地鐵車輛客室門系統(tǒng)廠修改造

劉堯

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司地鐵運(yùn)營一分公司，北京 102200）

根據(jù)原客室門系統(tǒng)相關(guān)文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合廠修要求對(duì)客室門機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修及改造。重點(diǎn)對(duì)原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剛度不足、易發(fā)生變形，機(jī)械零部件布局不合理、維護(hù)性差，重要零部件易出現(xiàn)故障、安全性不高等問題進(jìn)行優(yōu)化，從整體性能入手，完善有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)和布局，通過樣門驗(yàn)證和完善，提高客室門系統(tǒng)的可靠性、維護(hù)性[1-4]。

1 車輛客室門概況

原有客室門是從德國引進(jìn)的電動(dòng)內(nèi)藏門。后車輛更改為6 輛編組，增加車輛采用的是國產(chǎn)的電動(dòng)內(nèi)藏門。原4 輛編組和增加車輛的門機(jī)構(gòu)存在較大差異。具體差異如表1 所示。

表1 原客室門機(jī)構(gòu)和增加客室門機(jī)構(gòu)差異

原客室門鎖閉形式是撞鎖形式，每次關(guān)門都需要使安裝在兩側(cè)門吊板上的撞軸撞擊進(jìn)中央鎖閉機(jī)構(gòu)達(dá)到鎖緊狀態(tài)，對(duì)中央鎖閉機(jī)構(gòu)及撞軸的磨耗較大。由于其是進(jìn)口產(chǎn)品，維護(hù)成本高、采購周期長(zhǎng)，給用戶的維修保養(yǎng)工作增添了很多麻煩。在早期，用戶考慮過將進(jìn)口門機(jī)構(gòu)國產(chǎn)化，降低成本，減少采購周期，但效果不理想。在廠修技術(shù)聯(lián)絡(luò)會(huì)上，用戶提出需求，希望將進(jìn)口門機(jī)構(gòu)改造為與增加車輛的客室門類似的結(jié)構(gòu)形式，以解決上述的問題。

2 客室門機(jī)構(gòu)組成介紹

客室門系統(tǒng)中門板、下導(dǎo)軌、內(nèi)外解鎖機(jī)構(gòu)不涉及改造，可維修后直接回用，所以本文對(duì)門機(jī)構(gòu)改造進(jìn)行論述。目前地鐵車輛車門廣泛應(yīng)用的電動(dòng)絲杠或者電動(dòng)皮帶門通常由機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣關(guān)鍵元件組成[5]。機(jī)械結(jié)構(gòu)包括安裝傳動(dòng)導(dǎo)向裝置，電氣控制部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、門控器及其他附件。

2.1 門機(jī)構(gòu)安裝傳動(dòng)導(dǎo)向裝置

2.1.1 安裝底板

安裝底板為門機(jī)構(gòu)所有零部件的安裝提供支撐作用，是由安裝底板、橡膠止擋、附件組成、中央鎖閉機(jī)構(gòu)、行程開關(guān)組成、門控器組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成、從動(dòng)輪組成、隔離鎖組成、門控器等元件組成[6]。

安裝底板的材質(zhì)為厚度5 mm 的碳鋼板。安裝底板的功能為：承受吊掛裝置及門板的所有重量，并保證在開門和關(guān)門狀態(tài)下門板與車體平行；安裝底板上的導(dǎo)軌部位保證門板平行運(yùn)動(dòng)；安裝底板導(dǎo)軌的末端裝有可調(diào)的橡膠定位止擋，通過調(diào)整止擋螺釘可以達(dá)到微調(diào)左右門扇凈開度的目的。

2.1.2 門板吊掛部件

門板吊掛部件主要由左側(cè)門吊板和右側(cè)門吊板組成，同樣是內(nèi)藏門機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置的重要部件。

每扇門板通過4 個(gè)T 形螺栓與門吊板相連，通過調(diào)節(jié)門板上邊框內(nèi)的T 形槽及調(diào)整墊片，可以用來調(diào)整門板位置，最終保證門板的位置滿足設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)向輪在安裝底板的導(dǎo)軌內(nèi)滾動(dòng)，與安裝底板的導(dǎo)軌部位在尺寸上精密配合，消除了跳動(dòng)現(xiàn)象。

門吊板與門板連接緊固后，通過齒帶夾將齒帶與門吊板組成連接成一體（齒帶夾分別夾在齒帶閉環(huán)的內(nèi)外兩側(cè)），導(dǎo)向輪在安裝底板的導(dǎo)軌中滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)門系統(tǒng)的直線運(yùn)動(dòng)。

