宋 涛，刘光辉
（1.中国铁路沈阳局集团有限公司长春车辆监造项目部，吉林 长春 130052；
2.长春中车轨道车辆有限公司，吉林 长春 130052）
摘要：本文阐述了25K、25T型铁道客车气动塞拉门防挤压功能的基本作用原理，通过对目前气动塞拉门防挤压力试验方法的长期跟踪和研究，以及分别使用弹簧秤、测力仪对气动塞拉门的防挤压力进行了测量和对比分析，提出了规范气动塞拉门防挤压力试验标准和方法的建议。
关键字：铁道客车 气动塞拉门 防挤压力 对比分析
0 引言
我国25K、25T型铁道客车、动车组使用的塞拉门通常为气动塞拉门（驱动方式为气动，控制方式为电控），能实现本车控制和列车自动化集中控制。随着我国铁路事业的蓬勃发展，每天有大量铁道客车投入运用，塞拉门作为旅客上下车通道的重要作用越来越引起各部门的重视。目前铁道客车智能诊断系统不断完善，每节车厢均有一位列车员提供旅客服务的传统逐渐被打破，旅客上下车时不能保证每个车门旁边都有列车员提供服务，此时塞拉门关门时具备正确的防挤压功能就显得十分重要。TB／T 3108也明确要求塞拉门应具有障碍检测功能，即在自动关门过程中遇到障碍物时，塞拉门应自动返回或停在原位，防止旅客或旅客的物品、行李等被门挤压。
TB／T 3108规定气动塞拉门风源的压缩空气压力为450 kPa～900 kPa,工作压力为450 kPa～600 kPa，25K、25T型铁道客车气动塞拉门风源由总风系统供给，作为开、关门的源动力。塞拉门防挤压功能实现的目标是既要保证正常的开关门功能，又要保证关门之后能够满足其防雨性能。
1 防挤压系统构成
25K、25T型铁道客车的防挤压系统由门板密封胶条、防挤压压力开关、防挤压压力波开关（部分型号的塞拉门无防挤压压力波开关）、门控器组成。门板密封胶条为中空的封闭胶囊，通过橡胶气管与防挤压压力波开关连接，防挤压压力开关气路接口通过风管与无杆气缸关门端相连，防挤压压力开关、压力波开关电路接口均与门控器连接。
2 防挤压功能工作原理
防挤压压力开关通过检测关门时无杆气缸关门端的压力实现。关门时，无杆气缸关门端压力大于设定值时，压力开关给门控器输出防挤压信号，门控器控制车门自动打开或停在原处。防挤压压力波开关所起的作用与压力开关相同，它通过检测门板密封胶条气囊内压力实现。关门时，门板遇到障碍物，门板密封胶条受到挤压，气囊内压力产生突变，并通过橡胶气管传递给压力波开关，此时压力波开关给门控器输出防挤压信号，门控器控制车门自动打开或停在原处。气动塞拉门防挤压功能可以获得较短的响应时间，安全性高。
EN 14752：2015E阐述了塞拉门关闭是一个动力学过程，当移动的门板碰到障碍物，门板与障碍物间产生作用力与反作用力，也就是挤压力，该力的函数关系随着时间的推移取决于多个因素，例如门板的质量、加速度、尺寸、无杆气缸关门端风压等。挤压力在塞拉门防挤压功能实现的过程中由小到大，中间会有波动起伏，然后挤压力达到峰值，塞拉门停止关闭进入开门的过程，此时挤压力开始下降直到为零。
3 试验方法及标准
3.1 EN 14752：2015E规定防挤压力使用规范的测量装置进行，测量装置的外部尺寸、刚度、最大变形量等均有明确要求。测量点应位于门板的主要关闭边缘的中间高度处，并明确关门过程中施加在障碍物上的挤压力须符合以下要求：
3.1.1 峰值力Fp≤300 N；
3.1.2 在第一次试图关门过程中的有效力Fe≤150 N；
3.1.3 在进一步试图关门过程中的平均有效力FE≤200 N。
3.2 TB／T 3108规定塞拉门障碍物检测功能试验在门板下底端200 mm以上、上顶端200 mm以下范围内进行，能够探测到的最小障碍物尺寸为宽 30 mm、高60 mm。作用在障碍物上的力不大于150 N。
