CRH380B 型動車組塞拉門模型研制

姚春燕

（南京鐵道職業技術學院，江蘇 南京 210031）

1 動車組塞拉門結構和原理

1.1 塞拉門系統總體特點

塞拉門存在塞和拉兩種動作方式：當門開啟時，門移開一定距離后可以延著車體的內側或外側進行滑動，移動到側墻的外側。當門關閉時，是由車內或是車外塞入車門口處，這時，車門外表面與車體的外墻就成為了一個平面。這樣的設計不僅可以美化整個外觀，更有利于降低動車組列車在高速行駛時空氣渦流產生的噪聲。

1.2 CRH380B 型高速動車組塞拉門結構原理概述

CRH380B 型高速動車組塞拉門結構由門框、門扇、驅動單元、操作面板、線束、控制電器等構成。采用電控電動，電控氣動鎖閉的控制方式；采取司機室、乘務室集成控制，門控制板手動控制等多種方法對車門發出控制指令。車門具有開/關門、防擠壓、緊急解鎖、高速鎖定等完善的功能，保障列車的安全可靠運行。（1）開門動作在列車速度低于5km/h 時可以由門內/外鍘開門按鈕/司機室集控制按鈕完成，主副鎖解鎖后，開門指示燈閃、蜂鳴器響，車門打開。（2）關門動作在列車靜止時可由門內關門按鈕/司機室集控制按鈕完成完成；當列車速度不大于5km/h 時由速度信號發出指令完成，關門指示燈閃、蜂鳴器響，車門關閉，主副鎖鎖緊。（3）門的緊急動作，在列車速度低于10km/h，可經內/外側緊急解鎖拉板動作，完成開門動作，以進行逃生。

2 車門模型設計

2.1 機械部分

（1）在選擇框架材料上，基于對車門整體負重的考慮，選擇材質較輕的鋁合金型材。（2）攜門架材料選用了軸承滑塊滑塊內徑尺寸參考了長導柱直徑。（3）長導柱的支撐座選擇了直角支撐座。（4）絲桿尺寸圖（見圖1 所示）。

（5）直角連接處。

（6）擺臂與門框下沿連接裝置圖(內徑8mm)。

（7）擺臂尺寸圖（見圖2 所示）。

機械原理：絲杠、攜門架、下擺臂、長導柱和短導柱是起到承受載荷的作用；上滑道、下滑道、滾輪以及攜門架起到導引方向的作用，控制門扇運動的軌跡；門頁起到密封的作用。長導柱承受門扇運動縱向的力，短導柱承受橫向的力。上導軌由一段直線導軌和一段曲線導軌組成的。塞拉門，顧名思義存在“塞”和“拉”兩種工作過程，在直線區段為“拉”的過程，在曲線區段則包括了“塞”和“拉”的兩種運動過程。相較于動車組塞拉門的擺輪設計，此次車門模型設計的創新點之一就是下擺臂，采用了弧形的設計。下擺臂的尺寸是根據門頁伸出范圍的大小測量設計而來的，當門扇開到位后，其縱向移動的距離決定著深度，橫向移動的距離決定著開度，零件圖見圖9。將加工圖發給廠家進行制作。擺臂安裝在門框的下沿，通過轉軸固定。其中的一端安裝有滑輪，通過滑輪與門頁的下滑道相連，從而協助門頁順利地擺進和擺出。

3.2 電氣部分

（1）電氣控制功能分析。整個模型通過總開關控制電源的輸入（220V 50HZ），將電能傳遞給電源盒模塊和交流電機，電源盒模塊將電能供給可編程控制器、繼電器和開關按鈕。交流電機則是通過電源模塊上的接線柱直接從電源取電。

