高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計(jì)

摘要：闡述了車門鎖閉裝置工作原理及車門關(guān)鎖動(dòng)作過(guò)程，并對(duì)車門鎖閉安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：高速列車;塞拉門;鎖閉;安全性設(shè)計(jì)

0 ? ?引言

高速列車的運(yùn)行速度普遍在200 km/h以上，最高可達(dá)350 km/h[1]。車門在關(guān)閉后成為車體的一部分，其安全可靠性直接影響整車的安全可靠性[2]。本文闡述了車門鎖閉裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，并對(duì)車門鎖閉安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

1 ? ?車門鎖閉裝置及其工作原理

高速列車側(cè)門（塞拉門）采用多重鎖閉的設(shè)計(jì)。車門設(shè)計(jì)有一把主鎖和兩把輔助鎖，如圖1所示，其中主鎖安裝在車門中部，提供門扇中間位置的約束;兩把輔助鎖分別安裝在車門上、下部，提供門扇上、下位置的約束，并使門扇能夠緊貼在門框上，實(shí)現(xiàn)車門的鎖閉和密封。車門上還設(shè)置有隔離鎖，用于在特殊工況下將車門置于隔離（退出服務(wù)）狀態(tài)。

1.1 ? ?主鎖工作原理

主鎖鎖閉時(shí)通過(guò)鎖叉和鎖鉤與門扇擋銷相搭接，對(duì)門扇產(chǎn)生約束，如圖2所示。主鎖鎖叉設(shè)計(jì)為棘輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)定位塊限位鎖叉倒轉(zhuǎn)，共有二級(jí)鎖閉，圖3示意了主鎖二級(jí)鎖閉的過(guò)程。

主鎖上裝有鎖到位開(kāi)關(guān)。當(dāng)主鎖鎖叉從解鎖狀態(tài)進(jìn)入一級(jí)鎖閉時(shí)，鎖到位開(kāi)關(guān)釋放，指示車門進(jìn)入鎖閉狀態(tài);當(dāng)主鎖鎖叉從一級(jí)鎖閉狀態(tài)恢復(fù)至解鎖復(fù)位狀態(tài)時(shí)，鎖到位開(kāi)關(guān)觸發(fā)，指示車門處于解鎖狀態(tài)。

1.2 ? ?輔助鎖工作原理

在車門關(guān)閉至主鎖一級(jí)鎖閉后，輔助鎖開(kāi)始執(zhí)行壓緊動(dòng)作：輔助鎖氣缸伸出并通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)鎖舌壓緊門扇，使門扇處于完全鎖閉狀態(tài)。輔助鎖上設(shè)置有輔助鎖限位開(kāi)關(guān)，輔助鎖壓緊動(dòng)作會(huì)同步觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)，輔助鎖的動(dòng)作原理如圖4所示。

1.3 ? ?隔離鎖工作原理

隔離鎖設(shè)置在門扇上，手動(dòng)操作隔離鎖可帶動(dòng)隔離插銷伸出并與固定于車體側(cè)墻上的隔離鎖擋搭接，形成機(jī)械約束，同時(shí)觸發(fā)隔離開(kāi)關(guān)，提供車門隔離信號(hào)，如圖5所示。

隔離鎖一般在車門出現(xiàn)故障時(shí)使用。隔離操作時(shí)車門必須處于主鎖二級(jí)鎖閉狀態(tài)，否則隔離插銷無(wú)法順利搭接隔離鎖擋實(shí)現(xiàn)有效隔離。車門隔離后退出服務(wù)，不再響應(yīng)開(kāi)關(guān)門指令。

2 ? ?車門關(guān)鎖過(guò)程及安全性設(shè)計(jì)

2.1 ? ?車門安全回路

車門安全回路導(dǎo)通是列車牽引的前提[3]，表示車門處于可靠鎖閉狀態(tài)。安全回路的設(shè)置體現(xiàn)了車門鎖閉的安全性設(shè)計(jì)。高速列車側(cè)門安全回路導(dǎo)通有如下3種方式：

（1）主鎖鎖到位開(kāi)關(guān)指示主鎖閉鎖，且關(guān)到位開(kāi)關(guān)指示車門關(guān)到位;

（2）隔離開(kāi)關(guān)指示車門被隔離，且關(guān)到位開(kāi)關(guān)指示車門關(guān)到位;

（3）隔離開(kāi)關(guān)指示車門被隔離，且輔助鎖到位開(kāi)關(guān)指示輔助鎖鎖閉到位。

其中方式（1）一般是通過(guò)正常電動(dòng)關(guān)門過(guò)程實(shí)現(xiàn)，車門在接收到關(guān)門指令后，執(zhí)行關(guān)門和鎖閉的過(guò)程可以通過(guò)圖6來(lái)展現(xiàn)。

方式（2）和方式（3）一般用于車門故障應(yīng)急處置，即當(dāng)車門出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)隔離鎖將車門切除，避免影響行車秩序。

從隔離鎖的設(shè)置及操作方式上可以看出，車門隔離時(shí)門扇必須處于主鎖二級(jí)鎖閉位置，保證車門隔離后門扇至少具備主鎖和隔離鎖兩處鎖閉約束，從而確保車門安全性。此時(shí)隔離開(kāi)關(guān)與關(guān)到位開(kāi)關(guān)或者輔助鎖開(kāi)關(guān)串聯(lián)建立安全回路旁路信號(hào)，使車輛具備牽引條件。

2.2 ? ?速度信號(hào)保護(hù)

車門通過(guò)輔助鎖電磁閥的得電/失電來(lái)控制輔助鎖的壓緊/釋放動(dòng)作，車門正常關(guān)閉時(shí)電磁閥得電，輔助鎖壓緊門扇。

除受門控器控制外，輔助鎖電磁閥還通過(guò)硬線接收車輛速度信號(hào)，即當(dāng)車速大于10 km/h時(shí)，無(wú)論門控器是否傳遞指令，輔助鎖電磁閥都會(huì)得電以便使輔助鎖保持在壓緊狀態(tài)。通過(guò)車輛速度信號(hào)保護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了車門鎖閉控制的冗余設(shè)計(jì)，避免了單點(diǎn)故障造成安全隱患，提升了車門的安全性。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

對(duì)車門進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式，在恰當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)建立監(jiān)控，同時(shí)考慮車門可能出現(xiàn)的異常情況保證冗余設(shè)計(jì)。本文所述高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計(jì)，對(duì)于后續(xù)的改進(jìn)優(yōu)化及故障排查具有指導(dǎo)意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王聰昌.高速列車塞拉門的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2003.

[2] 谷緒地，王宏圖，邢志勇，等.CRH3動(dòng)車組側(cè)門安全性分析[J].鐵道機(jī)車車輛，2013，33（1）：46-48.

[3] 孫景輝，樊永梅，王海芳，等.高速動(dòng)車組側(cè)門系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)[J].鐵道車輛，2013，51（6）：16-18.

收稿日期：2021-06-22

作者簡(jiǎn)介：劉欣（1990—），男，安徽宿州人，工程師，研究方向：動(dòng)車組外門系統(tǒng)。