地铁客室车门选型的分析报告

2022-10-13

城市轨道交通由于站间距短, 起停较频繁且停站时间短等, 为保证乘客在短时间内能在车站顺利上下车, 因此客室车门数量多;同时, 客室车门作为一个直接与乘客界面直接相关联的部件, 具有开关动作频繁, 同时为乘客安全考虑, 车门的状态与列车控制紧密关联等, 因此客室车门类型的选择以及车门状态好坏将会直接影响城市轨道交通的安全、正点运营。

1. 列车客室车门的基本类型及特点

由于城市轨道车辆具有运载客流量大, 乘客上下车频繁等特点, 为了方便乘客上下, 缩短停站时间, 客室车门的布置一般有以下几个特点:一是足够的开启宽度;二是一般均匀布置, 使得乘客均匀分配, 避免集中在一处, 方便快速上下车;三是足够的数量;四是车门附近要有足够面积, 以缓和上下车时的拥挤, 缩短上下车时间五是确保车门开关安全可靠。

对于车门的数量, 应使车门承担的地板面积相等, 乘车效率最高, 且车门位置应该在承担面积的中央。增加车门的数量, 上下车人数增加, 但座位数减少。要考虑高峰期与平峰期, 站立面积与客室面积比要适当。另外, 大宽度的车门必然削弱车体强度。根据计算及需要一般设置3至5对门不等, 门的宽度一般为1400mm左右。车门可由压缩空气作为开关的动力, 也可采用电机驱动。与气动门相比, 电动门具有结构简单、易于控制、故障率低、维修少等优点。按照开启及结构形式主要可以分为移动门 (内藏门、外挂门) 和塞拉门。

1.1 内藏门

开关门时门页在车体侧墙版的夹层内移动, 车门驱动机构设置于车厢内部的车门上部, 装有导轮的门页可在导轨上移动, 传动装置采用皮带或者丝杠传动, 通过电机驱动传动机构, 带动门页动作。

1.2 外挂门

外挂门驱动结构工作原理与内藏式滑动移门相同, 外挂式滑动移门开关门时门页均位于车辆侧墙的外侧。外挂门的结构较简单, 但由于门机构位于车体外部, 密封性能相对较差。

1.3 塞拉门

借助于车门上端的传动机构和导轨, 车门开启后门扇紧贴车体表面, 车门关闭后, 门扇与车体在同一平面内。

1.4 微动塞拉门

由于外挂移动门密封差, 而塞拉门在关门过程中因乘客拥挤而导致车门无法关闭现象时常发生引起列车严重误点, 因此产生了微动塞拉门。微动塞拉门解决了塞拉门的“关门难”, 又解决了外挂移动门的密封差, 其密封性和隔音性能与塞拉门相当, 结构上简单紧凑, 安装空间小, 且重量比塞拉门减轻40~50kg。微动塞拉门将塞拉门塞拉距离由56mm减少到12mm, 塞拉导角由35°减少到10°, 因此极大地改善了门系统在关闭过程中的受力状况, 使承受乘客的人体阻力反作用阻力大幅度增强 (为塞拉门的1/5) 。

2. 各种车门特点

内藏门、外挂门、塞拉门和微动塞拉门等类型车门各具自身特点。从安全可靠性来讲, 移动门 (内藏门和外挂门) 一般适用于速度等级较低的列车上。当列车在隧道中运行, 随着速度的提高, 其空气的阻力会大大增加, 对外挂门产生较大的空气压力。车门会产生晃动等不稳定因素, 导致车门有交大的故障率。

由于移动门的结构决定车门与车体之间必须保证一定的间隙, 因此, 移动门的密封性差。当列车高速行驶时会产生车厢内部进风, 使得乘客舒适性下降, 当车辆进出隧道等过程中, 由于外界空气压力变化, 车内压力随之变化, 舒适性会有一定程度下降。由于移动门密封性差的缺陷, 车辆转向架产生的噪音很容易通过车门传入车内;同时由于移动门与车体不平齐 (突出或者凹陷) , 列车在行驶中也会带动附近的空气, 产生涡流, 导致列车通过时空气阻力过大, 也就限制了车辆的行驶速度。

塞拉门具有密封性好, 空气阻力小等特点, 因为能保证车门与车体在同一平面内, 使列车有较好的流线, 相对其他形式的门来说, 整体贴合, 没有突出或者凹陷车体区域, 但由于塞拉门的结构较其他形式的门复杂, 价格也相对高昂。

虽然有不同形式种类的车门, 但实现的功能却相差无几, 性能参数也大同小异。同时, 随着国内厂家对城轨车辆车门技术的引进、吸收并不断创新, 目前国内有厂家已经开发出集外挂移门及塞拉门特点的外挂密闭门 (又称微动塞拉门) , 是在外挂门的基础上增加了微小 (约12mm) 的塞拉行程, 保证在关门位置时门框和门扇密封胶条贴合, 保证了外挂门的密封性。同时大量采用门系统的成熟可靠的技术和装置, 降低设计的风险, 并对关键部件和结构进行试验校核, 保证产品的可靠性。目前外挂密闭门已在广州地铁8号线、广佛线车辆上进行批量使用, 特点是故障率很低。