2.1.3 傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒帶、齒帶輪、齒帶夾所構(gòu)成。門系統(tǒng)所用驅(qū)動(dòng)電機(jī)是帶有行星齒輪——錐齒輪減速機(jī)的直流電機(jī)。齒帶采用橡膠半圓形同步帶，齒帶是整個(gè)系統(tǒng)最重要的部件之一，起連接傳動(dòng)系統(tǒng)的作用。客室門系統(tǒng)采用的傳動(dòng)齒帶為內(nèi)襯張力鋼絲的具有高強(qiáng)度、高抗疲勞性的產(chǎn)品。齒帶在將整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在一起后經(jīng)過調(diào)整達(dá)到一定的張力，當(dāng)經(jīng)過一段運(yùn)營時(shí)間后需要對(duì)齒帶的張力做一定的檢測(cè)，有必要時(shí)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之達(dá)到更好的狀態(tài)。

傳動(dòng)裝置的原理為：門控器得到開、關(guān)門指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)通過錐齒輪減速箱變向及減速，輸出到電機(jī)齒帶輪，電機(jī)齒帶輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒帶動(dòng)作，從而使齒帶在齒帶輪之間進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。齒帶在做直線運(yùn)動(dòng)的過程中，通過齒帶夾帶動(dòng)左右2 個(gè)門吊板組成在安裝底板的導(dǎo)軌中做方向相反且同步的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而門吊板組成將運(yùn)動(dòng)傳遞給左右門板，使其在門框范圍內(nèi)做用戶所需要的動(dòng)作。

2.1.4 鎖閉解鎖裝置

鎖閉解鎖裝置安裝在安裝底板上，由電磁鐵、鎖鉤、復(fù)位氣缸等部件組成。通過控制鎖閉撞軸進(jìn)入鎖鉤，從而達(dá)到鎖閉車門的目的；通過控制電磁鐵可以使鎖鉤轉(zhuǎn)動(dòng)出鎖閉撞軸，從而達(dá)到打開車門的目的；另外通過拉動(dòng)緊急解鎖手柄實(shí)現(xiàn)特殊情況下的手動(dòng)解鎖。

2.2 電氣控制部分

2.2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)

電機(jī)是門系統(tǒng)的心臟，為門系統(tǒng)提供動(dòng)力。

2.2.2 門控器

電機(jī)是門系統(tǒng)的心臟，那么門控器則是門系統(tǒng)的大腦，所有的控制命令均由門控器控制。

2.2.3 附件組成

附件組成包括單門試驗(yàn)開關(guān)、蜂鳴器、端子排和行程開關(guān)。單門試驗(yàn)開關(guān)可以通過人為操作控制單個(gè)車門的開關(guān)、閉合。蜂鳴器配置在每個(gè)車門裝置之中，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲給予開關(guān)門提醒。端子排組成主要用于車門系統(tǒng)配線連接（包括門系統(tǒng)內(nèi)部以及與列車線之間的連接）。各種行程開關(guān)組成主要用途是對(duì)客室門系統(tǒng)的各種狀態(tài)給予信號(hào)，包括門關(guān)好信號(hào)、門開好信號(hào)、隔離信號(hào)、緊急解鎖信號(hào)等。

3 廠修改造方案

在廠修中對(duì)進(jìn)口門機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列的改造工作，其中包括左、右側(cè)門吊板組成改造，中央鎖組成改造，齒帶輪改造，安裝底板改造，左、右導(dǎo)軌更換。

3.1 左側(cè)門吊板組成改造

去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板，增加了改進(jìn)后的鎖閉撞栓及安裝板，改動(dòng)了齒帶壓板安裝位置。改造前后的左側(cè)門吊板組成分別如圖1 和圖2所示。

圖1 改造前的左側(cè)門吊板組成

圖2 改造后的左側(cè)門吊板組成

3.2 右側(cè)門吊板組成改造

去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板，增加了改進(jìn)后的鎖閉撞栓及安裝板，改動(dòng)了齒帶壓板安裝位置。因變更右側(cè)門關(guān)到位開關(guān)安裝位置增加一個(gè)門關(guān)到位開關(guān)撞塊。改造前后的右側(cè)門吊板組成分別如圖3 和圖4 所示。

圖3 改造前的右側(cè)門吊板組成

圖4 改造后的右側(cè)門吊板組成

3.3 中央鎖組成改造

中央鎖組成由原先較為復(fù)雜的撞鎖形式改為較為精簡(jiǎn)的鎖鉤結(jié)構(gòu)。鎖鉤結(jié)構(gòu)在全國各地地鐵客室門系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

3.4 齒帶輪改造

齒帶輪分為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，主動(dòng)輪為電機(jī)側(cè)的齒帶輪。由于齒帶在運(yùn)動(dòng)中存在上下竄動(dòng)的情況，原結(jié)構(gòu)中的齒帶輪寬度不足，造成齒帶與齒帶輪的擋板接觸摩擦，降低齒帶的壽命。此次廠修改造將其加寬，使齒帶竄動(dòng)量在允許范圍內(nèi)，避免兩者接觸。

3.5 安裝底板改造

安裝底板去掉了原中央鎖的安裝板。在底板上新增安裝板用于改造后的中央鎖機(jī)構(gòu)、電磁鐵、緊急解鎖裝置的安裝，改變了部分零部件的安裝位置。改造前后的安裝底板分別如圖5 和圖6 所示。

