無(wú)錫地鐵1號(hào)線車(chē)門(mén)未經(jīng)允許離開(kāi)關(guān)門(mén)位置的分析與預(yù)防

楊欣 潘炯

摘要：地鐵車(chē)輛客室車(chē)門(mén)是地鐵車(chē)輛的重要部件，其穩(wěn)定性和安全性將直接影響地鐵車(chē)輛的運(yùn)行性能。在車(chē)門(mén)所有故障中，車(chē)門(mén)LS型門(mén)鎖位置故障常見(jiàn)易發(fā)，故障時(shí)刻關(guān)系車(chē)門(mén)的安全性，而其中門(mén)鎖撞塊回彈更是近來(lái)頻發(fā)的故障，需重點(diǎn)對(duì)易引起車(chē)門(mén)撞塊回彈的絲桿及關(guān)門(mén)曲線進(jìn)行分析與預(yù)防。

關(guān)鍵詞：車(chē)門(mén);絲桿;曲線;預(yù)防

地鐵車(chē)輛車(chē)門(mén)與乘客的生命安全息息相關(guān)。在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，車(chē)門(mén)必須可靠地關(guān)閉以防止車(chē)門(mén)異常打開(kāi)，出現(xiàn)乘客跌落現(xiàn)象;同時(shí)，在車(chē)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中，也必須防止車(chē)門(mén)夾人或夾物而司機(jī)不知卻啟動(dòng)車(chē)輛。而車(chē)門(mén)門(mén)鎖是防止上述現(xiàn)象發(fā)生的重要一環(huán)，因此車(chē)門(mén)門(mén)鎖的穩(wěn)定性顯得格外重要，所以針對(duì)車(chē)門(mén)門(mén)鎖的故障特別是近來(lái)頻發(fā)的門(mén)鎖螺母反轉(zhuǎn)撞塊回彈的故障急需進(jìn)行分析與解決。

1?車(chē)門(mén)傳動(dòng)與鎖閉工作原理

無(wú)錫地鐵1號(hào)線客室車(chē)門(mén)的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)帶減速箱的電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿（對(duì)于雙頁(yè)門(mén)，絲桿一半是右旋的，一半是左旋的）來(lái)實(shí)現(xiàn)。攜帶門(mén)架通過(guò)鉸鏈機(jī)構(gòu)與螺母相連接，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)絲桿螺母運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母帶動(dòng)攜門(mén)架運(yùn)動(dòng)，從而攜門(mén)架帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)動(dòng)。

門(mén)鎖裝置集成在絲桿螺母中，在絲桿的關(guān)門(mén)位置螺旋槽的導(dǎo)程逐漸變化為零——槽與絲桿軸線垂直（如圖1所示）。車(chē)門(mén)鎖閉采用機(jī)械方法，傳動(dòng)螺母上的滾動(dòng)銷(xiāo)在絲桿的螺旋槽中滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)銷(xiāo)到達(dá)與絲桿軸線垂直的槽部分時(shí)，螺母就被自鎖，從而完成車(chē)門(mén)鎖閉。

當(dāng)車(chē)門(mén)鎖閉時(shí)傳動(dòng)螺母順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺母撞塊觸碰鎖到位開(kāi)關(guān)S1行程開(kāi)關(guān)滾輪，滾輪與碰珠接觸斷開(kāi)，車(chē)門(mén)鎖閉，并向列車(chē)控制系統(tǒng)發(fā)出車(chē)門(mén)鎖閉的信息。

2?門(mén)鎖螺母撞塊回彈故障的分析與處理

依靠絲桿螺母撞塊來(lái)觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)傳遞車(chē)門(mén)鎖閉信息，則螺母撞塊的位置、結(jié)構(gòu)、安裝都會(huì)影響行程開(kāi)關(guān)的觸發(fā)可靠性與穩(wěn)定性。在無(wú)錫地鐵1號(hào)線正線運(yùn)營(yíng)期間多次出現(xiàn)由于螺母撞塊觸碰行程開(kāi)關(guān)滾輪不可靠而引起的車(chē)門(mén)未經(jīng)許可離開(kāi)關(guān)門(mén)位置故障。此故障會(huì)在站臺(tái)關(guān)門(mén)時(shí)出現(xiàn)閃紅，也會(huì)在車(chē)輛行駛過(guò)程中出現(xiàn)導(dǎo)致緊制，原因多為電動(dòng)關(guān)門(mén)到位螺母反轉(zhuǎn)角度過(guò)大，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)釋放后再次跳變，引起車(chē)門(mén)鎖閉不可靠。