開門過程：當按下開門按鈕后，主鎖限位開關和輔助鎖限位開關釋放。電機驅動門扇運動，當門扇運動到開到位狀態，觸發限位開關，PLC 接收到輸入信號，電機停轉，完成開門動作。關門過程：按下關門按鈕，PLC 接收到關門信號，關門信號燈閃爍，PLC 控制直流驅動電機向關門方向開始運轉，門扇在電機驅動下開始關閉，當門扇運動到關到位狀態，觸發關到位限位開關，PLC 接收到信號后，控制電機停轉，觸發主鎖鎖到位限位開關和輔助鎖鎖到位限位開關，關門信號燈長亮，關門動作完成。防擠壓過程：在關門過程中，觸碰防擠壓按鈕后，關門信號燈閃爍頻率加大。此時，PLC 接收到開門的信號，控制電機反方向轉動，電機驅動門扇運動，當門扇運動到開到位狀態，觸發限位開關，PLC 接收到輸入信號，電機停轉。由設定的程序—等待3S 后，PLC 接收到關門的信號，關門信號燈閃爍，開始關門動作，若關門過程中，再次進行防擠壓操作，原理同上，若無防擠壓動作，則與關門過程原理相同。緊急解鎖過程：按下緊急解鎖按鈕后，PLC 接到緊急解鎖請求信號，主鎖鎖閉和輔鎖鎖閉信號指示燈滅，然后手動打開主鎖限位開關和輔鎖限位開關，使其釋放。關門信號燈滅，開門信號燈亮，此時，可以進行緊急解鎖下的手動開門。

（2）PLC 模塊設計。通過分析車門模型控制功能與特點，進行PLC 的輸入輸出口配置，具體配置如表2 所示。

（3）PLC 控制流程。通過對速度設定值的判斷，門控系統給出開、關門等不同的動作要求，具體操作過程見圖4 所示。

3 調試與檢測流程

3.1 機械部件調試

（1）門扇與門框外表面平行的調整。將門扇置于待側拉的位置狀態。使用鋼尺和角尺對門扇外表面與門框外表面垂直方向上進行位置關系檢測，通過調調整滿足要求。

（2）門扇與前門框間的上、下間隙需滿足最大誤差不得超過0.5cm。故可通過調節承載輪上的偏心軸距離來進行調整。

（3）門扇高度的調整。門扇上邊緣和上門框邊緣間的距離調整須保證攜門架和下支架上的滾輪在全程范圍內不脫離上、下滑道，也不能觸及滑道的槽底。

表2 輸入輸出分配

圖4 流程圖

（4）開門的限位調試。在設計的車門模型中，采用兩個開關按鈕來表示關到位開關（稱為98 鎖）。在調試過程中，通過操作開關按鈕，來觀察開、關門的LED 燈信號提示。

（5）門鎖機構的調試。在門鎖機構的設置中，用信號燈顯示主鎖解鎖、主鎖鎖閉和輔鎖鎖閉時繼電器得失電的情況。該過程用信號燈閃爍代替了蜂鳴器的鳴叫來顯示門扇的運動狀態。當門扇在工作過程中，對應開或關的LED 燈閃爍。當完成工作過程后，將停止閃爍，正常發光。所以可以在工作過程中觀察LED 信號燈的狀態的好壞來判定門鎖機構的工作狀態。

3.2 電氣部件調試

系統共設定了三種速度等級分別為低速、中速和高速：

（1）當旋轉三位置開關至低速條件下時，進行正常開關門動作檢測。開門過程：按下開門按鈕，開門信號燈閃爍，車門打開。門開到位后車門停止運動，指示燈停止閃爍。

關門過程，按下關門按鈕，車門關閉，關門指示燈閃爍，門關到位后車門靜止。車門關閉后，手動操作主鎖限位和輔助鎖限位開關，關門指示燈停止閃爍。

（2）緊急解鎖時：當旋轉三位置開關至低速或是中速條件下時，當有緊急情況需要開門時。按壓緊急解鎖請求按鈕。此時主輔鎖鎖閉的LED 信號燈均滅，此時可以進行手動開門動作檢測。

（3）速度大于10km/h，處于高速狀態時。當旋轉三位置開關至高速條件下時，無論使用開門按鈕還是緊急解鎖，相應繼電器均無動作，車門無法實現打開。

（4）防擠壓動作（處于低速狀態）。在關門過程中，觸碰防擠壓按鈕，此時終止關門動作，門扇進行開門動作。門開到位，停留3s 后重新進行關門動作。重復開關門5 次，然后再進行關門過程，直到不再進行防擠壓動作。塞拉門模型的完成，在能夠完成原車車門的相應動作的基礎上，也可能滿足因使用地點的需要進行方便移動的要求，還可以根據具體的要求進行相應的網絡拓撲，能夠滿足教學培訓的基本需要。