圖5 改造前的安裝底板

圖6 改造后的安裝底板

3.6 左、右導(dǎo)軌更換

門板運(yùn)動(dòng)到關(guān)門位置時(shí)，在齒帶的拉動(dòng)作用下，兩側(cè)的導(dǎo)向輪會(huì)向?qū)к壍纳辖佑|面撞擊，長(zhǎng)時(shí)間使用后，此位置的導(dǎo)軌撞擊面出現(xiàn)變形。廠修時(shí)將更新后的導(dǎo)軌材質(zhì)從6063 更改為6005A，硬度和強(qiáng)度比之前各增加了20%。

4 廠修改造遇到的問題

廠修安裝、調(diào)試過程中遇到一些相關(guān)問題。

首先在車門安裝階段，由于車體變形（內(nèi)裝變形、下導(dǎo)軌安裝支座生銹等原因）造成車門安裝過程中拉力較大，并且由于車體不同區(qū)域變形程度不同造成每個(gè)車門安裝方案都不完全相同，通過對(duì)下導(dǎo)軌安裝支座所生銹部位進(jìn)行防銹處理，對(duì)變形的上導(dǎo)軌支座部位加裝墊片，調(diào)整門攜件和車門之間墊片等關(guān)鍵手段，最終可以將車門拉力降低到150 N 以下，符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；通過對(duì)端子排安裝支架尺寸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，可有效避免端子排接線和燈罩板干涉，從而減少相關(guān)電氣接線故障；另外通過設(shè)計(jì)門電機(jī)左裝的上導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，可有效避免車門上導(dǎo)軌與空調(diào)柜支架干涉造成的上導(dǎo)軌安裝困難現(xiàn)象；最后通過對(duì)絲杠軸承支座安裝孔形狀重新設(shè)計(jì)（將安裝孔設(shè)計(jì)成為腰型孔），可以有效解決安裝空間不足造成的滾動(dòng)體擋圈脫落現(xiàn)象。

其次在調(diào)試過程中通過對(duì)車門開關(guān)門、再開閉和緊急解鎖等關(guān)鍵功能進(jìn)行調(diào)試，從而可以及時(shí)對(duì)車門接線進(jìn)行糾錯(cuò)，通過了解電路不同特性——定線號(hào)、定車號(hào)、量電壓，在此基礎(chǔ)上先確定是具體哪一條電路故障，排除頭尾車司機(jī)室電氣接線故障后根據(jù)線路接線形式進(jìn)行挑線、不同車組線路重接等方式具體確定故障車號(hào)，最后在故障車上進(jìn)行短接、測(cè)量端子排或者電氣柜電壓等方式確定具體故障點(diǎn)和故障類型；另外通過對(duì)車門進(jìn)行電氣調(diào)試可以優(yōu)化初始程序關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)開關(guān)門速度、防擠壓力閾值、防擠壓失效次數(shù)、車門轉(zhuǎn)數(shù)采集等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提升車門整體性能。

通過對(duì)車門機(jī)械、電氣系統(tǒng)在安裝、調(diào)試過程中的設(shè)計(jì)，可以有效降低車門故障率，并且可以使車門適應(yīng)地鐵線路大客流沖擊，最終提升門系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

5 廠修外的改造方案

5.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成

電機(jī)是門系統(tǒng)的心臟，為門系統(tǒng)提供動(dòng)力。原電機(jī)使用的是德國進(jìn)口的有刷電機(jī)，將首列廠修車中的部分電機(jī)拆解，發(fā)現(xiàn)幾乎所有電機(jī)電刷的磨耗已超過50%。以此判斷原電機(jī)已無法正常使用到下一個(gè)廠修期，所以在此次廠修改造中將其做更新處理，新電機(jī)使用的仍是德國進(jìn)口的有刷電機(jī)。

5.2 門控器

為匹配改造后的門系統(tǒng)鎖閉機(jī)構(gòu)，需對(duì)門控器程序進(jìn)行修改。經(jīng)過和原客室門系統(tǒng)供應(yīng)商進(jìn)行交涉，獲知此版本的門控程序是采用匯編語言編寫的，且依靠原供應(yīng)商對(duì)程序進(jìn)行修改從時(shí)間和成本上均無法接受。由此依托高等院校的研發(fā)、設(shè)計(jì)能力，采用對(duì)原門控器程序進(jìn)行反匯編的方案，將原門控器程序的數(shù)據(jù)提取、分析、修改，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，使之能夠滿足新門系統(tǒng)的使用需求。

除了對(duì)門控器程序進(jìn)行修改，門控器硬件也要做相應(yīng)的維修維護(hù)工作，如清洗門控器PCB 板，更換部分電解電容、電容，檢查PCB 焊接點(diǎn)是否正常，更換元器件，補(bǔ)三防漆等工作。

6 結(jié)論

通過對(duì)電動(dòng)門機(jī)構(gòu)大量的維修和改造工作，積累了關(guān)于電動(dòng)門豐富的廠修經(jīng)驗(yàn)，為日后大批量電動(dòng)門的廠修改造工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。