由于客室車(chē)門(mén)關(guān)門(mén)邏輯順序是先關(guān)后鎖，在關(guān)門(mén)鎖閉過(guò)程中，S4關(guān)到位行程開(kāi)關(guān)先觸發(fā)后，S1鎖到位行程開(kāi)關(guān)再觸發(fā)。因此，在行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)一樣的情況下，左右兩邊絲桿螺母撞塊結(jié)構(gòu)有區(qū)別。圖2所示為觸發(fā)S4行程開(kāi)關(guān)螺母撞塊，撞塊觸碰滾輪面是一平面，圖3所示為觸發(fā)S1行程開(kāi)關(guān)螺母撞塊，撞塊觸碰滾輪面是一階梯面。

在正常車(chē)門(mén)鎖閉過(guò)程中，絲桿螺母階梯型撞塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，圖3中螺母撞塊平面3不與滾輪接觸，斜坡面2是平面1觸碰S1行程開(kāi)關(guān)滾輪之前的過(guò)渡，平面1是直接接觸S1行程開(kāi)關(guān)滾輪的面，當(dāng)車(chē)門(mén)處于鎖到位狀態(tài)，螺母撞塊與滾輪接觸的位置應(yīng)為平面1的中間部位，而若接觸位置在平面1與平面2的連接處時(shí)，則滾輪容易從平面1滑經(jīng)過(guò)斜坡面2滑至平面3，在此滑落過(guò)程中撞塊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（即撞塊回彈）導(dǎo)致碰珠與滾輪間隙小，安全互鎖回路斷開(kāi)，則報(bào)故障XX門(mén)未經(jīng)允許離開(kāi)關(guān)到位或鎖到位位置。

3?門(mén)鎖螺母撞塊回彈故障預(yù)防措施

通過(guò)對(duì)出現(xiàn)螺母撞塊回彈的車(chē)門(mén)進(jìn)行分析時(shí)，主要有兩種原因：1.車(chē)門(mén)絲桿鎖閉段出現(xiàn)磨損，螺母滾動(dòng)銷(xiāo)在鎖閉位置時(shí)不能完全嚙合，在車(chē)門(mén)鎖閉瞬間螺母滾動(dòng)銷(xiāo)退出鎖閉位置引起螺母反轉(zhuǎn)撞塊回彈。2.?電動(dòng)關(guān)門(mén)到位后螺母反轉(zhuǎn)撞塊回彈原因?yàn)殡妱?dòng)關(guān)門(mén)到位附近速度過(guò)快、動(dòng)能過(guò)大，在關(guān)閉到位后動(dòng)能釋放導(dǎo)致螺母反轉(zhuǎn)。

3.1?絲桿修銼及預(yù)防性更換

根據(jù)車(chē)門(mén)系統(tǒng)的傳動(dòng)和鎖閉原理可知，傳動(dòng)和鎖閉運(yùn)動(dòng)副由滾動(dòng)銷(xiāo)和絲桿螺旋槽構(gòu)成，絲桿正反轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與螺母組件連接的滾動(dòng)銷(xiāo)左右平移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)絲桿鎖閉段進(jìn)行檢查，對(duì)絲桿翻邊嚴(yán)重的做了修銼處理，修銼的原則是平行修銼鎖閉槽，斜向45°方向修銼絲桿鎖閉槽表面倒角。另利用絲桿鎖閉段磨損工裝對(duì)絲桿鎖閉段磨損情況進(jìn)行普查，對(duì)于同側(cè)兩個(gè)鎖閉槽（一根絲桿上左右兩側(cè)各兩個(gè)鎖閉槽）出現(xiàn)異常情況的進(jìn)行預(yù)防性更換。

對(duì)絲桿鎖閉段異常情況普查及處理是對(duì)前期修銼導(dǎo)致異常的糾正和預(yù)防。

3.2?調(diào)整密封尺寸

另在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此類(lèi)故障車(chē)門(mén)手動(dòng)關(guān)門(mén)特別困難，這也跟壓輪壓緊程度、關(guān)門(mén)施加力的大小和方式相關(guān)，在更換過(guò)絲桿螺母組件之后，門(mén)扇狀態(tài)發(fā)生變化，手動(dòng)關(guān)門(mén)情況得到改善。手動(dòng)關(guān)門(mén)時(shí)，盡量避免慣性關(guān)門(mén)和大力關(guān)門(mén)，慣性關(guān)門(mén)時(shí)快速拉門(mén)到中間或者接近關(guān)門(mén)到位位置，然后松手，依靠車(chē)門(mén)自身運(yùn)動(dòng)慣性來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)。車(chē)門(mén)接近關(guān)門(mén)到位時(shí)，護(hù)指膠條和周邊密封膠條先接觸并壓縮產(chǎn)生反彈力，如果快速大力或者慣性關(guān)門(mén)，則螺母滾動(dòng)銷(xiāo)還未進(jìn)入鎖閉段就會(huì)被快速壓縮的膠條反彈開(kāi)。

