動車組塞拉門主鎖故障分析

劉振宇 中國鐵路上海局集團有限公司南京動車段

隨著復興號的順利上線運行，我國已經成為世界上高鐵商業運營速度最快的國家。在高速行駛狀態下，空氣動力學效應將會對車輛產生顯著的影響，尤其是車輛進出隧道、會車時產生的空氣壓力波，故而不斷刷新的運營速度對列車的可靠性、密封性提出了更高的要求。作為動車的重要部件，供旅客上下車的側門主要采用電控電動塞拉門方案。本文以CRH380BK 車型上使用的IFE 型塞拉門為例，對主鎖部件進行結構的分析與故障的梳理，促進檢修作業標準的提高，降低側門故障率。

1 主鎖介紹

塞拉門的鎖閉機構分為主鎖與輔助鎖兩種，其中輔助鎖采用電控氣動的方式將門扇與邊框壓緊密貼，實現車體的密封。主鎖在輔助鎖的壓力作用下進入鎖閉位置，使用棘輪結構將門扇進行機械式固定。

1.1 主鎖作用

門扇在開關過程中依靠驅動電機M1 進行移動，在關閉的最后環節依靠輔助鎖提供的壓力實現密閉，從而帶動主鎖進入鎖閉位置，此時主鎖回轉爪的棘輪結構可將門扇固定在關門位置，確保系統風源或電源丟失情況下門扇不會打開。

1.2 主鎖結構

主鎖主要由鎖鉤、回轉爪、中心轉軸及上部的凸輪組成，在主鎖框架內同時安裝有解鎖電機、解鎖凸輪、限位開關等部件，下面主要介紹主鎖的本體結構。

1.2.1 鎖鉤

鎖鉤為固定結構，通過兩顆螺栓與主鎖框架連接，位于門扇鎖柱行程范圍的末端，限制鎖柱繼續向關門方向運動。圖1 為鎖鉤俯視圖。

圖1 鎖鉤結構圖

1.2.2 回轉爪

回轉爪為可動結構，與鎖鉤上下排布，通過轉軸安裝在主鎖框架上。關門過程中，回轉爪在門扇鎖柱的水平力作用下進行旋轉，最終被限制在二級嚙合位，從而起到阻礙門扇鎖柱向開門方向運動的作用。如圖2 所示，回轉爪在扭簧作用下持續受到順時針旋轉的扭力，當門扇鎖柱離開時回轉爪自動復位。

圖2 回轉爪及周邊部件結構圖

1.2.3 主鎖中心轉軸

主鎖的中心轉軸是主鎖的重要組成部分，在轉軸上的多個凸頭分別承擔著鎖定與解鎖的功能，因主鎖的框架結構將其在空間上分成三層，本文將其歸納為轉軸三層多杈樹結構，從上到下分別為：

（1）頂層為與B7 限位開關相互作用的凸輪；圖3 為凸輪與B7 限位開關的結構圖，B7.1、B7.2 指令電器將凸輪的狀態信號傳送至DCU 中，具備自動復位功能。

圖3 中心轉軸頂層結構圖

（2）中層為用于限制回轉爪的鎖定凸頭以及與解鎖電機M2 配合的解鎖凸頭，如圖2 所示，轉軸在扭簧作用下持續受到逆時針旋轉的扭力，電機凸輪在M2 解鎖電機被激活時在電機作用下轉動，并推動主鎖中心轉軸順時針轉動，鎖定凸頭隨之離開嚙合位，回轉爪在自身扭簧的作用下完成解鎖。圖4 為二級嚙合位回轉爪與鎖定凸頭的配合狀態。

圖4 二級嚙合位結構圖

（3）底層為與緊急解鎖凸輪配合的解鎖凸頭。塞拉門的控制面板及外側車體各有一個緊急解鎖拉手，其原理在于解鎖拉手與主鎖處的解鎖凸輪通過鋼絲軟軸連接，拉動解鎖拉手將會帶動凸輪順時針轉動，配合中心轉軸底層的解鎖凸頭使轉軸轉動，從而使中層的鎖定凸頭離開嚙合位。圖5 為緊急解鎖部件的結構圖。

圖5 主鎖緊急解鎖部分結構圖

中心轉軸通過三層排布的方式，同時滿足電機與手動兩種解鎖方式，并且通過與限位開關的配合指示門扇的關閉狀態，解決了部件安裝的空間問題。

2 主鎖故障

2.1 解鎖電機M2

2.1.1 工作原理

M2 解鎖電機通過凸輪與中心轉軸的傳動實現主鎖的解鎖，其具體過程是：當DCU 接收到開門信號后，進行輔助鎖氣缸排氣，給M2 電機兩端的X2.14、X2.16 端口供電，電機先轉動約 60°，此時觸發B9 限位開關，電機斷電停止轉動。此時已經完成了解鎖動作，鎖定凸頭被電機凸輪旋轉至解鎖位置，將回轉爪釋放。98%限位開關因為門扇的離開被釋放，M2電機再次供電并開始旋轉 300°，回到初始位置。在此過程中，主鎖的中心轉軸一直受到電機凸輪的作用力，當電機復位時，中心轉軸在自身扭簧作用下復位，確保主鎖正常解鎖。