3.3 《铁路客车厂修规程》规定气动塞拉门装车后，用30 mm×60 mm（厚×宽）木块的宽度方向置于门与门框前胶条任一位置进行检查，防挤压功能须起作用。用弹簧秤测试在门扇关闭过程中，使其反向移动前的防挤压力最大值须小于150 N。
上述三个标准对于塞拉门防挤压力的试验标准都有明确要求，但TB／T 3108及《铁路客车厂修规程》未规范塞拉门防挤压力的测试方法及测量装置的技术指标。
4 使用不同装置测量的防挤压力对比
在对比使用不同装置测量的防挤压力之前，首先说明一下防挤压压力开关和压力波开关作用的基本原理。
4.1 压力波开关作用的步骤见图1。
图1 压力波开关作用的步骤
由此可见，压力波开关输出防挤压信号的关键在于门板密封胶条要在障碍物反作用力的作用下产生一定的变形，假设变形量为定量，那么门板密封胶条所受的反作用力与受力面积则成正比关系，即受力面积越大，使密封胶条产生变形所需的力越大。
4.2 压力开关作用的步骤见图2。
图2 压力开关作用的步骤
防挤压压力开关的作用过程符合动量守恒定律及动能定理，挤压力作用时间越短、作用距离越小，触发防挤压信号所需的挤压力越大，即反映了挤压力对时间和空间的累积效应，是力在时间和空间上的积分。
4.3 使用LTZ-30管形测力计测量塞拉门防挤压力
LTZ-30管形测力计为拉力弹簧秤（量程：0～300 N，测量精度5 N）。管形测力计与门板密封胶条接触部位为金属钩，直径5 mm。测量时先将金属钩钩住门板密封胶条适当位置，另一端由操作人员把持，然后执行关门操作，门板密封胶条在金属钩拉力作用下产生变形，并触发压力波开关或压力开关从而实现防挤压功能，金属钩与门板密封胶条之间的作用力与反作用力在管形测力计上显示。
4.4 使用BIA-class1测力仪测量塞拉门防挤压力
BIA-class1测力仪由手持测量装置、传感器及软件等组成，手持测量装置为压力弹簧结构，与门板密封胶条接触部位为直径100 mm的圆形平面。测量时先将手持测量装置放在门板密封胶条与门框之间适当位置，然后执行关门操作，门板密封胶条在手持测量装置作用下产生变形，并触发压力波开关或压力开关从而实现防挤压功能，同时手持测量装置压缩，通过测力装置记录压力大小及与时间的关系。
通过两种测量装置测试结果对比，BIA-class1测力仪防挤压力值均高于LTZ-30管形测力计测量峰值，符合门板密封胶条受力面积大小与防挤压力大小成正比关系，即测量装置与门板密封胶条接触面积越大，防挤压力值越大，测量装置与门板密封胶条接触面积越小，防挤压力值越小。
5 结论及建议
5.1 测量装置与塞拉门密封胶条接触面积不同对防挤压力测量结果存在影响，选用正确的测量装置能够准确判断塞拉门防挤压性能状态，使塞拉门防挤压性能调整的更加合理，有效防止门板挤压旅客或行李物品。
5.2 塞拉门具备正确的防挤压功能与其开关门动作及关门之后的防雨性能是紧密相连的，尤其针对检修部件，调整时需要兼顾塞拉门整体性能，避免过度要求单一功能状态，而对其他功能产生错误判断。
5.3 与EN 14752：2015E相比，国内现有标准对防挤压力测试点位置及测量次数没有明确规定，也未给出测量装置的技术参数，不利于塞拉门制造、检修行业标准的统一。
5.4 建议根据国内铁道客车检修现状及运用情况，结合智能检测设备的发展，完善防挤压力测量装置制造技术要求，细化防挤压力测量的具体操作方法，逐步实现塞拉门制造、检修要求的规范化。
参考文献
[1] 铁路客车厂修规程.中国铁道出版社.2015年
[2] EN 14752：2015E Railway applications-Body side entrance systems for rolling stock.2015年
[3] TB/T 3108—2011 铁道客车塞拉门.2011年