CRH380B 型動(dòng)車組塞拉門模型研制

姚春燕

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210031）

1 動(dòng)車組塞拉門結(jié)構(gòu)和原理

1.1 塞拉門系統(tǒng)總體特點(diǎn)

塞拉門存在塞和拉兩種動(dòng)作方式：當(dāng)門開啟時(shí)，門移開一定距離后可以延著車體的內(nèi)側(cè)或外側(cè)進(jìn)行滑動(dòng)，移動(dòng)到側(cè)墻的外側(cè)。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，是由車內(nèi)或是車外塞入車門口處，這時(shí)，車門外表面與車體的外墻就成為了一個(gè)平面。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以美化整個(gè)外觀，更有利于降低動(dòng)車組列車在高速行駛時(shí)空氣渦流產(chǎn)生的噪聲。

1.2 CRH380B 型高速動(dòng)車組塞拉門結(jié)構(gòu)原理概述

CRH380B 型高速動(dòng)車組塞拉門結(jié)構(gòu)由門框、門扇、驅(qū)動(dòng)單元、操作面板、線束、控制電器等構(gòu)成。采用電控電動(dòng)，電控氣動(dòng)鎖閉的控制方式；采取司機(jī)室、乘務(wù)室集成控制，門控制板手動(dòng)控制等多種方法對車門發(fā)出控制指令。車門具有開/關(guān)門、防擠壓、緊急解鎖、高速鎖定等完善的功能，保障列車的安全可靠運(yùn)行。（1）開門動(dòng)作在列車速度低于5km/h 時(shí)可以由門內(nèi)/外鍘開門按鈕/司機(jī)室集控制按鈕完成，主副鎖解鎖后，開門指示燈閃、蜂鳴器響，車門打開。（2）關(guān)門動(dòng)作在列車靜止時(shí)可由門內(nèi)關(guān)門按鈕/司機(jī)室集控制按鈕完成完成；當(dāng)列車速度不大于5km/h 時(shí)由速度信號發(fā)出指令完成，關(guān)門指示燈閃、蜂鳴器響，車門關(guān)閉，主副鎖鎖緊。（3）門的緊急動(dòng)作，在列車速度低于10km/h，可經(jīng)內(nèi)/外側(cè)緊急解鎖拉板動(dòng)作，完成開門動(dòng)作，以進(jìn)行逃生。

2 車門模型設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)械部分

（1）在選擇框架材料上，基于對車門整體負(fù)重的考慮，選擇材質(zhì)較輕的鋁合金型材。（2）攜門架材料選用了軸承滑塊滑塊內(nèi)徑尺寸參考了長導(dǎo)柱直徑。（3）長導(dǎo)柱的支撐座選擇了直角支撐座。（4）絲桿尺寸圖（見圖1 所示）。

（5）直角連接處。

（6）擺臂與門框下沿連接裝置圖(內(nèi)徑8mm)。

（7）擺臂尺寸圖（見圖2 所示）。

機(jī)械原理：絲杠、攜門架、下擺臂、長導(dǎo)柱和短導(dǎo)柱是起到承受載荷的作用；上滑道、下滑道、滾輪以及攜門架起到導(dǎo)引方向的作用，控制門扇運(yùn)動(dòng)的軌跡；門頁起到密封的作用。長導(dǎo)柱承受門扇運(yùn)動(dòng)縱向的力，短導(dǎo)柱承受橫向的力。上導(dǎo)軌由一段直線導(dǎo)軌和一段曲線導(dǎo)軌組成的。塞拉門，顧名思義存在“塞”和“拉”兩種工作過程，在直線區(qū)段為“拉”的過程，在曲線區(qū)段則包括了“塞”和“拉”的兩種運(yùn)動(dòng)過程。相較于動(dòng)車組塞拉門的擺輪設(shè)計(jì)，此次車門模型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)之一就是下擺臂，采用了弧形的設(shè)計(jì)。下擺臂的尺寸是根據(jù)門頁伸出范圍的大小測量設(shè)計(jì)而來的，當(dāng)門扇開到位后，其縱向移動(dòng)的距離決定著深度，橫向移動(dòng)的距離決定著開度，零件圖見圖9。將加工圖發(fā)給廠家進(jìn)行制作。擺臂安裝在門框的下沿，通過轉(zhuǎn)軸固定。其中的一端安裝有滑輪，通過滑輪與門頁的下滑道相連，從而協(xié)助門頁順利地?cái)[進(jìn)和擺出。

3.2 電氣部分

（1）電氣控制功能分析。整個(gè)模型通過總開關(guān)控制電源的輸入（220V 50HZ），將電能傳遞給電源盒模塊和交流電機(jī)，電源盒模塊將電能供給可編程控制器、繼電器和開關(guān)按鈕。交流電機(jī)則是通過電源模塊上的接線柱直接從電源取電。