在車(chē)門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程中，開(kāi)關(guān)門(mén)阻力不超過(guò)150N，其作用在絲桿螺旋槽的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于絲桿屈服強(qiáng)度，因此絲桿正常導(dǎo)程段不會(huì)出現(xiàn)翻邊磨損現(xiàn)象。而在鎖閉到位后，由于護(hù)指膠條、周邊密封膠條以及壓輪的設(shè)置，會(huì)使得絲桿的鎖閉段承受因保證車(chē)門(mén)密封性能而施加的額外載荷，并且這部分額外的載荷最高是正常開(kāi)關(guān)門(mén)力的25倍，因此絲桿鎖閉段的磨損跟密封膠條尺寸和壓輪壓緊程度直接相關(guān)，調(diào)整密封尺寸可以大幅度改善絲桿鎖閉段受力狀況。

從圖4中可以看出，當(dāng)把密封尺寸適當(dāng)調(diào)整后，護(hù)指膠條和周邊密封膠條的壓縮量同時(shí)減少，膠條的壓縮反彈力減少，絲桿鎖閉段受力減少。

再根據(jù)壓輪的工作原理可知，門(mén)扇關(guān)閉到位的尺寸越小，壓輪的壓緊力越大，這是門(mén)扇V型決定的，在把門(mén)扇向外微調(diào)一定的距離后，壓輪的壓緊力適當(dāng)?shù)囊驳玫浇档?，因此絲桿鎖閉段的綜合受力就會(huì)大幅度減少。在其他安裝尺寸不變的情況下，適度（在保證密封性能的前提下）的增大密封尺寸，可以直接而有效的降低鎖閉到位絲桿鎖閉段的受力，從而達(dá)到糾正和預(yù)防絲桿鎖閉段異常磨損現(xiàn)象。

3.3?控制程序優(yōu)化

優(yōu)化關(guān)門(mén)曲線，適當(dāng)降低關(guān)門(mén)到位速度，并且采用降階模式來(lái)逐步釋放關(guān)門(mén)到位時(shí)的動(dòng)能以最大限度的避免車(chē)門(mén)關(guān)閉到位后螺母反轉(zhuǎn)。如圖5所示，紫色曲線為優(yōu)化后的關(guān)門(mén)運(yùn)動(dòng)曲線，橙色曲線為優(yōu)化前的關(guān)門(mén)運(yùn)動(dòng)曲線。通過(guò)控制程序優(yōu)化關(guān)到位附近電機(jī)速度，關(guān)門(mén)鎖閉速度有明顯的緩沖，大大降低了出現(xiàn)螺母反轉(zhuǎn)的情況。

4?結(jié)語(yǔ)

目前，按照上述絲桿預(yù)防性普查更換、調(diào)節(jié)車(chē)門(mén)密封尺寸、壓輪位置等維修方式及關(guān)門(mén)曲線優(yōu)化已大大降低車(chē)門(mén)門(mén)鎖螺母撞塊回彈故障，但并不能完全避免，后續(xù)將繼續(xù)對(duì)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)進(jìn)行研究，探索完全解決門(mén)鎖螺母撞塊回彈故障的檢修方式或技改措施，提高車(chē)門(mén)鎖閉的穩(wěn)定性，降低車(chē)門(mén)故障率，確保車(chē)門(mén)狀態(tài)良好，保證車(chē)輛運(yùn)營(yíng)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘憶寧，夏軍.地鐵車(chē)輛車(chē)門(mén)系統(tǒng)的FMECA分析研究[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2013.

[2]劉愛(ài)明.軌道車(chē)輛門(mén)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)的研究與運(yùn)用?[J].南京理工大學(xué)，2008.

[3]吳海超，吳宇飛.地鐵車(chē)輛門(mén)鎖位置行程開(kāi)關(guān)的故障剖析[J].城市軌道交通，2011.

[4]夏軍.?地鐵車(chē)門(mén)系統(tǒng)模式可靠性分析[J].組合機(jī)床和自動(dòng)化加工技術(shù)，2014.

作者簡(jiǎn)介：楊欣（1988—??）：男，漢族，江蘇宜興人，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榈罔F機(jī)械系統(tǒng);潘炯（1986—??），男，漢族，湖南常德人，工程師，本科，研究方向?yàn)榈罔F機(jī)械系統(tǒng)。