軌道列車雙開塞拉門鎖閉噪聲問題的改進優化

摘 要：針對軌道列車雙開塞拉門氣動鎖閉裝置動作噪聲過大的問題，通過分析鎖閉裝置的結構和工作原理，判斷鎖閉動作過程中的噪聲來源，進而制訂了針對性優化方案。對比優化前后鎖閉裝置的動作噪聲，結果顯示，采用優化方案的鎖閉裝置動作噪聲降低了9.75 dB，證明改進效果顯著。

關鍵詞：塞拉門;鎖閉;噪聲

中圖分類號：U270.38+6? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）11-0048-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.11.013

0? ? 引言

當軌道車輛運行速度較高時，在車輛進出隧道或車輛交會時會產生較大的壓力波動，如果車輛沒有良好的密封性，該波動就會對人耳產生沖擊，使乘客不適，影響乘坐舒適性體驗[1]。車門作為連接車廂內外的通道，其密封性在很大程度上影響著車體的密封性[2]。當前隨著車輛速度的不斷提升，車門系統的氣密性也越來越受關注。

城市軌道列車一般采用電動雙開塞拉門系統，傳統的車門鎖閉模式已無法滿足氣密性要求。為解決此問題，最新的方案參考高速動車組塞拉門，在門扇后部布置氣動鎖閉裝置[2]，向門扇施加壓緊力。實際應用中發現，車門氣動鎖閉過程中產生的噪聲較大，嚴重影響乘客舒適度。本文針對塞拉門氣動鎖閉噪聲較大的問題，分析噪聲來源，制訂針對性優化方案并進行改進效果驗證。

1? ? 氣動鎖閉裝置布置方案及工作原理

1.1? ? 氣動鎖閉裝置的布置方案

塞拉門系統方案如圖1所示，其中氣動鎖閉裝置布置在車門兩側。當車門關閉后，兩側氣動鎖閉裝置同時向車門中心方向施加壓緊動作，使門扇密封膠條緊貼門框，實現車門氣密。

1.2? ? 氣動鎖閉裝置的工作原理

氣動鎖閉裝置結構如圖2所示，主要由鎖體、氣缸、鎖舌、承載軸、內擺臂、止動軸、復位彈簧等組成。

氣動鎖閉裝置鎖閉過程如圖3所示，具體如下：

（1）車門關閉到位后，門控器控制電磁閥得電，鎖閉氣缸的氣缸桿伸出并推動承載軸轉動，進而帶動鎖舌壓緊門扇鎖扣。鎖閉到位后限位開關觸發。

（2）收到開門指令后，門控器控制電磁閥失電，鎖閉氣缸的氣缸桿自動收回。承載軸和鎖舌在復位彈簧和鎖舌扭簧的作用下自動復位，與門扇鎖扣脫離接觸，實現解鎖動作。

實際應用中發現，車門鎖閉噪聲過大，經實測噪聲值達到75 dB左右，嚴重影響乘客舒適度，因此降低車門鎖閉噪聲勢在必行。

2? ? 鎖閉噪聲來源分析及優化方案

2.1? ? 噪聲來源

鎖閉噪聲的直接來源是鎖閉動作過程中相互運動零件之間的沖擊，從氣動鎖閉裝置的結構及工作原理出發，分析得出噪聲主要來源于兩個位置：

（1）內擺臂和止動軸之間的撞擊。內擺臂和止動軸均為金屬材質，其中內擺臂由氣缸驅動，旋轉帶動鎖舌壓緊門扇;止動軸固定于鎖體上，提供鎖閉終止位置的限位。在鎖閉動作過程中，內擺臂快速旋轉并最終撞擊止動軸，產生較大噪聲。