開門過程：當(dāng)按下開門按鈕后，主鎖限位開關(guān)和輔助鎖限位開關(guān)釋放。電機(jī)驅(qū)動(dòng)門扇運(yùn)動(dòng)，當(dāng)門扇運(yùn)動(dòng)到開到位狀態(tài)，觸發(fā)限位開關(guān)，PLC 接收到輸入信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)，完成開門動(dòng)作。關(guān)門過程：按下關(guān)門按鈕，PLC 接收到關(guān)門信號，關(guān)門信號燈閃爍，PLC 控制直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)向關(guān)門方向開始運(yùn)轉(zhuǎn)，門扇在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下開始關(guān)閉，當(dāng)門扇運(yùn)動(dòng)到關(guān)到位狀態(tài)，觸發(fā)關(guān)到位限位開關(guān)，PLC 接收到信號后，控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，觸發(fā)主鎖鎖到位限位開關(guān)和輔助鎖鎖到位限位開關(guān)，關(guān)門信號燈長亮，關(guān)門動(dòng)作完成。防擠壓過程：在關(guān)門過程中，觸碰防擠壓按鈕后，關(guān)門信號燈閃爍頻率加大。此時(shí)，PLC 接收到開門的信號，控制電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)門扇運(yùn)動(dòng)，當(dāng)門扇運(yùn)動(dòng)到開到位狀態(tài)，觸發(fā)限位開關(guān)，PLC 接收到輸入信號，電機(jī)停轉(zhuǎn)。由設(shè)定的程序—等待3S 后，PLC 接收到關(guān)門的信號，關(guān)門信號燈閃爍，開始關(guān)門動(dòng)作，若關(guān)門過程中，再次進(jìn)行防擠壓操作，原理同上，若無防擠壓動(dòng)作，則與關(guān)門過程原理相同。緊急解鎖過程：按下緊急解鎖按鈕后，PLC 接到緊急解鎖請求信號，主鎖鎖閉和輔鎖鎖閉信號指示燈滅，然后手動(dòng)打開主鎖限位開關(guān)和輔鎖限位開關(guān)，使其釋放。關(guān)門信號燈滅，開門信號燈亮，此時(shí)，可以進(jìn)行緊急解鎖下的手動(dòng)開門。

（2）PLC 模塊設(shè)計(jì)。通過分析車門模型控制功能與特點(diǎn)，進(jìn)行PLC 的輸入輸出口配置，具體配置如表2 所示。

（3）PLC 控制流程。通過對速度設(shè)定值的判斷，門控系統(tǒng)給出開、關(guān)門等不同的動(dòng)作要求，具體操作過程見圖4 所示。

3 調(diào)試與檢測流程

3.1 機(jī)械部件調(diào)試

（1）門扇與門框外表面平行的調(diào)整。將門扇置于待側(cè)拉的位置狀態(tài)。使用鋼尺和角尺對門扇外表面與門框外表面垂直方向上進(jìn)行位置關(guān)系檢測，通過調(diào)調(diào)整滿足要求。

（2）門扇與前門框間的上、下間隙需滿足最大誤差不得超過0.5cm。故可通過調(diào)節(jié)承載輪上的偏心軸距離來進(jìn)行調(diào)整。

（3）門扇高度的調(diào)整。門扇上邊緣和上門框邊緣間的距離調(diào)整須保證攜門架和下支架上的滾輪在全程范圍內(nèi)不脫離上、下滑道，也不能觸及滑道的槽底。

表2 輸入輸出分配

圖4 流程圖

（4）開門的限位調(diào)試。在設(shè)計(jì)的車門模型中，采用兩個(gè)開關(guān)按鈕來表示關(guān)到位開關(guān)（稱為98 鎖）。在調(diào)試過程中，通過操作開關(guān)按鈕，來觀察開、關(guān)門的LED 燈信號提示。

（5）門鎖機(jī)構(gòu)的調(diào)試。在門鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)置中，用信號燈顯示主鎖解鎖、主鎖鎖閉和輔鎖鎖閉時(shí)繼電器得失電的情況。該過程用信號燈閃爍代替了蜂鳴器的鳴叫來顯示門扇的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)門扇在工作過程中，對應(yīng)開或關(guān)的LED 燈閃爍。當(dāng)完成工作過程后，將停止閃爍，正常發(fā)光。所以可以在工作過程中觀察LED 信號燈的狀態(tài)的好壞來判定門鎖機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。

3.2 電氣部件調(diào)試

系統(tǒng)共設(shè)定了三種速度等級分別為低速、中速和高速：

（1）當(dāng)旋轉(zhuǎn)三位置開關(guān)至低速條件下時(shí)，進(jìn)行正常開關(guān)門動(dòng)作檢測。開門過程：按下開門按鈕，開門信號燈閃爍，車門打開。門開到位后車門停止運(yùn)動(dòng)，指示燈停止閃爍。

關(guān)門過程，按下關(guān)門按鈕，車門關(guān)閉，關(guān)門指示燈閃爍，門關(guān)到位后車門靜止。車門關(guān)閉后，手動(dòng)操作主鎖限位和輔助鎖限位開關(guān)，關(guān)門指示燈停止閃爍。

（2）緊急解鎖時(shí)：當(dāng)旋轉(zhuǎn)三位置開關(guān)至低速或是中速條件下時(shí)，當(dāng)有緊急情況需要開門時(shí)。按壓緊急解鎖請求按鈕。此時(shí)主輔鎖鎖閉的LED 信號燈均滅，此時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)開門動(dòng)作檢測。

（3）速度大于10km/h，處于高速狀態(tài)時(shí)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)三位置開關(guān)至高速條件下時(shí)，無論使用開門按鈕還是緊急解鎖，相應(yīng)繼電器均無動(dòng)作，車門無法實(shí)現(xiàn)打開。

（4）防擠壓動(dòng)作（處于低速狀態(tài)）。在關(guān)門過程中，觸碰防擠壓按鈕，此時(shí)終止關(guān)門動(dòng)作，門扇進(jìn)行開門動(dòng)作。門開到位，停留3s 后重新進(jìn)行關(guān)門動(dòng)作。重復(fù)開關(guān)門5 次，然后再進(jìn)行關(guān)門過程，直到不再進(jìn)行防擠壓動(dòng)作。塞拉門模型的完成，在能夠完成原車車門的相應(yīng)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，也可能滿足因使用地點(diǎn)的需要進(jìn)行方便移動(dòng)的要求，還可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，能夠滿足教學(xué)培訓(xùn)的基本需要。