车门_车门系统
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摘 要：介绍塞拉门系统在广州地铁四号线车辆上的应用及其特点, 分析四号线车辆运营初期塞拉门系统存在的一些常见故障, 并有针对性地提出相应的解决方案。关键词：地铁车辆;塞拉门系统;特点;故障分析 0 引言
塞拉门是地铁和轻轨列车普遍采用的一种车门系统, 与传统的内藏式车门和外挂式车门相比较, 塞拉门系统具有如下优点: 1)具有良好的密封性能, 对传入客室内噪声有较好的屏蔽作用, 同时可降低客室空调的能耗;2)由于车门在关闭状态时, 门页外表面与车体侧墙成同一平面, 有利于列车在高速运行时减小空气的阻力;3)可靠性高, 控制智能化;4)使列车外观平滑, 整体和谐美观。
广州地铁四号线车辆的微动塞拉门系统是由丝杆螺母传动的电动电控车门, 具有可靠性高、结构紧凑、重量轻、维护性好、使用寿命长等优点。下面将针对本塞拉门系统的原理与结构、控制与功能方面的一些特点进行介绍, 同时对其在运营初期存在的故障进行分析。1 门系统的工作原理及结构特点 1.1 门系统的组成与工作原理
车门系统由驱动电机、传动装置、承载导向装置、锁闭装置、操作装置和门控器等组成。门机构通过门顶的一个吊架被安装在车体的侧墙上, 车门的机械结构如图 1所示。车门的左、右门页与携门架进行连接, 携门架通过滚珠直线轴承在长导柱上滑动, 进而通过长导柱传递开关门的力以及将门扇和携门架自身的重量传递给长导柱。同时, 携门架通过丝杆上的螺母与门的传动装置连接起来, 由丝杆的转动, 带动车门的运动。
在门的运动中, 除了长短导柱起运动导向作用外, 门机构中还设有上、下滑道。上滑道安装在门顶, 携门架上有一个滚轮在滑道上滚动;下滑道安装在门页上, 一个安装在车体结构上的滚轮摆臂装置沿滑道运动。两者也起着运动导向的作用。
车门的手动解锁装置通过钢丝绳与电机制动闸相连接, 操作解锁装置后, 使制动闸盘的啮合的齿分开, 当列车停止后即可手动打开车门。运营初期操作解锁装置列车停止后车门将自动打开, 考虑到四号线为第三轨供电方式, 自动开门后, 乘客有可能会被挤落到隧道内造成事故, 给运营安全带来隐患, 所以与厂商协商后, 通过更改门控系统的软件后, 使操作解锁装置后车门需要手动才能打开。
门的运动由电子门控器控制, 电机驱动。如图 1 所示, 电机通过锁闭装置与丝杆螺母副连接, 丝杆上的螺母通过铰链与携门架相连。为了提供门页的摆动和平移运动, 门页与携门架相连;同时, 携门架在纵向长导柱上滑动。长导柱连接在 3 个挂架上, 每端各一个, 中间再放一个。这 3 个挂架在短导柱上运动, 同时短导柱安装在承载支架上。携门架和挂架内安装有直线轴承, 以确保机构运动平稳。门页在摆动和平移运动过程中的控制, 由导向滚轮和上下导轨组成的系统完成。门页从完全关闭状态开始运动, 电机带动丝杆螺母副, 引起携门架、长导柱、挂架、下滚轮导向部件中的转臂动作, 并最终使得门页在导向系统的引导下向外做摆出运动。在达到完全摆出状态后, 导向系统控制门扇的直线平移, 使门页平行于车辆侧面运动。在平移过程中, 携门架使门页沿着长导柱自由滑动, 直到门页达到完全打开状态。这样就实现了车门在 x,y 方向上的运动, 完成塞拉动作。
1.2 塞拉门系统的结构特点
四号线塞拉门系统的结构特点可以概括为以下几个方面: 1)门页由 4 点进行位置定位, 分别是平衡轮、携门架、下滚轮摆臂和挡销, 通过这 4 点, 当门处于关闭位置时,门页从 4 个位置被压紧, 即使门上承受较大的向外的力的作用下, 门页也不会发生变形和脱落。
2)长短导柱, 协助完成了车门的开关是的摆动和平移运动, 承受门机构的重量, 保证了车门在打开和关闭的过程中, 门页始终与车体的侧墙平行。
一号线