（2）鎖舌和門扇鎖扣之間的撞擊。鎖舌與門扇鎖扣均為金屬材質，在鎖閉過程中，鎖舌快速旋轉撞擊門扇鎖扣，產生較大噪聲。

2.2? ? 降噪方案

基于以上分析，制訂針對性降噪方案如下：

（1）在氣動鎖閉裝置的動作末段降低內擺臂與止動軸之間的運動沖擊。具體實施方案是在鎖體上增加緩沖頭，在鎖閉末段緩沖頭上的橡膠墊會先與內擺臂接觸，起到運動緩沖作用;當緩沖頭上的橡膠墊產生一定壓縮量（約1 mm）后，內擺臂才與止動軸接觸，此時兩者之間的沖擊相比之前會有顯著降低，如圖4所示。

（2）降低鎖舌與門扇鎖扣之間的運動沖擊。具體實施方案是在氣動鎖閉裝置氣缸的前端增加單向節流閥，通過調節進入氣缸的氣體流量控制氣缸桿的伸出速度，進而降低內擺臂和鎖舌的轉動速度，最終減小鎖舌對門扇鎖扣的沖擊。同時，因節流閥僅起到調節流量的作用，不會降低氣源壓力，因此不會對鎖閉裝置的鎖閉力產生影響。改進后的氣路原理圖如圖5所示。

3? ? 改進效果驗證

3.1? ? 驗證策劃

3.1.1? ? 試驗條件

（1）測試地點：已安裝塞拉門系統的車廂內部;

（2）背景噪聲：小于50 dB;

（3）測試儀器：手持式聲級計;

（4）采集位置：門口中心區域、車寬方向距離門板內側表面300 mm、高度方向距離地板面1 200 mm，如圖6所示。

3.1.2? ? 試驗對象

（1）優化前氣動鎖閉裝置：不帶緩沖頭和單向節流閥;

（2）優化后氣動鎖閉裝置：在優化前方案基礎上增加了緩沖頭和單向節流閥，如圖7所示。

3.1.3? ? 試驗步驟

（1）將優化前裝置安裝在塞拉門系統上，在上文所述試驗條件下對鎖閉裝置進行通氣動作，檢測鎖閉門扇過程中的噪聲值;

（2）在氣動鎖閉裝置上實施優化方案，增加節流閥和緩沖頭，并通過節流閥調節鎖閉氣缸的進氣流量，確保鎖閉動作在2～3 s內完成;

（3）再次進行通氣動作，檢測優化后鎖閉裝置在鎖閉過程中的噪聲值;

（4）對每套門測量3次，取平均值，累計檢測10套塞拉門系統，記錄檢測數據。

3.2? ? 驗證數據

現車驗證后的數據記錄如表1所示。

3.3? ? 試驗小結

通過試驗數據可以看出，采用了優化方案后，氣動鎖閉裝置的動作噪聲相比改進前降低了9.75 dB，說明改進方案降噪效果顯著。同時，因鎖閉氣缸內的壓力并未降低，氣動鎖閉裝置的輸出力相比改進前也沒有降低，能夠確保車門鎖閉安全和可靠密封。

4? ? 結語

可靠的車門鎖閉裝置是實現車門密封的基本保證，而氣動鎖閉裝置的動作噪聲值也直接影響著乘客的舒適性。本文針對塞拉門系統應用中實際出現的氣動鎖閉噪聲較大的問題，通過明晰氣動鎖閉裝置的工作原理和噪聲來源，制訂了針對性的降噪方案，并通過策劃現車試驗證明了改進方案的有效性，也為后續類似裝置動作噪聲問題的優化改進提供了參考。

[參考文獻]

[1] 郭蕾，宋元全，王天宇.城軌車輛車門氣密性研究及設計[J].軌道交通裝備與技術，2020（5）：39-41.

[2] 王輝.CRH6F型城際動車組雙開塞拉門關鍵技術研究[J].中國設備工程，2020（23）：137-139.

收稿日期：2022-03-24

作者簡介：朱圣瑞（1973—），男，河南杞縣人，高級工程師，研究方向：軌道交通車輛。