摘要:车门是地铁车辆的重要组成部分,其性能的良好与否直接关系到行车安全。目前,国内城市轨道车辆使用的客室侧门包括塞拉门、外挂门和内藏门三种基本类型。本文论述了地铁车辆中内藏门、外挂门和塞拉门的基本组成结构,并对三种车门作出了比较分析。
1城轨车辆客室侧门形式
在车辆设计前,要对用户需求书中要求的车辆各大系统进行系统分析和研究,尤其要关注车辆的载客量和站间距。各大系统性能的好坏对车辆的性能有较大的影响,因此在选择客室侧门种类时要非常慎重。客室侧门系统的选择要根据车辆载客量、运营线路、车辆运行速度、密封性、车内噪声要求来选择,各种门各有其优缺点,在选择侧门种类时,要看侧重哪一方面。
2种客室侧门性能对比
目前,国内城市轨道车辆使用的客室侧门包括塞拉门、外挂密闭门、外挂移门和内藏移门等多种类型。根据门的运动轨迹和运动特征对各种门进行如下定义:
2.1塞拉门塞拉门指门在开启和关闭的过程中,门扇沿着车体侧面做纵向和横向运动;门关闭后门扇与门框塞紧,门扇外侧面与车体外侧面平齐。其在开启状态时,车门首先有一个推出动作,使车门移动到侧墙的外侧,再进行直线运动;在关闭状态时,车门先进行直线运动,待两门扇的携门架靠近门中线位置时车门进行塞拉动作,最终使车门外表面与车体外墙成一平面。塞拉门一般门系统主要部件包括:门扇、门槛、下摆臂组件、隔离锁、外操作装置、内操作装置、平衡轮、门控器、上压条、侧压条、承载驱动机构。塞拉门最突出的优点是密封性好、隔声性好、美观。在选定客室侧门种类时要根据车辆的技术要求来选择。假如对车辆密封性、车内噪声要求较高,又要求车辆外部客室侧门与车辆外表面平齐,而且对车辆内部空间没有太多的要求,车辆轴重在合同要求范围内,就要选择密封性较好的塞拉门。塞拉门的计权隔声量Rw≥29dB(A)。
2.2内藏移门(如图1所示)最突出的优点是重量轻、驱动机构结构简单且占用车内空间较小。如果车辆技术规格书中要求的车辆轴重较小,而且车辆要求的密封性和车内噪声要求并不高,就要侧重考虑选用内藏移门。内藏移门不仅重量轻、结构简单、维护保养方便、占用车内空间较少,而且其运动轨迹决定了在车辆载客量较大的线路使用更有利于车辆的安全运行。内藏移门的计权隔声量Rw≥22dB(A)。
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图1内藏门组成图
2.3外挂移门在车辆隔热性能要求较高,车辆载客量、车内空间要求较大的情况下,应主要考虑选择外挂移门。外挂移门的传动机构和电气部分安装在车内,而门的承载导向机构安装在车辆地外部,整个门的直线运动轨迹全部在车体侧墙外侧,这些特点决定了门口侧墙的内部不用再留出车门占用空间,也不用考虑座椅安装会与侧门运动相干涉,对车内座椅安装结构的设计非常有利,而且提高了门口侧墙的隔热性能。在载客量大的情况下,使用外挂移门的突出优点是侧门关闭不会受乘客的影响,不会由于车内乘客太多而关不上门。外挂移门的计权隔声量Rw≥22dB(A)。
2.4外挂密闭门与外挂移门的基本组成和工作原理基本一致,唯一不同的是运动轨迹稍有差别。外挂密闭门的运动轨迹并不像外挂移门那样一直沿直线运动,而是在门关闭的最后阶段有微量的塞紧运动,使门与门框之间有良好的密封性。因此,运动特点决定了外挂密闭门既具有外挂移门的优点,又具有塞拉门密封性良好的特点,在选择时应按照外挂移门的特点来选型,外挂密闭门密封性能要高于外挂移门。外挂密闭门的计权隔声量Rw≥27dB(A)。闭后与门框压紧,门扇外侧面凸出车体外侧面。如图2所示,外挂门一般门系统主要部件包括:内部驱动机构(1)、外部承载机构(2)、门扇(3、4)、侧密封框(5、6)、下导轨(7)、内外紧急解锁装置(8、9)、隔离锁(10)。下踏板组件及上密封框图中未示。
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图2外挂门组成图
外挂门与车体的接口部件包括下踏板组件、上密封框、左右密封框等。其中上密封框、左右密封框与门扇的周边胶条配合,保证门扇的防水密封性。下导向导轨安装在车体边梁上,脚踏板安装在地板面。下导向导轨为门板下部提供导向,完成门扇的直线运动;内部驱动机构吊装在车体内部,为门系统提供动力输出、运动控制、锁闭解锁等功能。紧急解锁及隔离锁装置与内藏门原理相同。客室侧门的选择是个综合性问题,在实际设计中,需结合业主的要求(包括隔音隔热、载客量、重量,以及美工要求等),给出综合性定论。上文叙述的是以车门相对车体运动形式分类的三种基本车门,而在实际生产中,结合了外挂门与塞拉门的外挂密闭门也备受业主青睐。3门的数量和净开度在车辆上设置客室侧门的数量以及侧门净开度尺寸的确定与车辆规定的AW3工况时乘客的数量和列车的停站时间有关。通过对许多车辆用户需求书进行统计,发现车辆超员人数平均为320人,国内地铁列车停站时间约为30S,在停站时间内还包括了侧门开关时间,一般客室侧门开关总时间为6S,那么乘客上下车的时间为24S。假设车辆内有超员人数一半的人员进行上下车,那么人流数量为320人,也就是说在24S内完成320人的交换。模拟乘客上下车示意图如图3所示。
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图3模拟乘客上下车示意图
依据人机工程学,假定列车中每个人占有的横向单位长度相当于一个成年人的肩宽,按照中国成年人的身材尺寸取该值为0．5m,纵向站立长度考虑进出门时人员错落分布和乘客所带行李的影响,前后人间距取0．75m,则每个人的站立面积为0．375rfi。参照GB／T7928-2003《地铁车辆通用技术条件》的规定,B型车车辆一侧设置3～4套客室侧门。《铁路应用车身入口系统》确定城轨车辆单扇门最小开度为800mm,双扇门最小开度为1300mm,因此设置4套双扇门,最小开度选为1300mm,这样完全可以满足上述假设的条件。确定城轨车辆单扇门最小开度为800mm,双扇门最小开度为1300mm,那么可以设置3套双扇门,最小开度选为1400mm,这样完全可以满足上述假设的条件。综上分析,在车辆超员320人时,B型车地铁一侧设置3套侧门时侧门净开度要设置为1400mm,一侧设置4套侧门时侧门净开度要设置为1300mm,能够满足列车停站时间约为30S时乘客换乘的需要。
参考文献:
[1]GB／T7928-2003,地铁车辆通用技术条件[s]．
[2]EN14752-2005,铁路应用车身入口系统[s]．
[3]闻邦椿．机械设计手册(第五卷)[M]．北京:机械工业出版社,2010．