一号线车辆为八字形结构,列车以黄色为主色调，车体两边各有一条红色的饰带，象征着广州地下卧着几条巨龙，给广州带来繁荣与昌盛。
一号线列车总长约140m，列车高3.8m，宽3m，每列车有48个座椅，每个座椅最多可座7人。在超员载荷可座2592人。
一号线车门系统采用的是电控气动车门，通过相关的继电器和电磁阀控制车门风缸，车门风缸驱动门页进行开和关。同时，采用了相关的保护措施，当车门夹人或夹物后，列车将无法启动，直到司机重开一次门，让被夹人离开后或将被夹物清除后才能动车，以防止夹人夹物行车，保证乘客安全。
一号线每个单元车设有两个车顶单元式空调机组，整列车共有12个空调机组。空调系统是由独立的控制单元控制运行，具有制冷、通风和紧急通风等功能，客室内的温度设定值是可调节的，调节范围为19-27℃，一般情况下客室温度设定值为自动。此外在车顶空调单元及客室内都分布有温度传感器，用以实时检测客室内的温度，空调系统将根据室内外温差自动调节客室温度，让乘客始终保持舒适的感觉。
一号线的广播系统包括：司机室对客室广播、运营控制中心对客室内部广播、自动报站和司机室与司机室对讲。当列车从站台出发后经过轨道特定位置，将会自动触发相应的广播，让乘客了解到站信息，以及地铁站周边的建筑设施、旅游景点等。
二号线
二号线列车外型为“鼓形”结构，而非一号线的“八字”型结构，列车以香槟色为主色调，车体两边各有一条黄色的饰带，车体和车头设计为流线型，更加体现了现代列车的造型特点，与一号线列车相比，二号线列车外玻璃窗加宽，使列车的整体美观性进一步增强。在每节车厢的两侧各有４个长座椅，纵向靠墙布置，座椅表面采用压网纹的不锈钢制成。在车厢内还设置了横向拉杆并加装拉环，车厢内墙面与天花板以白色调为主，使列车内显得清爽淡雅。
二号线列车总长约140m，列车高3.8m，宽3m，每列车有48个座椅，每个座椅最多可座7人。在超员载荷可座2592人。
二号线采用了目前世界上比较先进的电动车门，采用微处理器控制，电动机驱动。车门具有障碍物探测功能，即当车门夹人夹物后会自动弹开一段距离，以供人或物离开，然后再关闭。另外二号线车门在客室内部都设置有紧急解锁装置，以供乘客在紧急情况下使用。二号线每个单元车设有两个车顶单元式空调机组，整列车共有12个空调机组。空调系统是由独立的控制单元控制运行，具有制冷、通风和紧急通风等功能，客室内的温度设定值是可调节的，调节范围为19-27℃，一般情况下客室温度设定值为自动。此外在车顶空调单元及客室内都分布有温度传感器，用以实时检测客室内的温度，空调系统将根据室内外温差自动调节客室温度，让乘客始终保持舒适的感觉。
二号线的广播系统包括：司机室对客室广播、运营控制中心对客 室内部广播、自动报站和司机室与司机室对讲。当列车从站台出发后经过轨道特定位置，将会自动触发相应的广播，让乘客了解到站信息，以及地铁站周边的建筑设施、旅游景点等。与一号线相比二号线车辆客室内两端还设有两个乘客信息显示屏，显示下一站到站信息，以提醒乘客到站下车。
三号线
广州地铁三号线新车是SIMENS公司和中国南车集团株洲电力机车有限公司合作制造的，是中国首列120公里时速的最快地铁列车。
与一二号线列车相比，三号线列车“身材”稍显苗条，外形漂亮：三号线车辆为B型车（一二号线为A型），车身宽2.8米，长19.98米，流线型外观，列车以彩虹色为主色调，车体两边各有一条鲜艳的橙色饰带，列车的外玻璃窗宽阔通透，现代感十足。每节车厢的两侧各有3个长座椅和1个短座椅，纵向靠墙布置，座椅表面采用压纹的不锈钢制成。车厢内墙面与天花板以白色调为主，使列车内显得清爽淡雅。运营初期采用三节编组列车（一二号线为六节编组），三节编组列车长约60米，载客量满载为675人，超载时可达941人。未来，根据客流量的需求，还可让它“长高”（将两列三节编组的列车对接），以满足远期的运营要求。最高运行速度可以达到120公里/小时。惊人的速度，是全国轨道交通列车的领跑冠军。
