地鐵車輛客室門系統(tǒng)廠修改造

劉堯

（北京市地鐵運營有限公司地鐵運營一分公司，北京 102200）

根據(jù)原客室門系統(tǒng)相關文件和技術標準，結(jié)合廠修要求對客室門機構進行維修及改造。重點對原有產(chǎn)品結(jié)構剛度不足、易發(fā)生變形，機械零部件布局不合理、維護性差，重要零部件易出現(xiàn)故障、安全性不高等問題進行優(yōu)化，從整體性能入手，完善有關部件的結(jié)構和布局，通過樣門驗證和完善，提高客室門系統(tǒng)的可靠性、維護性[1-4]。

1 車輛客室門概況

原有客室門是從德國引進的電動內(nèi)藏門。后車輛更改為6 輛編組，增加車輛采用的是國產(chǎn)的電動內(nèi)藏門。原4 輛編組和增加車輛的門機構存在較大差異。具體差異如表1 所示。

表1 原客室門機構和增加客室門機構差異

原客室門鎖閉形式是撞鎖形式，每次關門都需要使安裝在兩側(cè)門吊板上的撞軸撞擊進中央鎖閉機構達到鎖緊狀態(tài)，對中央鎖閉機構及撞軸的磨耗較大。由于其是進口產(chǎn)品，維護成本高、采購周期長，給用戶的維修保養(yǎng)工作增添了很多麻煩。在早期，用戶考慮過將進口門機構國產(chǎn)化，降低成本，減少采購周期，但效果不理想。在廠修技術聯(lián)絡會上，用戶提出需求，希望將進口門機構改造為與增加車輛的客室門類似的結(jié)構形式，以解決上述的問題。

2 客室門機構組成介紹

客室門系統(tǒng)中門板、下導軌、內(nèi)外解鎖機構不涉及改造，可維修后直接回用，所以本文對門機構改造進行論述。目前地鐵車輛車門廣泛應用的電動絲杠或者電動皮帶門通常由機械結(jié)構和電氣關鍵元件組成[5]。機械結(jié)構包括安裝傳動導向裝置，電氣控制部分包括驅(qū)動電機、門控器及其他附件。

2.1 門機構安裝傳動導向裝置

2.1.1 安裝底板

安裝底板為門機構所有零部件的安裝提供支撐作用，是由安裝底板、橡膠止擋、附件組成、中央鎖閉機構、行程開關組成、門控器組成，驅(qū)動電機組成、從動輪組成、隔離鎖組成、門控器等元件組成[6]。

安裝底板的材質(zhì)為厚度5 mm 的碳鋼板。安裝底板的功能為：承受吊掛裝置及門板的所有重量，并保證在開門和關門狀態(tài)下門板與車體平行；安裝底板上的導軌部位保證門板平行運動；安裝底板導軌的末端裝有可調(diào)的橡膠定位止擋，通過調(diào)整止擋螺釘可以達到微調(diào)左右門扇凈開度的目的。

2.1.2 門板吊掛部件

門板吊掛部件主要由左側(cè)門吊板和右側(cè)門吊板組成，同樣是內(nèi)藏門機構導向裝置的重要部件。

每扇門板通過4 個T 形螺栓與門吊板相連，通過調(diào)節(jié)門板上邊框內(nèi)的T 形槽及調(diào)整墊片，可以用來調(diào)整門板位置，最終保證門板的位置滿足設計要求。導向輪在安裝底板的導軌內(nèi)滾動，與安裝底板的導軌部位在尺寸上精密配合，消除了跳動現(xiàn)象。

門吊板與門板連接緊固后，通過齒帶夾將齒帶與門吊板組成連接成一體（齒帶夾分別夾在齒帶閉環(huán)的內(nèi)外兩側(cè)），導向輪在安裝底板的導軌中滾動實現(xiàn)門系統(tǒng)的直線運動。

2.1.3 傳動裝置

傳動裝置由驅(qū)動電機、齒帶、齒帶輪、齒帶夾所構成。門系統(tǒng)所用驅(qū)動電機是帶有行星齒輪——錐齒輪減速機的直流電機。齒帶采用橡膠半圓形同步帶，齒帶是整個系統(tǒng)最重要的部件之一，起連接傳動系統(tǒng)的作用。客室門系統(tǒng)采用的傳動齒帶為內(nèi)襯張力鋼絲的具有高強度、高抗疲勞性的產(chǎn)品。齒帶在將整個傳動機構連接在一起后經(jīng)過調(diào)整達到一定的張力，當經(jīng)過一段運營時間后需要對齒帶的張力做一定的檢測，有必要時需要進行調(diào)節(jié)，使之達到更好的狀態(tài)。

