高速列車側門鎖閉安全性設計

摘要：闡述了車門鎖閉裝置工作原理及車門關鎖動作過程，并對車門鎖閉安全性設計進行了介紹。

關鍵詞：高速列車;塞拉門;鎖閉;安全性設計

0 ? ?引言

高速列車的運行速度普遍在200 km/h以上，最高可達350 km/h[1]。車門在關閉后成為車體的一部分，其安全可靠性直接影響整車的安全可靠性[2]。本文闡述了車門鎖閉裝置的結構和動作原理，并對車門鎖閉安全性設計進行了介紹。

1 ? ?車門鎖閉裝置及其工作原理

高速列車側門（塞拉門）采用多重鎖閉的設計。車門設計有一把主鎖和兩把輔助鎖，如圖1所示，其中主鎖安裝在車門中部，提供門扇中間位置的約束;兩把輔助鎖分別安裝在車門上、下部，提供門扇上、下位置的約束，并使門扇能夠緊貼在門框上，實現車門的鎖閉和密封。車門上還設置有隔離鎖，用于在特殊工況下將車門置于隔離（退出服務）狀態。

1.1 ? ?主鎖工作原理

主鎖鎖閉時通過鎖叉和鎖鉤與門扇擋銷相搭接，對門扇產生約束，如圖2所示。主鎖鎖叉設計為棘輪結構，通過定位塊限位鎖叉倒轉，共有二級鎖閉，圖3示意了主鎖二級鎖閉的過程。

主鎖上裝有鎖到位開關。當主鎖鎖叉從解鎖狀態進入一級鎖閉時，鎖到位開關釋放，指示車門進入鎖閉狀態;當主鎖鎖叉從一級鎖閉狀態恢復至解鎖復位狀態時，鎖到位開關觸發，指示車門處于解鎖狀態。

1.2 ? ?輔助鎖工作原理

在車門關閉至主鎖一級鎖閉后，輔助鎖開始執行壓緊動作：輔助鎖氣缸伸出并通過機械裝置帶動鎖舌壓緊門扇，使門扇處于完全鎖閉狀態。輔助鎖上設置有輔助鎖限位開關，輔助鎖壓緊動作會同步觸發限位開關，輔助鎖的動作原理如圖4所示。

1.3 ? ?隔離鎖工作原理

隔離鎖設置在門扇上，手動操作隔離鎖可帶動隔離插銷伸出并與固定于車體側墻上的隔離鎖擋搭接，形成機械約束，同時觸發隔離開關，提供車門隔離信號，如圖5所示。

隔離鎖一般在車門出現故障時使用。隔離操作時車門必須處于主鎖二級鎖閉狀態，否則隔離插銷無法順利搭接隔離鎖擋實現有效隔離。車門隔離后退出服務，不再響應開關門指令。

2 ? ?車門關鎖過程及安全性設計

2.1 ? ?車門安全回路

車門安全回路導通是列車牽引的前提[3]，表示車門處于可靠鎖閉狀態。安全回路的設置體現了車門鎖閉的安全性設計。高速列車側門安全回路導通有如下3種方式：

（1）主鎖鎖到位開關指示主鎖閉鎖，且關到位開關指示車門關到位;

（2）隔離開關指示車門被隔離，且關到位開關指示車門關到位;

（3）隔離開關指示車門被隔離，且輔助鎖到位開關指示輔助鎖鎖閉到位。

其中方式（1）一般是通過正常電動關門過程實現，車門在接收到關門指令后，執行關門和鎖閉的過程可以通過圖6來展現。

方式（2）和方式（3）一般用于車門故障應急處置，即當車門出現故障時通過隔離鎖將車門切除，避免影響行車秩序。

從隔離鎖的設置及操作方式上可以看出，車門隔離時門扇必須處于主鎖二級鎖閉位置，保證車門隔離后門扇至少具備主鎖和隔離鎖兩處鎖閉約束，從而確保車門安全性。此時隔離開關與關到位開關或者輔助鎖開關串聯建立安全回路旁路信號，使車輛具備牽引條件。

2.2 ? ?速度信號保護

車門通過輔助鎖電磁閥的得電/失電來控制輔助鎖的壓緊/釋放動作，車門正常關閉時電磁閥得電，輔助鎖壓緊門扇。

除受門控器控制外，輔助鎖電磁閥還通過硬線接收車輛速度信號，即當車速大于10 km/h時，無論門控器是否傳遞指令，輔助鎖電磁閥都會得電以便使輔助鎖保持在壓緊狀態。通過車輛速度信號保護設計實現了車門鎖閉控制的冗余設計，避免了單點故障造成安全隱患，提升了車門的安全性。

3 ? ?結語

對車門進行安全性設計時，需要結合車門的機械結構和動作方式，在恰當的節點建立監控，同時考慮車門可能出現的異常情況保證冗余設計。本文所述高速列車側門鎖閉安全性設計，對于后續的改進優化及故障排查具有指導意義。

[參考文獻]

[1] 王聰昌.高速列車塞拉門的結構分析及優化設計[D].合肥：合肥工業大學，2003.

[2] 谷緒地，王宏圖，邢志勇，等.CRH3動車組側門安全性分析[J].鐵道機車車輛，2013，33（1）：46-48.

[3] 孫景輝，樊永梅，王海芳，等.高速動車組側門系統安全性設計[J].鐵道車輛，2013，51（6）：16-18.

收稿日期：2021-06-22

作者簡介：劉欣（1990—），男，安徽宿州人，工程師，研究方向：動車組外門系統。