無錫地鐵1號線車門未經允許離開關門位置的分析與預防

楊欣 潘炯

摘要：地鐵車輛客室車門是地鐵車輛的重要部件，其穩定性和安全性將直接影響地鐵車輛的運行性能。在車門所有故障中，車門LS型門鎖位置故障常見易發，故障時刻關系車門的安全性，而其中門鎖撞塊回彈更是近來頻發的故障，需重點對易引起車門撞塊回彈的絲桿及關門曲線進行分析與預防。

關鍵詞：車門;絲桿;曲線;預防

地鐵車輛車門與乘客的生命安全息息相關。在車輛運行時，車門必須可靠地關閉以防止車門異常打開，出現乘客跌落現象;同時，在車門關閉過程中，也必須防止車門夾人或夾物而司機不知卻啟動車輛。而車門門鎖是防止上述現象發生的重要一環，因此車門門鎖的穩定性顯得格外重要，所以針對車門門鎖的故障特別是近來頻發的門鎖螺母反轉撞塊回彈的故障急需進行分析與解決。

1?車門傳動與鎖閉工作原理

無錫地鐵1號線客室車門的運動由一個帶減速箱的電機驅動絲桿（對于雙頁門，絲桿一半是右旋的，一半是左旋的）來實現。攜帶門架通過鉸鏈機構與螺母相連接，當電機帶動絲桿螺母運動時，螺母帶動攜門架運動，從而攜門架帶動門扇運動。

門鎖裝置集成在絲桿螺母中，在絲桿的關門位置螺旋槽的導程逐漸變化為零——槽與絲桿軸線垂直（如圖1所示）。車門鎖閉采用機械方法，傳動螺母上的滾動銷在絲桿的螺旋槽中滾動，當滾動銷到達與絲桿軸線垂直的槽部分時，螺母就被自鎖，從而完成車門鎖閉。

當車門鎖閉時傳動螺母順時針旋轉，螺母撞塊觸碰鎖到位開關S1行程開關滾輪，滾輪與碰珠接觸斷開，車門鎖閉，并向列車控制系統發出車門鎖閉的信息。

2?門鎖螺母撞塊回彈故障的分析與處理

依靠絲桿螺母撞塊來觸發行程開關傳遞車門鎖閉信息，則螺母撞塊的位置、結構、安裝都會影響行程開關的觸發可靠性與穩定性。在無錫地鐵1號線正線運營期間多次出現由于螺母撞塊觸碰行程開關滾輪不可靠而引起的車門未經許可離開關門位置故障。此故障會在站臺關門時出現閃紅，也會在車輛行駛過程中出現導致緊制，原因多為電動關門到位螺母反轉角度過大，導致開關釋放后再次跳變，引起車門鎖閉不可靠。

由于客室車門關門邏輯順序是先關后鎖，在關門鎖閉過程中，S4關到位行程開關先觸發后，S1鎖到位行程開關再觸發。因此，在行程開關結構一樣的情況下，左右兩邊絲桿螺母撞塊結構有區別。圖2所示為觸發S4行程開關螺母撞塊，撞塊觸碰滾輪面是一平面，圖3所示為觸發S1行程開關螺母撞塊，撞塊觸碰滾輪面是一階梯面。

在正常車門鎖閉過程中，絲桿螺母階梯型撞塊順時針旋轉，圖3中螺母撞塊平面3不與滾輪接觸，斜坡面2是平面1觸碰S1行程開關滾輪之前的過渡，平面1是直接接觸S1行程開關滾輪的面，當車門處于鎖到位狀態，螺母撞塊與滾輪接觸的位置應為平面1的中間部位，而若接觸位置在平面1與平面2的連接處時，則滾輪容易從平面1滑經過斜坡面2滑至平面3，在此滑落過程中撞塊逆時針旋轉（即撞塊回彈）導致碰珠與滾輪間隙小，安全互鎖回路斷開，則報故障XX門未經允許離開關到位或鎖到位位置。

3?門鎖螺母撞塊回彈故障預防措施

通過對出現螺母撞塊回彈的車門進行分析時，主要有兩種原因：1.車門絲桿鎖閉段出現磨損，螺母滾動銷在鎖閉位置時不能完全嚙合，在車門鎖閉瞬間螺母滾動銷退出鎖閉位置引起螺母反轉撞塊回彈。2.?電動關門到位后螺母反轉撞塊回彈原因為電動關門到位附近速度過快、動能過大，在關閉到位后動能釋放導致螺母反轉。

