天津地鐵3號線客室門制動器升級可行性分析

薄少彬（天津市地下鐵道運營有限公司,天津　300000）

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天津地鐵3號線客室門制動器升級可行性分析

薄少彬
（天津市地下鐵道運營有限公司,天津300000）

摘 要：天津地鐵3號線自運營以來，客室門制動器故障頻發，嚴重影響正線運營。為了根除這一問題，準備通過制動器升級來解決，即將既有車客室門使用的35C制動器升級成35D制動器。理論和性能上35D制動器是35C的一個升級版，在現場將進行裝車試驗和配套軟件試驗，主要從這兩個方面來驗證新型制動器是否符合現場的要求。目前實驗效果良好，即將開展全面改造。

關鍵詞：地鐵；車門；制動器

1　天津地鐵3號線運營的情況介紹：

天津地鐵3號線現場，運營車輛有27列（301-327），另有4列新加車（328--331），正在進行調試，所有車輛均采用的是康尼公司生產的MS130DW6-2型客室門系統。現有車和新加車客室門在功能和接口上基本保持了一致，只有一些零部件，由于生產日期的不同，新加車相比于現有車進行了升級優化。而制動器就是其中一項，27列現有車客室門，自2011年出廠安裝的是35C型制動器，并運營至今；4列新加車，于2014年10月到達現場，客室門采用的是35D型制動器。

2　制動器升級的必要性

天津地鐵3號線自運營以來，客室門制動器故障頻發，截止到目前為止，因制動器導致的正線故障10次，檢修故障74次，一共更換了84個制動器，并且目前制動器存在開門位置回彈的制動器占總數的80%，嚴重影響正線運營。

制動器是客室門系統的全程鎖閉裝置，其功能就是保證在開門方向任何位置下制動，即無法打開車門，而在關門方向不起制動作用，關門方向可以順利關門。

35C型制動器主要存在的問題就是瞬時制動失效。在正線運營當中，列車靜止時，在關門位置瞬時失效，會使列車報“在不允許狀態下，車門離開開關位置”，而在列車動態運行時，在關門位置瞬時失效，則會導致列車起緊急制動，影響正線運營。而在日常檢修過程當中，手動關門時，會存在回彈，情況嚴重一些的制動器，會在某些位置失去制動功能。如果針對這一問題得不到有效的解決，長此以往發展下去，勢必會造成全程鎖閉失效，在列車運行當中自動開門，造成安全事故，所以針對這一問題，作為天津地鐵3號線主管車門的工程師，采取了高度重視，準備將35C制動器升級成35D制動器。

3　35C制動器原理和瞬時失效的根本原因

構成35C制動器的制動副有三個零件組成，套、絲桿連接軸和圓柱滾子。電機連接軸可以正反轉動帶動絲桿連接軸轉動，而絲桿連接軸只能沿順時針方向帶動電機連接軸轉動。由于摩擦角α小于摩擦自鎖角，因此絲桿連接軸不能沿逆時針方向轉動帶動電機連接軸。

35C制動器的單向制動功能和性能取決于絲桿連接軸凸輪曲面的尺寸精度和等分精度以及套的尺寸精度和形狀誤差，另外絲桿連接軸和套與圓柱滾子接觸面的硬度和表面粗糙度對35C制動器的制動功能和性能也有較大的影響。由于其凸輪面是一個不規則的曲面，加上尺寸精度和等分精度要求非常高，常規的機械加工難以實現，工藝性很差，并且零件尺寸的一致性很難保證。這就是35C制動器經常失效的原因。

4　35D制動器原理和改造的可行性

4.1改造的可行性

35D全程鎖閉裝置是一種與35C制動器功能完全相同、集傳動與鎖閉功能于一體的鎖閉裝置，是在基本保持35C制動器安裝接口一致的前提下的優化改進設計的一種新型的全程鎖閉裝置，具有結構簡單，環境適應性更強等特點，僅對原絲桿進行改制和軟件優化即可。

4.235D制動器原理

扭簧過盈套在絲桿軸和固定軸上。絲桿軸順時針轉動時，對扭簧的摩擦力方向如圖箭頭所示，扭簧松圈，轉動超越；電機軸逆時針轉動，首先帶動撥爪，撥松扭簧與固定軸端的配合，然后帶動絲桿軸一起轉動；絲桿軸逆時針轉動時，對扭簧的摩擦力方向如圖箭頭所示方向反方向，扭簧抱緊，轉動禁止，絲桿軸制動；電機軸順時針轉動帶動絲桿軸，與絲桿軸順時針轉動相同；電機軸逆時針轉動，首先帶動撥爪，撥松扭簧與固定軸端的配合，然后帶動絲桿軸一起轉動。

從原理可以看出，35D全程鎖閉裝置的制動器是依靠矩形扭簧對芯軸的周向抱緊，而非有限點的制動，較35C制動器理論上來說更可靠。

5　結束語

從原理上對比：35C制動器是四點制動，而35D全程鎖閉裝置是圓周上的無限點制動，35D全程鎖閉裝置的制動效果要優于35C制動器。

從工藝上對比：35C制動器的絲桿連接軸為偏心凸輪結構，加工工藝性和尺寸穩定性較差， 而35D全程鎖閉裝置的絕大部分零件為回轉體結構，常規加工工藝就可以滿足技術要求。

從兼容性上對比：35C制動器受環境和潤滑狀況影響比較大，在較低溫度環境下制動性能衰減較大，而35D全程鎖閉裝置對環境和潤滑情況不敏感，也就是說，低溫下35D全程鎖閉裝置的制動性能沒有明顯變化。天津地鐵3號線現場使用情況，也驗證了這一點。

從動態壽命上對比：35C制動器在使用一段時間后，會出現瞬時制動失效現象，對車輛運營造成一定的影響，根據現車裝車試驗驗證，35D全程鎖閉裝置尚未出現上述情況。

參考文獻：

[1]天津地鐵3號線車門系統系統車輛維護手冊[K].

[2]張如華.35D型制動器在城軌車輛上的應用[J].鐵道機車車輛,2012(05):12-15.

作者簡介：薄少彬，男，助理工程師，主要從事：地鐵車輛狀態檢修及故障診斷工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.199