新型塞拉式屏蔽門與傳統滑動式屏蔽門的機械結構對比

魏鵬飛

（ 法中軌道交通運輸設備（ 上海）有限公司，上海201906）

城市軌道交通屏蔽門是一種鐵路運輸的站臺設備， 一般以玻璃幕墻的形式架設在鐵路站臺邊緣， 隔離軌道側與站臺側。屏蔽門的主要作用為：a. 防止乘客誤入或有意闖入軌道側或設備區，也可以避免異物掉落軌道，影響列車運行。 b.避免乘客被穿行列車產生的負壓吸進軌道側，造成傷害事故。 c.將軌道和站臺隔離開來，減少車站空調負荷。 d.屏蔽門具有隔音效果，可以減輕站臺上聽到的噪音程度。 e.有一些特殊的屏蔽門設計能夠給車站提供結構支撐。

當思考玻璃鍍膜工藝的進步所帶來的相關變革， 次世代屏蔽門系統作為傳統的活動幕墻形式也將被賦予大屏媒體的屬性，但是現有的滑動式結構無法讓所有門體玻璃在同一個平面內有序排列，本文給出的解決方案是塞拉式結構及其具體實現方式。

1 塞拉式結構

傳統的屏蔽門門體由滑動門、 固定門、 應急門和端門四部分，通過第一章的介紹，我們可以了解到做機械運動的部分其實只有滑動門，當我們將固定門、應急門和端門簡單看做玻璃幕墻時，一個滑動門門體（ 包括兩個門頁）及其上部頂箱中有驅動機構、傳動機構和控制機構，就構成了一個屏蔽門單元。 滑動門做一維運動，在關閉狀態時無法同兩邊玻璃幕墻保持平整，必須單獨占有一個獨立的平面，以留出門頁的活動空間。

塞拉式是由英文sliding plug 音譯而成，sliding 表示的是滑動，plug 表示的是推拉，這種結構在起名時就重點強調了門體受到二維力作用。 為了把屏蔽門變成沒有層次性的平面結構，改動時引入了塞拉式的概念，把一維運動的簡單滑動門變成二維運動的塞拉門，這種塞拉式結構利用站臺的土建部分，仍然保留上下軌道，所以并不追求輕量化，是一種新型設計，結構如圖1。

圖1 塞拉門結構圖

首先，滑動門沿軌道側橫梁安裝，頂箱內各機構與立柱不干涉，布局自由度比較高，而塞拉門關閉時位于站臺側橫梁下方，兩邊緊鄰立柱，限制了機構的尺寸，所以不可以再使用單絲杠傳動，而是設計成雙絲杠，且長度要小于立柱間距。

其次，為了保證屏蔽門關閉狀態時的平整性，除了要保留原有的滑行軌道作為開關門時水平方向上的限位措施，還要引入同步桿來平衡二維運動時門體受外力所導致的上下位置不同步。

最后，要解決塞拉門與同步桿的同側干涉問題。 塞拉門的開門方向應該向著軌道側， 否則在乘客擁擠情況下易造成傷害事故，而從美觀角度考慮，同步桿的位置也應該隱藏在軌道側，為避免運動路徑干涉，把同步桿下探到門檻以下，直連下滑軌，通過下滑軌間接控制門體的縱向運動。

總的來說，塞拉門在傳動結構、同步結構和限位方面對傳統的滑動門都做了較大的改動。

2 傳動結構

滑動門的驅動設備、 傳動機構和控制模塊有序地設置在門體上方的掛箱中， 其中占用體積最大的就是傳動機構了。 因為應急門是直開式門體、固定門是不可開啟的玻璃幕墻，它們并不占用掛箱中的空間， 所以滑動門的傳動機構可以借用兩邊應急門或者固定門的未使用空間， 這樣只要一根雙向絲杠就完成了大部分傳動工作，結構相當簡單。

塞拉門與滑動門不同，并不是沿軌道側橫梁安裝，它關閉時被限制在兩側立柱之間，過大的機構尺寸會與立柱干涉，所以它的機構輪廓長度最多不能大于塞拉門體的寬度。 這樣就不可以再使用單根長絲杠，需改成如圖2 的雙絲杠結構。

