屏蔽門樣機結構性能型式試驗方法研究

黃 鵬 熊煜宇

(1.寧波市軌道交通集團有限公司運營分公司，315010，寧波;2.寧波南車時代傳感技術有限公司，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電一體化的機電設備系統，用以提高運營安全系數、改善乘客候車環境及節約運營成本。屏蔽門已廣泛應用于我國各大城市的軌道交通項目中。由于各城市的環境狀況不同，對屏蔽門的結構、功能、壽命等也會產生不同的影響，因此，需要通過屏蔽門樣機的一系列型式試驗，來檢驗屏蔽門的最初設計、材料選型、生產、安裝、調試等能否滿足有關技術文件要求。同時，根據試驗結果進行屏蔽門的優化設計，完成大批量生產前的摸底工作。

1 屏蔽門樣機

用于做型式試驗的屏蔽門樣機應為一完整的門，其本體結構模塊單元，不僅要能夠進行基本操作、控制、監控、報警及安全防護等，而且還要能夠進行與外部接口的模擬仿真和裝置調試。屏蔽門樣機部件主要包括:滑動門(ASD)、固定門(FIX)、應急門(EED)、門檻、立柱、伸縮裝置、絕緣件、頂箱前后蓋板、門機傳動機構(含驅動電機、傳動裝置、鎖緊裝置及相關設備)、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、控制系統應用軟件、模擬信號系統裝置(SIG)、模擬綜合后備盤裝置(IBP)、模擬主控系統裝置(MCS)及電纜線等。屏蔽門樣機結構如圖1所示。

圖1 屏蔽門樣機結構示意圖

2 屏蔽門機械結構性能型式試驗方法

2.1 密封試驗

密封試驗室是對屏蔽門進行空氣滲透性和風抗力試驗，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到規定的要求。在站臺側壓力(P1)與軌道側壓力(P2)差為10 Pa時，通過聽覺，試驗由于空氣泄漏而產生的噪聲;通過流量計，試驗空氣的泄漏量，判定屏蔽門樣機的漏風量是否不超過10 m3/(m2·h);借助燈光，通過目測，判斷有無光線透過。密封試驗示意圖如圖2所示。

圖2 密封試驗示意圖

2.2 結構性能試驗

對屏蔽門樣機施加風壓載荷1 200 Pa，在樣機距站臺裝飾面1.125 m處施加乘客擠壓載荷1 500 N/m，在屏蔽門樣機的最危險點(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，作用時間0.08 s)，試驗過后檢查屏蔽門樣機是否出現永久性的結構變形、是否出現機械結構的損壞，以及是否出現影響其功能的故障等。通過結構性能試驗，判定屏蔽門樣機任何一點向軌道側的最大變形量是否不超過15 mm。結構性能試驗時乘客擠壓載荷、沖擊載荷施加部位如圖3所示。

圖3 結構性能試驗加壓點示意圖

2.3 噪聲試驗

將屏蔽門樣機頂箱蓋板關閉。在站臺側，距離屏蔽門樣機1 m、離地面1.5 m處，通過聲極計測量屏蔽門開門、關門運行時的噪聲，判定其噪聲值≤70 dB(A)。噪聲試驗示意圖如圖4所示。

圖4 噪聲試驗示意圖

2.4 滑動門動能試驗

檢測滑動門在關門期間的最大動能(不超過10 J/扇門)和從開始關門至最后100 mm時的動能(不超過1 J/扇門)。試驗方法是，測定滑動門的質量、測定滑動門的運行速度或記錄滑動門運行速度曲線，并利用公式E=mv2/2(m為一扇滑動門的質量，v為滑動門關門時的最大運行速度)計算滑動門最大動能。測定5次滑動門運行速度，并取其算術平均值。滑動門運行速度測定所需計量器具與儀器設備為: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)。滑動門質量的測定計量器具為電子秤，其量程為0～100 kg，分辨率為 0.01 kg。

2.5 速度曲線試驗

拉繩式測速發電機安裝在滑動門上，其測量線與滑動門一起做平移運動。測速發電機將測量線的運動速度轉換為電壓信號，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算機(傳感器輸出的電壓值與屏蔽門速度成一定比例)，進而得到屏蔽門運行速度曲線。速度曲線試驗示意圖如圖5所示。