傳動裝置的原理為：門控器得到開、關門指令，驅(qū)動電機得電旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)通過錐齒輪減速箱變向及減速，輸出到電機齒帶輪，電機齒帶輪旋轉(zhuǎn)帶動齒帶動作，從而使齒帶在齒帶輪之間進行直線運動。齒帶在做直線運動的過程中，通過齒帶夾帶動左右2 個門吊板組成在安裝底板的導軌中做方向相反且同步的運動，進而門吊板組成將運動傳遞給左右門板，使其在門框范圍內(nèi)做用戶所需要的動作。

2.1.4 鎖閉解鎖裝置

鎖閉解鎖裝置安裝在安裝底板上，由電磁鐵、鎖鉤、復位氣缸等部件組成。通過控制鎖閉撞軸進入鎖鉤，從而達到鎖閉車門的目的；通過控制電磁鐵可以使鎖鉤轉(zhuǎn)動出鎖閉撞軸，從而達到打開車門的目的；另外通過拉動緊急解鎖手柄實現(xiàn)特殊情況下的手動解鎖。

2.2 電氣控制部分

2.2.1 驅(qū)動電機

電機是門系統(tǒng)的心臟，為門系統(tǒng)提供動力。

2.2.2 門控器

電機是門系統(tǒng)的心臟，那么門控器則是門系統(tǒng)的大腦，所有的控制命令均由門控器控制。

2.2.3 附件組成

附件組成包括單門試驗開關、蜂鳴器、端子排和行程開關。單門試驗開關可以通過人為操作控制單個車門的開關、閉合。蜂鳴器配置在每個車門裝置之中，蜂鳴器會發(fā)出警報聲給予開關門提醒。端子排組成主要用于車門系統(tǒng)配線連接（包括門系統(tǒng)內(nèi)部以及與列車線之間的連接）。各種行程開關組成主要用途是對客室門系統(tǒng)的各種狀態(tài)給予信號，包括門關好信號、門開好信號、隔離信號、緊急解鎖信號等。

3 廠修改造方案

在廠修中對進口門機構進行了一系列的改造工作，其中包括左、右側(cè)門吊板組成改造，中央鎖組成改造，齒帶輪改造，安裝底板改造，左、右導軌更換。

3.1 左側(cè)門吊板組成改造

去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板，增加了改進后的鎖閉撞栓及安裝板，改動了齒帶壓板安裝位置。改造前后的左側(cè)門吊板組成分別如圖1 和圖2所示。

圖1 改造前的左側(cè)門吊板組成

圖2 改造后的左側(cè)門吊板組成

3.2 右側(cè)門吊板組成改造

去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板，增加了改進后的鎖閉撞栓及安裝板，改動了齒帶壓板安裝位置。因變更右側(cè)門關到位開關安裝位置增加一個門關到位開關撞塊。改造前后的右側(cè)門吊板組成分別如圖3 和圖4 所示。

圖3 改造前的右側(cè)門吊板組成

圖4 改造后的右側(cè)門吊板組成

3.3 中央鎖組成改造

中央鎖組成由原先較為復雜的撞鎖形式改為較為精簡的鎖鉤結(jié)構。鎖鉤結(jié)構在全國各地地鐵客室門系統(tǒng)中被廣泛應用。

3.4 齒帶輪改造

齒帶輪分為主動輪和從動輪，主動輪為電機側(cè)的齒帶輪。由于齒帶在運動中存在上下竄動的情況，原結(jié)構中的齒帶輪寬度不足，造成齒帶與齒帶輪的擋板接觸摩擦，降低齒帶的壽命。此次廠修改造將其加寬，使齒帶竄動量在允許范圍內(nèi)，避免兩者接觸。

3.5 安裝底板改造

安裝底板去掉了原中央鎖的安裝板。在底板上新增安裝板用于改造后的中央鎖機構、電磁鐵、緊急解鎖裝置的安裝，改變了部分零部件的安裝位置。改造前后的安裝底板分別如圖5 和圖6 所示。

