車輛客室車門方案比選

覃海春

（廈門軌道交通集團有限公司運營分公司，福建 廈門 361021）

0 引言

作為城市軌道交通車輛重要部件的客室車門在車輛的運營中扮演著重要的角色，車輛客室車門結構特點、安裝形式、運營維護等都將直接影響著城市軌道交通車輛在正線上運行的安全可靠性。因此車門的重要地位也是其他任何系統所不能取代的[1]。

1 客室車門分類

1.1 按動力形式分為電動門和氣動門

電動門是由電氣控制電動機，再通過電動機驅動傳動裝置完成車門開關動作的各種門。氣動門是由壓縮空氣驅動傳動風缸，再通過機械傳動系統完成車門開關動作的各種門。

1.2 按開啟方式分：外掛門、內藏門、塞拉門、微動塞拉門

外掛門的門體懸掛于車體外側，與車體形成凹凸外表面。內藏嵌入式側移門簡稱為內藏門，在車門打開時，門體隱藏于車體結構內。塞拉門的門扇在車門打開時貼靠在車體外側，在車門關閉時，門扇與車體平齊。微動塞拉門兼有塞拉門與外掛門的主要特點，可以實現門扇與車體門框平面的緊密貼合，確保車門具有良好的密封性能。目前國內地鐵公司多采用塞拉門和微動塞拉門[2]。

1.3 按傳動方式分

車門的傳動方式分為齒帶傳動和螺桿傳動。

2 客室車門主要功能

開/關門功能、障礙物探測重開門功能、開/關車門的二次緩沖功能、隔離故障車門功能、車內緊急解鎖功能、車外緊急開門功能、自診斷功能、故障指示和記錄功能、通過PTU讀出記錄數據功能、零速保護功能。

3 客室車門主要技術參數

車門數量：每輛車每側4對門扇

凈開寬度：≥1300mm

凈開高度：≥1860mm

供電電壓：DC110V（波動范圍：77～137.5V）

開門時間：3．0±0.5 s（可調節）

關門時間：3．0±0.5 s（可調節）

開、關門延時時間：0～3.0s（可調節）

車門關緊力：≤150N

探測最小障礙物：25×60mm

車門隔聲量為：≥31dB（A）

隔熱性能：＜5W/m2K

4 客室車門比較

4.1 按開啟方式的比較

4.1.1 門扇重量內藏門、外掛門、微動塞拉門門扇重量均差不多，塞拉門重量最重達180kg。

4.1.2 門機構橫截面內藏門、外掛門、微動塞拉門機構橫截面均差不多，塞拉門機構橫截面最大達325*230mm。

4.1.3 占用車外空間

內藏門不占用；外掛門和塞拉門在開啟時占用車外空間，門扇外表面距車體表面約56mm；微動塞拉門在開啟時占用車外空間，外表面距車體表面約44mm，在關閉時門扇外表面距車體表面約32mm。

4.1.4 密封性、隔熱、隔音

內藏門和外掛門的密封性、隔熱、隔音效果相對差，塞拉門和微動塞拉門的密封性、隔熱、隔音效果良好。

4.1.5 維護性

內藏門結構簡單，零部件較少，零件的可接近性較好，門扇在車體的內部，不便于拆卸、調試；外掛門和微動塞拉門結構簡單，零部件較少，零件的可接近性較好，門扇在車體的外部，便于拆卸、調試，可維護性較好；塞拉門結構復雜，零部件較多，零件的可接近性較差[3]。

4.1.6 安裝方式

內藏門、塞拉門、微動塞拉門所有機構安裝在車體內部；外掛門門板承載導向裝置安裝在車體外部，傳動裝置安裝在車體內部。

4.1.7 運營應用

內藏門可靠性較好，但由于下導軌采用凹凸槽式結構，容易卡入異物，密閉性差，乘車舒適度不佳；外掛門可靠性較好，由于下導軌采用凹凸槽式結構，易卡入異物，密閉性差，乘車舒適度差；塞拉門乘車舒適度較好，但結構復雜、可靠性相對較低；微動塞拉門可靠性較好，由于采用較小的塞拉導入角度，有效解決了“關門難”的問題，乘車舒適度較好。