圖5 速度曲線試驗示意圖

2.6 加速壽命試驗

在屏蔽門加速壽命試驗中，屏蔽門的開關門循環運動次數為100萬次，試驗強度為每分鐘不小于4個周期(每開關1次為1個周期)。屏蔽門樣機的DCU、中央控制盤、相關電源裝置等必須一起進行加速壽命試驗。合格的判定依據是，在試驗過程中屏蔽門樣機沒有出現重大故障。如果屏蔽門樣機出現重大故障，100萬次壽命試驗就需重新從零開始計數。屏蔽門樣機出現的重大故障包括:

(1)重要部件出現無法恢復的故障:開關門動作不能完成;驅動及傳動裝置損壞;滑動門出現嚴重變形，導致運行曲線或其它參數不能滿足設計要求;門控器的監視裝置損壞，無法顯示屏蔽門的狀態信息。

(2)出現無法恢復的系統性故障:因中央控制盤設計缺陷而造成的停機、燒毀，與設計要求的性能有重大差異;因系統內重要部件的硬件或軟件的可靠性而引起的不可恢復的故障;由于設計缺陷或重要損壞使得系統無法執行重要命令;由于設計缺陷使得系統重要狀態信息無法通過硬線回路傳輸。

在試驗過程中，如果屏蔽門樣機出現一般性故障，在排除故障后，100萬次壽命試驗從排除故障前的計數繼續開始。一般性故障包括:一般性的部件損壞;非重要性部件損壞;設計壽命不超過5年的易損部件的損壞;由于屏蔽門之外的因素(包括其它系統的模擬接口)、裝配原因或人為損壞而出現的故障。

2.7 關門力試驗

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

2.8 手動解鎖及關門試驗

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

圖6 關門力試驗示意圖

2.9 開/關門時間試驗

測量開/關門時間有如下兩種方法:

(1)一般的方法是在屏蔽門樣機的正常運行過程中，用秒表測量其開/關門時間是否在其設計的開/關門時間區域內。

(2)精確的方法是與速度曲線試驗一并進行，從測得的速度曲線上讀得開/關門時間。當對測量值有爭議時，應采用該方法。

2.10 手動開門力試驗

安裝好屏蔽門樣機，使其能正常運行;調整好開門時間和關門時間后將電源切除，試驗手動開門力。手動開門力試驗包括:

(1)滑動門解鎖力測量:用推/拉力測量儀的拉力測量側測量，測量從軌道側通過門把手解鎖所需的力，其測量結果應≤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)應急門解鎖力的測量:用推/拉力測量儀的推力測量側測量，測量從軌道側通過推壓開門推桿解鎖所需要的力，其測量結果應不大于67 N。

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

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

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

(6)將應急門推開到設計凈開度所需力的測量:在軌道側，用推/拉力測量儀將應急門推開到設計凈開度，記錄推/拉力測量儀讀數，其測量結果應不大于67 N。

對于(3)～(6)項測量，在試驗操作時應平穩地施加推力或拉力，避免操作慣性力對試驗的準確性造成不良影響。

2.11 障礙物試驗

障礙物試驗包括關門障礙物試驗和最小障礙物試驗兩種。

(1)關門障礙物試驗:在滑動門關門行程中設置障礙物，當滑動門接觸到障礙物后，門將立刻停止關閉運動，并慢速開門到500 mm(0～500 mm可調)的位置(此時，門處于自由狀態);停頓2 s(0～10 s可調)后，門重新關閉并接觸到障礙物;再次執行上述程序，依次重復三次若障礙物仍存在，則關門故障報警信號送入中央接口盤;然后，人工清除障礙物并將門關至鎖緊狀態，解除報警信號，提供全閉保持力，門狀態指示燈滅。

(2)最小障礙物試驗:最小障礙物試驗示意圖如圖7所示。在滑動門關門行程中設置障礙物(試驗棒φ5 mm)，探測過程同“關門障礙物試驗”。關門障礙物試驗系統流程圖如圖8所示。

圖7 最小障礙物試驗示意圖

圖8 關門障礙物試驗系統流程圖

3 結語

屏蔽門樣機機械結構性能型式試驗完成后，對照試驗結果，可以對設計上存在的問題或不足及時進行修改。必要時可重新進行試驗。記錄好屏蔽門樣機符合產品功能、產品性能等方面的數據，批量生產時嚴格按照樣機要求進行生產。屏蔽門樣機型式試驗，能夠為屏蔽門工程實踐提供及時、準確、豐富的數據信息及技術支持。

［1］陳韶章.地下鐵道站臺屏蔽門系統 ［M］.北京:科學出版社，2005.

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