3.1?絲桿修銼及預防性更換

根據車門系統的傳動和鎖閉原理可知，傳動和鎖閉運動副由滾動銷和絲桿螺旋槽構成，絲桿正反轉動，驅動與螺母組件連接的滾動銷左右平移運動，實現車門的開啟和關閉。

通過對現場絲桿鎖閉段進行檢查，對絲桿翻邊嚴重的做了修銼處理，修銼的原則是平行修銼鎖閉槽，斜向45°方向修銼絲桿鎖閉槽表面倒角。另利用絲桿鎖閉段磨損工裝對絲桿鎖閉段磨損情況進行普查，對于同側兩個鎖閉槽（一根絲桿上左右兩側各兩個鎖閉槽）出現異常情況的進行預防性更換。

對絲桿鎖閉段異常情況普查及處理是對前期修銼導致異常的糾正和預防。

3.2?調整密封尺寸

另在調查過程中發現此類故障車門手動關門特別困難，這也跟壓輪壓緊程度、關門施加力的大小和方式相關，在更換過絲桿螺母組件之后，門扇狀態發生變化，手動關門情況得到改善。手動關門時，盡量避免慣性關門和大力關門，慣性關門時快速拉門到中間或者接近關門到位位置，然后松手，依靠車門自身運動慣性來實現關門。車門接近關門到位時，護指膠條和周邊密封膠條先接觸并壓縮產生反彈力，如果快速大力或者慣性關門，則螺母滾動銷還未進入鎖閉段就會被快速壓縮的膠條反彈開。

在車門開啟和關閉的過程中，開關門阻力不超過150N，其作用在絲桿螺旋槽的應力遠遠低于絲桿屈服強度，因此絲桿正常導程段不會出現翻邊磨損現象。而在鎖閉到位后，由于護指膠條、周邊密封膠條以及壓輪的設置，會使得絲桿的鎖閉段承受因保證車門密封性能而施加的額外載荷，并且這部分額外的載荷最高是正常開關門力的25倍，因此絲桿鎖閉段的磨損跟密封膠條尺寸和壓輪壓緊程度直接相關，調整密封尺寸可以大幅度改善絲桿鎖閉段受力狀況。

從圖4中可以看出，當把密封尺寸適當調整后，護指膠條和周邊密封膠條的壓縮量同時減少，膠條的壓縮反彈力減少，絲桿鎖閉段受力減少。

再根據壓輪的工作原理可知，門扇關閉到位的尺寸越小，壓輪的壓緊力越大，這是門扇V型決定的，在把門扇向外微調一定的距離后，壓輪的壓緊力適當的也得到降低，因此絲桿鎖閉段的綜合受力就會大幅度減少。在其他安裝尺寸不變的情況下，適度（在保證密封性能的前提下）的增大密封尺寸，可以直接而有效的降低鎖閉到位絲桿鎖閉段的受力，從而達到糾正和預防絲桿鎖閉段異常磨損現象。

3.3?控制程序優化

優化關門曲線，適當降低關門到位速度，并且采用降階模式來逐步釋放關門到位時的動能以最大限度的避免車門關閉到位后螺母反轉。如圖5所示，紫色曲線為優化后的關門運動曲線，橙色曲線為優化前的關門運動曲線。通過控制程序優化關到位附近電機速度，關門鎖閉速度有明顯的緩沖，大大降低了出現螺母反轉的情況。

4?結語

目前，按照上述絲桿預防性普查更換、調節車門密封尺寸、壓輪位置等維修方式及關門曲線優化已大大降低車門門鎖螺母撞塊回彈故障，但并不能完全避免，后續將繼續對車門結構、性能、特點進行研究，探索完全解決門鎖螺母撞塊回彈故障的檢修方式或技改措施，提高車門鎖閉的穩定性，降低車門故障率，確保車門狀態良好，保證車輛運營安全。

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作者簡介：楊欣（1988—??）：男，漢族，江蘇宜興人，工程師，碩士研究生，研究方向為地鐵機械系統;潘炯（1986—??），男，漢族，湖南常德人，工程師，本科，研究方向為地鐵機械系統。