圖5 改造前的安裝底板

圖6 改造后的安裝底板

3.6 左、右導軌更換

門板運動到關門位置時，在齒帶的拉動作用下，兩側(cè)的導向輪會向?qū)к壍纳辖佑|面撞擊，長時間使用后，此位置的導軌撞擊面出現(xiàn)變形。廠修時將更新后的導軌材質(zhì)從6063 更改為6005A，硬度和強度比之前各增加了20%。

4 廠修改造遇到的問題

廠修安裝、調(diào)試過程中遇到一些相關問題。

首先在車門安裝階段，由于車體變形（內(nèi)裝變形、下導軌安裝支座生銹等原因）造成車門安裝過程中拉力較大，并且由于車體不同區(qū)域變形程度不同造成每個車門安裝方案都不完全相同，通過對下導軌安裝支座所生銹部位進行防銹處理，對變形的上導軌支座部位加裝墊片，調(diào)整門攜件和車門之間墊片等關鍵手段，最終可以將車門拉力降低到150 N 以下，符合相關國家標準；通過對端子排安裝支架尺寸進行重新設計，可有效避免端子排接線和燈罩板干涉，從而減少相關電氣接線故障；另外通過設計門電機左裝的上導軌結(jié)構，可有效避免車門上導軌與空調(diào)柜支架干涉造成的上導軌安裝困難現(xiàn)象；最后通過對絲杠軸承支座安裝孔形狀重新設計（將安裝孔設計成為腰型孔），可以有效解決安裝空間不足造成的滾動體擋圈脫落現(xiàn)象。

其次在調(diào)試過程中通過對車門開關門、再開閉和緊急解鎖等關鍵功能進行調(diào)試，從而可以及時對車門接線進行糾錯，通過了解電路不同特性——定線號、定車號、量電壓，在此基礎上先確定是具體哪一條電路故障，排除頭尾車司機室電氣接線故障后根據(jù)線路接線形式進行挑線、不同車組線路重接等方式具體確定故障車號，最后在故障車上進行短接、測量端子排或者電氣柜電壓等方式確定具體故障點和故障類型；另外通過對車門進行電氣調(diào)試可以優(yōu)化初始程序關鍵參數(shù)，對開關門速度、防擠壓力閾值、防擠壓失效次數(shù)、車門轉(zhuǎn)數(shù)采集等關鍵參數(shù)進行重新設計，提升車門整體性能。

通過對車門機械、電氣系統(tǒng)在安裝、調(diào)試過程中的設計，可以有效降低車門故障率，并且可以使車門適應地鐵線路大客流沖擊，最終提升門系統(tǒng)運行可靠性和穩(wěn)定性。

5 廠修外的改造方案

5.1 驅(qū)動電機組成

電機是門系統(tǒng)的心臟，為門系統(tǒng)提供動力。原電機使用的是德國進口的有刷電機，將首列廠修車中的部分電機拆解，發(fā)現(xiàn)幾乎所有電機電刷的磨耗已超過50%。以此判斷原電機已無法正常使用到下一個廠修期，所以在此次廠修改造中將其做更新處理，新電機使用的仍是德國進口的有刷電機。

5.2 門控器

為匹配改造后的門系統(tǒng)鎖閉機構，需對門控器程序進行修改。經(jīng)過和原客室門系統(tǒng)供應商進行交涉，獲知此版本的門控程序是采用匯編語言編寫的，且依靠原供應商對程序進行修改從時間和成本上均無法接受。由此依托高等院校的研發(fā)、設計能力，采用對原門控器程序進行反匯編的方案，將原門控器程序的數(shù)據(jù)提取、分析、修改，并進行相應的優(yōu)化，使之能夠滿足新門系統(tǒng)的使用需求。

除了對門控器程序進行修改，門控器硬件也要做相應的維修維護工作，如清洗門控器PCB 板，更換部分電解電容、電容，檢查PCB 焊接點是否正常，更換元器件，補三防漆等工作。

6 結(jié)論

通過對電動門機構大量的維修和改造工作，積累了關于電動門豐富的廠修經(jīng)驗，為日后大批量電動門的廠修改造工作打下了堅實的基礎。