另外三号线列车每节客车车厢内设置有6个LCD可视频显示屏，放高质量的视频图像和对图解图像进行显示（无设置声音），既可播放社会公共信息，增加乘客乘车时的舒适度，又不会对列车上的报站声产生干扰；另外在每节车厢内的8个车门上方均设置有闪灯式车站地图报站装置，用于显示车辆运行方向、换乘信息及站名显示，为乘客提供更加清晰明了的乘车指引。
除了以上乘客可明显感觉到的特点外，三号线列车还有另外几个特点：车体结构采用大端面挤压铝型材全焊接结构，每节车每侧设置4套塞拉门（一号线为5套气动内藏门、二号线为电动外挂门）；牵引系统采用矢量控制，列车牵引及其控制为基于转向架控制；空气制动作为基础制动，为盘形制动器的微机控制制动系统；列车具有全自动驾驶功能；配备自动控制系统(ATC)，包括：列车自动驾驶(ATO)、列车自动保护(ATP)，自动折返；列车总线控制系统可将车辆状态与故障自诊断信息通过车载的无线设备传输给位于车辆段的检修中心，从而实现在线维修。
四号线
广州轨道交通四号线首列车由日本川崎公司与南车集团四方机车车辆股份有限公司合作制造。
广州地铁四号线车辆的车型为L型，采用四节编组列车，四节编组列车长约71米、宽2.8米，车体侧面为鼓形结构，最高运行速度为90公里/小时。车体结构采用大端面挤压铝型材全焊接结构，地板、车顶、侧墙、端墙采用隔热和隔音材料，每节车每侧设置三套塞拉门。
列车以浅白色为主色调，车体两边各有一条鲜艳的玫瑰红饰带，列车的外玻璃窗宽阔通透，现代感十足。每节车厢的两侧各有2个长座椅，2个短座椅，纵向靠墙布置，座椅表面采用压纹的不锈钢制成。车厢内墙面与天花板以月白色调为主，使列车内显得清爽优雅。
因四号线线路坡度达55‰（一、二号线均小于33‰），客观条件要求四号线列车必须要有超强的爬坡能力，而通用的旋转电机是无法胜任的。广州地铁大胆采用在国际地铁界已有成熟经验，但在我国还是一片空白的直线电机系统。直线电机传动是利用直线电机和轨道中间安装的感应板之间的电磁效应产生的推力作为列车的牵引力或电制动力，此牵引力或电制动力与轮轨间的粘着无关，因此列车的爬坡能力远大于采用旋转电机的车辆，成功解决了四号线的客观困难。广州地铁四号线的列车为全动车，爬坡能力可达到70‰以上。
另外四号线车辆可通过受电弓或集电靴受电。其中车辆段内以柔性接触网受电方式受电，提供了车辆段内检修人员的安全性；隧道内、高架线路区段采用第三轨下部受电方式，试车线可采用接触网或第三轨受电。高架线路区段以第三轨下部受电方式又保证了城市的景观不受破坏。
四号线的直线电机车辆由于重量轻，同时牵引及电制动的传递不需通过轮轨的粘着，使得传统电机机械牵引传动部件所产生的噪声没有了、轮轨产生的噪声和振动也大大减少，所以四号线车辆在运行过程中产生的噪声和振动远远低于旋转电机车辆，乘坐起来更加安静舒适。
四号线每辆车设有两台薄型车顶一体式空调机组及控制系统，保证为车内提供温度小于26℃、湿度为60%的舒适乘车环境。每节客车车厢内设置四个LCD可视频显示单元。播放高质量的视频图象和对图解图象进行显示，每节车厢内的每对车门上方设置闪灯式车站地图报站装置，用于显示车辆运行方向、换乘信息及站名显示。每列列车上装备两台交流驱动的空气压缩机以及与之配套的空气供给系统。
此外，四号线列车具有全自动驾驶功能。列车控制可将车辆状态与故障自诊断信息通过车载的无线设备传输给位于车辆段的检修中心，从而实现在线维修。列车常用制动平均减速度≥1.0m/s2,紧急制动平均减速度≥1.3m/s2。列车停放能使负超负荷的列车在60‰坡道上制停住；列车停放能使空车的列车在70‰坡道上制停住。
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