2.1.2 故障分析

在DCU 發出系列開門信號時，門未能檢測到正常解鎖將會報出閃動代碼3 次，可通過查看診斷代碼進行判斷。（1）215 代碼是指門解鎖電機的電源端口激活，但在3 s 內DCU沒有接收到B9 的信號輸入，判斷電機沒有運動到解鎖位置。通過觀察發現電機沒有動作時，可檢查M2 電機的接線及端子 X2.14、X2.16、X12.12、X12.13、X14.1、X14.2，同時測量二極管R3、R5 以及電阻R4 兩端電壓，確認是否有擊穿燒損的情況。當電機正常工作、解鎖動作正常時，可查看B9 限位開關狀 態 ， 并 檢 查 其 接 線 及 端 子 X14.3、X14.5、X1.11、X12.1、X12.8。（2）216 代碼是指門扇被阻塞在關門的位置，此時可能為輔助鎖未能正常排風，將門壓緊在鎖閉位置；M2 電機未能正常解鎖，主鎖阻礙門扇鎖柱的移動；98%限位開關反饋的信號異常；DCU 故障及其他機械問題導致的卡滯問題。（3）當電機能夠正常解鎖但轉速低時，可能為R3、R4、R5 故障。如圖6所示，R3 為齊納二極管。在反向擊穿前都具有很高電阻，當被擊穿后，其反向電阻會降到一個很小值，在這個低阻區中反向電流增加而電壓則保持恒定，從而起到穩壓的作用。

圖6 M2 電機電路圖

2.2 緊急解鎖組件

2.2.1 工作原理

DCU 接收從BCU 發送的速度信號，當列車速度低于10 km/h，可通過緊急解鎖拉手進行門的緊急解鎖。當DCU 接收到V>10 km/h 的速度信號時，將會給X2.4 端口供電，使K4 電磁鐵得電吸合，緊急手柄機械解除耦合狀態。在不工作的條件下或應急開關動作且速度 V<10 km/h 時，K4 出于失電狀態，緊急手柄耦合。針對緊急情況，可通過按壓操作面板上的按鈕或是旋轉方形應急開關將請求信號發送給DCU，DCU 可控制 X2.4 端口失電。

2.2.2 故障分析

緊急解鎖組件的故障多集中于以下幾點：（1）電磁鐵K4 故障。金屬擋桿發生卡滯導致部件無法正常耦合或解耦；K4 電路發生斷路，電磁鐵無法正常勵磁，緊急解鎖裝置持續處于耦合狀態，在列車運行中被手動解鎖影響行車安全。（2）鋼絲軟軸固定螺栓松動。緊急解鎖裝置是通過鋼絲軟軸拉動凸輪轉動的方式實現解鎖，鋼絲軟軸穿過凸輪上的工藝孔，末端被螺栓緊固。當螺栓松動時鋼絲軟軸的拉力無法傳遞到凸輪上，使解鎖功能失效。

2.3 關閉并鎖閉限位開關

2.3.1 工作原理

在門關閉壓緊狀態下，主鎖中心轉軸上的鎖定凸頭進入二級嚙合位，同時中心轉軸會帶動頂部的凸輪轉動，從而觸發上下排布的B7.1、B7.2“關閉并鎖閉”限位開關，使其由彈出位變為壓入位。

單節車廂四扇或兩扇塞拉門的B7.1、B7.2 限位開關串聯在一起，形成的硬線回路將信號傳遞至KLIP 站，同時也會將信號發送至DCU 中，并經由MVB 總線通過網絡信號傳輸的方式傳遞到中央控制單元。

2.3.2 故障分析

B7 的故障多集中于兩點：（1）限位開關內部燒損斷路、進水短路以及接線松脫，導致DCU 無法接收到正確的信號。（2）轉軸上凸輪發生位置偏移，出現無法正常觸發限位開關和持續壓緊限位開關兩種情況。

3 檢修建議

（1）加強對電機、限位開關等用電設備的狀態檢查，確保動作正常無卡滯，無電蝕、燒損、進水等情況，接線及端子無斷線、虛接的情況。

（2）做好主鎖部件的清潔與潤滑，重點檢查各摩擦面的狀態，杜絕異常磨損、裂紋等情況，并在摩擦部位涂抹潤滑脂。加強對主鎖部件尺寸的測量，確保運動部件間不會發生異常干涉。

（3）檢查各螺栓的安裝狀態，重點螺栓涂打防松標記，便于檢修人員確認。

（4）建立塞拉門檢修故障數據庫，定期梳理重點故障，總結季節性、線路性故障，做好故障的預判與預防。