4.1.8 綜合優點

內藏門結構簡單，故障率較低，全壽命周期費用低；外掛門結構簡單，占用車體內部空間相當較少，便于檢修和安裝調試；塞拉門密封好，乘車舒適度較好，門扇與車體外表面平齊，車輛外形美觀，便于洗車；微動塞拉門結構相當簡單，密封好，乘車舒適度俱佳，便于檢修和安裝調試，可靠性高，與外掛門相比，占用車體外部空間小[4]。

4.1.9 綜合缺點

內藏門密封差，門機構占用車內空間較大，門扇維護性差，由于門扇等裝置在車體側墻內，維護檢修不方便；外掛門密封性差，外部機構需定期清潔和維護；塞拉門結構復雜，門機構占用車內空間較大，全壽命周期費用高；微動塞拉門外部結構需要定期清潔維護，成本較高。

4.2 按傳動方式比較

4.2.1 帶傳動

優點：傳動平穩、結構簡單、成本低、使用維護方便、有良好的撓性和彈性、過載打滑。

缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。

4.2.2 螺旋傳動

優點：小轉矩產生較大的軸向推力，最重要的是能自鎖。

缺點：加工精度高，工作速度差，磨損大，壽命短，還可能出現爬行等現象。

4.3 電動塞拉門和微動塞拉門方案比較

微動塞拉門是在外掛移門的基礎上增加了12mm的微小塞拉動作，實現了門扇周邊密封膠條與車體門框平面的緊密貼合。該門系統在安裝方式、結構、空間和尺寸等方面與外掛門基本相同。微動塞拉門具有外掛門的所有優點，同時密封性能優于外掛門，有取代外掛門的趨勢。因此以下以微動塞拉門為例與電動塞拉門進行比較。

4.3.1 微動塞拉門

微動塞拉門的結構由承載導向裝置、門扇和下導向裝置依次連接組成，承載導向裝置包括承載導軌、承載輪、導向滑道、承載小車、擺臂、擺臂軸、攜門架和導向輪，它們組成平行四連桿機構；平行四連桿機構中的攜門架與導向輪相連接，承載小車與承載輪相連接，攜門架、擺臂、擺臂軸和承載小車依次相連接，導向輪和導向滑道相連接，承載輪和承載導軌相接。

4.3.2 電動塞拉門

電動塞拉門在開閉時有塞拉動作，即同時進行直線和外擺的復合運動，一般向外完成52～56mm的塞拉動作。在關閉時，門扇周邊密封膠條與車體門框平面緊密貼合，門扇與車體外表面平齊，整體外觀效果美觀，車門具有良好的密封性能，提高了整車的舒適度。該門系統的上軌道、驅動、懸掛等部件能被整合成整體的門驅機構，安裝在車內門洞正上方。門洞周邊安裝有平衡輪、滾輪擺臂及下擋銷等附件來平衡調整門扇的安裝和運動位置[5]。

電動塞拉門系統的主要結構均集成在門驅系統中，門扇通過攜門架與門驅系統相連，攜門架上有滾輪在上導軌中運動，上軌道的軌跡決定門扇上部的運動軌跡。門扇下部有下導軌，通過與滾輪擺臂的嚙合確保完成門扇下部的直線運動和外擺運動軌跡。

4.3.3 門控系統

兩種門的門控系統完全相同。

4.3.4 主要性能參數區別

下表從使用角度對微動塞拉門和電動塞拉門進行比較。

表1 基于使用角度的微動塞拉門和電動塞拉門比較分析表

4.4 客室車門應用情況

表2 客室車門運用情況分析表

5 結語

從國內地鐵門系統的應用情況看，當今地鐵公司對門系統可靠性要求很高，且由于營運時客流量超大，一般會采用聲學性能差、不節能的微動塞拉門。如果在營運時客流量一般（最多AW3左右），為追求車輛的美觀性，滿足節能環保要求，地鐵公司一般會采用電動塞拉門。在AW3以下的客流量時，電動塞拉門可靠性同外掛門相當，在客流量超大時，電動塞拉門可靠性略有下降。但電動塞拉門具有結構成熟可靠、隔聲性能優良、外表美觀、車輛運行阻力小、車內面積大以及可承載旅客多的特點，而且該系統受周邊灰塵、濕度和溫度的影響較小，還有結構簡單、可靠性高、維護性好、工藝簡單、使用壽命長和維護費用低等特點。