圖2 塞拉門絲杠傳動模型

電機只驅動一根絲杠，通過齒輪副的作用，兩根絲杠同速反向轉動，帶動其上的兩個驅動臂始終向相反的方向運動，驅動臂連接懸掛裝置，兩個門頁分別掛載于上下滾珠導軌上，所以驅動臂的運動即實現了開關門動作。

塞拉門的運動分兩段，推拉階段是在異形軌道上運動的。 在一個驅動臂上設置滑輪，滑輪圖2 中紅色的異形軌道上運行，運動軌跡近似L 形。 由于導軌型材都是被嚴格固定在立柱上的，所以滑輪實際是帶著整個機構及門頁在運動，在可見面上我們看到的也就是門體的塞拉運動。

3 限位結構

傳統的滑動門幾乎沒有機械上的同步組件， 它全部是靠滑動導軌來做限位的，塞拉門也繼承了這一限位結構，所以滑動運動的平衡全部靠底部的滑軌來維持，同時又在頂部增加導向柱來匹配二維運動的要求。

首先是下滑軌型材，如圖3。 塞拉門的頂部與驅動臂和滾珠導軌是直聯的， 為避免滑動運動時懸空吊掛的門頁前后晃動，需要在門頁下設置滑塊，在門檻下設置滑軌，下滑軌與滑塊的接觸即起到了限位作用。 當有乘客推動門體時，滑塊與下滑軌接觸將外力傳導至同步桿，同步結構開始起作用，從而實現力的平衡。

圖3 垂直同步桿及下滑軌限位連接

其次是導向柱，如圖4。 塞拉門在推拉運動的階段，如果門體整體傾斜，滑動仍然可以繼續進行，而且只要傾斜后門體本身是平整的，同步結構無法自行調整，考慮到這一點，則需在左右增加兩根小導向柱，導向柱與立柱固定，框架與機構連接，機構的前后移動就只能沿著導向柱給定的方向，這種結構能有效的防止機構本身的偏移。

圖4 同步桿及導向柱

4 同步結構

塞拉門平面尺寸較大， 而單個門頁運動的驅動力主要來自于上部掛箱的傳動機構，底部和兩側并不受力，當外力作用時可能會出現運動不同步的情況，這在本質上是一個速度同步問題。 塞拉門在推拉運動中，存在單個門頁的上下同步和兩個門頁運動的相對同步問題，所以必須加入垂直同步桿和水平同步桿作為同步組件。

首先是垂直同步桿，如圖4。 塞拉門關閉時先是進入第一階段的滑行運動，這個階段是一維的運動，不需要同步，靠固有的限位結構來解決水平位置的不同步問題。 進入第二階段的推拉運動后，塞拉門開始了二維運動，自由度擴大后原有的水平位置限位措施失效。 垂直同步桿脫離傳動機構之外，自身只能做旋轉運動，同步桿上擺臂的滾輪限定在導環內，通過擺臂和導環的傳導，機構的直線運動轉化為同步桿的轉動，此時同步桿下擺臂將被動的轉過相同的角度，并再次轉化為門頁底部的直線運動。 按照計算好的上下擺臂長度比例和初始角度，同步關系即可成立。 為避免塞拉門與同步桿運動軌跡干涉， 同步桿直連下滑軌，再由下滑軌對門頁做位置限定。

其次是水平同步桿，如圖5。 由于塞拉門在推拉運動階段門頁底部的滑軌已經失去了限位作用，所以左右門頁有可能會出現閉合時錯位，還應該加入水平同步桿來平衡左右門頁的推拉運動過程。 此傳導結構相當簡單，兩側旋臂在推拉運動時都會帶動同步桿轉過一定的角度，轉動大的一側會受到轉動小的一側的抑制，直到最終兩側力平衡。

圖5 水平同步桿模型

當然，塞拉門在制造成本上是弱項，光主要零件數量就比滑動門多了20%-30%，但是塞拉門更美觀、密封性能更好、運動摩擦磨損更低、隔熱性能好、噪音更低，這些優點降低的是后續的維護成本。