(jìn)而得到屏蔽門運(yùn)行速度曲線。速度曲線試驗(yàn)示意圖如圖5所示。

圖5 速度曲線試驗(yàn)示意圖

2.6 加速壽命試驗(yàn)

在屏蔽門加速壽命試驗(yàn)中，屏蔽門的開關(guān)門循環(huán)運(yùn)動次數(shù)為100萬次，試驗(yàn)強(qiáng)度為每分鐘不小于4個(gè)周期(每開關(guān)1次為1個(gè)周期)。屏蔽門樣機(jī)的DCU、中央控制盤、相關(guān)電源裝置等必須一起進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)。合格的判定依據(jù)是，在試驗(yàn)過程中屏蔽門樣機(jī)沒有出現(xiàn)重大故障。如果屏蔽門樣機(jī)出現(xiàn)重大故障，100萬次壽命試驗(yàn)就需重新從零開始計(jì)數(shù)。屏蔽門樣機(jī)出現(xiàn)的重大故障包括:

(1)重要部件出現(xiàn)無法恢復(fù)的故障:開關(guān)門動作不能完成;驅(qū)動及傳動裝置損壞;滑動門出現(xiàn)嚴(yán)重變形，導(dǎo)致運(yùn)行曲線或其它參數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求;門控器的監(jiān)視裝置損壞，無法顯示屏蔽門的狀態(tài)信息。

(2)出現(xiàn)無法恢復(fù)的系統(tǒng)性故障:因中央控制盤設(shè)計(jì)缺陷而造成的停機(jī)、燒毀，與設(shè)計(jì)要求的性能有重大差異;因系統(tǒng)內(nèi)重要部件的硬件或軟件的可靠性而引起的不可恢復(fù)的故障;由于設(shè)計(jì)缺陷或重要損壞使得系統(tǒng)無法執(zhí)行重要命令;由于設(shè)計(jì)缺陷使得系統(tǒng)重要狀態(tài)信息無法通過硬線回路傳輸。

在試驗(yàn)過程中，如果屏蔽門樣機(jī)出現(xiàn)一般性故障，在排除故障后，100萬次壽命試驗(yàn)從排除故障前的計(jì)數(shù)繼續(xù)開始。一般性故障包括:一般性的部件損壞;非重要性部件損壞;設(shè)計(jì)壽命不超過5年的易損部件的損壞;由于屏蔽門之外的因素(包括其它系統(tǒng)的模擬接口)、裝配原因或人為損壞而出現(xiàn)的故障。

2.7 關(guān)門力試驗(yàn)

關(guān)門力的合格標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)門力≤150 N。關(guān)門力試驗(yàn)示意圖如圖6所示。先安裝好屏蔽門樣機(jī)，使其能按要求正常運(yùn)行;調(diào)整好開門時(shí)間和關(guān)門時(shí)間;將滑動門打開，推/拉力測量儀放置在圖示位置準(zhǔn)備工作;在滑動門關(guān)閉行程超過三分之一的范圍時(shí)，通過推/拉力測量儀測量滑動門關(guān)閉時(shí)使門停止所需的力，檢測阻止關(guān)門力是否滿足低于150 N的要求。

2.8 手動解鎖及關(guān)門試驗(yàn)

安裝好屏蔽門樣機(jī)，在滑動門關(guān)閉狀態(tài)下，分別通過站臺側(cè)手動解鎖鑰匙以及軌道側(cè)手動解鎖把手進(jìn)行滑動門手動解鎖，觀察解鎖是否靈活可靠。在屏蔽門正常運(yùn)行狀態(tài)下，滑動門關(guān)閉時(shí)，觀察門頭鎖能否可靠鎖閉;滑動門將打開時(shí)，門頭鎖能否可靠解鎖。

圖6 關(guān)門力試驗(yàn)示意圖

2.9 開/關(guān)門時(shí)間試驗(yàn)

測量開/關(guān)門時(shí)間有如下兩種方法:

(1)一般的方法是在屏蔽門樣機(jī)的正常運(yùn)行過程中，用秒表測量其開/關(guān)門時(shí)間是否在其設(shè)計(jì)的開/關(guān)門時(shí)間區(qū)域內(nèi)。

(2)精確的方法是與速度曲線試驗(yàn)一并進(jìn)行，從測得的速度曲線上讀得開/關(guān)門時(shí)間。當(dāng)對測量值有爭議時(shí)，應(yīng)采用該方法。

2.10 手動開門力試驗(yàn)

安裝好屏蔽門樣機(jī)，使其能正常運(yùn)行;調(diào)整好開門時(shí)間和關(guān)門時(shí)間后將電源切除，試驗(yàn)手動開門力。手動開門力試驗(yàn)包括:

(1)滑動門解鎖力測量:用推/拉力測量儀的拉力測量側(cè)測量，測量從軌道側(cè)通過門把手解鎖所需的力，其測量結(jié)果應(yīng)≤67 N。注意要使推/拉力測量儀的用力方向和門把手解鎖的用力方向一致。

(2)應(yīng)急門解鎖力的測量:用推/拉力測量儀的推力測量側(cè)測量，測量從軌道側(cè)通過推壓開門推桿解鎖所需要的力，其測量結(jié)果應(yīng)不大于67 N。

(3)手動將滑動門從關(guān)閉位打開所需力的測量:在右扇滑動門左側(cè)豎框中間位置的邊緣(從站臺側(cè)看)，用推/拉力測量儀的拉力測量側(cè)測量，將滑動門從關(guān)閉位拉開，記錄推/拉力測量儀讀數(shù)，其測量結(jié)果應(yīng)不大于133 N。

(4)手動將滑動門推開到設(shè)計(jì)凈開度所需力的測量:在右扇滑動門左側(cè)豎框中間位置的邊緣(從站臺側(cè)看)，將滑動門移動后，用推/拉力測量儀的推力側(cè)測量，將滑動門推開到設(shè)計(jì)凈開度，記錄推/拉力測量儀讀數(shù)，其測量結(jié)果應(yīng)不大于67 N。

(5)將應(yīng)急門從關(guān)閉位推開所需力的測量:在軌道側(cè)，用推/拉力測量儀將應(yīng)急門從關(guān)閉位推開，記錄推/拉力測量儀讀數(shù)，其測量結(jié)果應(yīng)不大于133 N。

(6)將應(yīng)急門推開到設(shè)計(jì)凈開度所需力的測量:在軌道側(cè)，用推/拉力測量儀將應(yīng)急門推開到設(shè)計(jì)凈開度，記錄推/拉力測量儀讀數(shù)，其測量結(jié)果應(yīng)不大于67 N。

對于(3)～(6)項(xiàng)測量，在試驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)平穩(wěn)地施加推力或拉力，避免操作慣性力對試驗(yàn)的準(zhǔn)確性造成不良影響。

2.11 障礙物試驗(yàn)

障礙物試驗(yàn)包括關(guān)門障礙物試驗(yàn)和最小障礙物試驗(yàn)兩種。

(1)關(guān)門障礙物試驗(yàn):在滑動門關(guān)門行程中設(shè)置障礙物，當(dāng)滑動門接觸到障礙物后，門將立刻停止關(guān)閉運(yùn)動，并慢速開門到500 mm(0～500 mm可調(diào))的位置(此時(shí)，門處于自由狀態(tài));停頓2 s(0～10 s可調(diào))后，門重新關(guān)閉并接觸到障礙物;再次執(zhí)行上述程序，依次重復(fù)三次若障礙物仍存在，則關(guān)門故障報(bào)警信號送入中央接口盤;然后，人工清除障礙物并將門關(guān)至鎖緊狀態(tài)，解除報(bào)警信號，提供全閉保持力，門狀態(tài)指示燈滅。

(2)最小障礙物試驗(yàn):最小障礙物試驗(yàn)示意圖如圖7所示。在滑動門關(guān)門行程中設(shè)置障礙物(試驗(yàn)棒φ5 mm)，探測過程同“關(guān)門障礙物試驗(yàn)”。關(guān)門障礙物試驗(yàn)系統(tǒng)流程圖如圖8所示。

圖7 最小障礙物試驗(yàn)示意圖

圖8 關(guān)門障礙物試驗(yàn)系統(tǒng)流程圖

3 結(jié)語

屏蔽門樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能型式試驗(yàn)完成后，對照試驗(yàn)結(jié)果，可以對設(shè)計(jì)上存在的問題或不足及時(shí)進(jìn)行修改。必要時(shí)可重新進(jìn)行試驗(yàn)。記錄好屏蔽門樣機(jī)符合產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能等方面的數(shù)據(jù)，批量生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格按照樣機(jī)要求進(jìn)行生產(chǎn)。屏蔽門樣機(jī)型式試驗(yàn)，能夠?yàn)槠帘伍T工程實(shí)踐提供及時(shí)、準(zhǔn)確、豐富的數(shù)據(jù)信息及技術(shù)支持。

［1］陳韶章.地下鐵道站臺屏蔽門系統(tǒng) ［M］.北京:科學(xué)出版社，2005.

［2］GB/T 15227—2007建筑幕墻氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測方法［S］.

［3］CJ/T 236—2006城市軌道交通站臺屏蔽門［S］.

［4］夏美霞，鄧協(xié)和，孫斌，等.城市軌道交通站臺屏蔽門最大動能及其測試方法的商榷［J］.城市軌道交通研究，2010(8):20.