地铁车辆车门结构

广州地铁车辆车门结构,控制原理及改进意见
1 综述
地铁客室车门因其数量多(每列车有60个客室车门)、操作频繁(运营中平均每2 min就须开关门1次)而成为广州地铁一号线电动车组(以下简称车辆)至关重要的部件。

车门的结构和控制若在设计上不够安全可靠，将会影响运营，损害地铁公司的形象，有的甚至直接危害乘客的人身安全。

世界各国的地铁公司在购买车辆时，都十分重视车辆客室车门在安全性，可靠性方面的设计。

2 客室车门的设计思想
广州地铁一号线运营的设计能力为单向最大截面客流量为76 800人/h，行车间隔为2 min，列车全程平均运行速度为35 km/h。

为此，地铁车辆车门在设计时要尽可能提高乘客上下车的速度，缩短列车的停站时间；列车上可能十分拥挤，必须保证列车进站后不能开错门；为了提高车门操作的准确性和安全性，需要对车门和列车的状态进行监控。

另外，作为一种后备的紧急情况下开门的措施，每个车门还应设有一个独立的纯机械的开门装置。

概括起来，广州地铁一号线车辆客室车门应具有以下特点：
(1)数量多,车门的净开度大。

(2)正常运行时，车门的控制具有ATP(列车自动保护)保护的功能，故障导向安全。

(3)每个车门均带有独立的纯机械的紧急开门装置。

3 客室车门的基本结构"传动方式及控制原理
广州地铁一号线车辆客室车门由两扇内藏式滑动门页组成，以压缩空气为动力驱动单臂气缸，通过钢丝绳、滑轮等组成的机械传动机构完成门的开关动作，每节车每侧5个门，全列车共60个门，有利于乘客迅速上下，缩短车辆停站时间，满足地铁运输方便快捷的要求。

车门的主要技术参数（见表1）
车门的主要结构特点
车门及其控制系统由门页、车门导轨、传动机构、门机械锁闭机构、紧急解锁机构、气动控制系统、电气控制系统、门状态信号指示等组成。

2扇门页由连续成环形的特种钢丝绳连接，钢丝绳安装在支承导轨上的滑轮内，左侧门页与驱动风缸直接连接，并通过安装在左门页上方钢丝绳夹紧机构与钢丝绳相连，右侧门页与钢丝绳调整装置连接，通过调整装置使钢丝绳保持一定的张紧力，2扇门页上方设有1个锁钩，车门关闭后，锁闭系统动作，锁钩勾住2扇门页上的锁销，使车门安全可靠地锁闭；为了获得车门的状态信息，给维修、行车人员显示车门故障，还装有车门锁闭、车门关闭行程开关S1、S2，车门切除、车门紧急解锁行程开关S3、S4等附加装置，各行程开关均与相应的指示灯相连。

如门关时S1、S2到位橙色指示灯灭；车门切除时S3动作，红色指示灯亮；紧急手柄拉下，S4动作，
门外上方橙色灯亮。

同时，各行程开关还将车门的状态信息反馈到车辆的牵引控制单元；另外，车门上还设有手动切除功能的机械装置。

客室车门的基本结构见图1。

在车门的基本结构中，中央控制阀集成（见图2）是车门控制的关键部件，它由“车门开门”、“车门关门”、“车门解锁”3个二位三通电磁阀，以及“关门速度节流阀”、“开门速度节流阀”、“关门缓冲节流阀”、“开门缓冲节流阀”4个气阀所集成。

车门的作用原理
车门通过中央控制阀来控制、以压缩空气为动力驱动双作用气缸前进和后退，再通过钢丝绳等组成的机械传动机构完成门的开关动作，机械锁闭机构可以使车门可靠地固定在关闭位置。

操作车门按纽，通过电气控制系统控制中央控制阀上的3个二位三通电磁阀Y1、Y2、Y3的通、断来实现车门的开、关及锁定。

在气缸的终端有150 mm的缓冲行程，调节中央控制阀上的调节旋纽可调整开关门速度及缓冲速度。

司机可以在司机室操纵按纽，通过电气控制系统实现列车所有门的同步动作，也可对没关好的车门单独进行重开门的控制。

车门电气控制原理简述
以车辆某一门（如A车1/3门）开门、关门为例。

开门指令发出后，将使中间继电器8K 11得电，控制电磁阀Y1、Y3使车门得以打开；关门指令发出后，使中间继电器8K 21触点断开，8K 11失电，控制电磁阀Y2、Y3使车门关闭。

为了行车的安全，车门监控回路的8K 09、8K10继电器、S1、S2、S3行程开关还直接或间接地影响车辆的牵引和制动及紧急制动，起到监控和保护作用，用于车门控制的这些中间继电器的型号都是SH04。

车门的气动控制原理（见图3）
开门
开门指令发出后，电磁阀Y1、Y3得电，压缩空气进入Y1后分成2路，1路进入Y3并快速通过单向节流阀E进入解锁气缸，顶开锁钩；另1路经开门速度节流阀C 和D1、A1接口进入车门驱动气缸无杆腔，推动活塞向左移动，打开车门，气缸有杆腔空气从A2经过A快速排出，调节开门速度节流阀C可改变开门速度；当活塞运动至接近终点时（约 150 mm），活塞自动切断A2风路，气缸有杆腔空气只能从D2排出，由于开门缓冲节流阀B的作用，形成开门缓冲，调节节流阀B可改变开门缓冲速度，直到活塞切断D2孔，活塞停止，开门行程到达终点。

关门
与开门原理相同!但活塞移动方向相反
4 用于车门操作及车门状态显示的其他设施
操作车门的主要设施：
（1）位于司机室左侧墙上的“左门开”、“左门关”、“重开门”按纽。

（2）位于司机室右侧墙上的“右门开”、“右门关”、“重开门”按纽。

（3）位于司机室操纵台上的“左门开”按纽。

（4）车载ATP系统（在ATP没有切除时起作用）。

（5）车载ATO（列车自动驾驶）系统（在列车以ATO模式驾驶时，且车门开门模式选择“自动”时起作用）。

（6）位于司机座椅后面电器柜中的“车门旁路”开关。

（7）位于司机操纵台上的“强行开门”开关。

（8）位于司机操纵台上的车门开门操作模式选择开关，有“自动”及“手动”挡。

车门状态的显示
（1）每个客室车门上方的内外侧均有一个橙色指示灯（车门未锁时亮）；内侧均有一个红色指示灯（车门切除时亮）。

（2）位于司机室左侧墙上及操纵台上的“左门开”指示灯按纽（当列车左侧门允许开时亮）及“左门关”指示灯按纽（当列车左侧门全部关好锁闭时亮）。

（3）位于司机室右侧墙上的“右门开”指示灯按纽（当列车右侧门允许开时亮）及“右门关”指示灯按纽（当列车右侧门全部关好锁闭时亮）。

（4）位于每节车后端左右外侧墙上的橙色指示灯（每节车每侧有1个以上车门未锁时亮）。

（5）位于司机操纵台上的“TFT”彩色显示屏（显示车门被紧急解锁的位置及车载ATP系统对车门的控制状态）。

5 改进意见
广州地铁一号线车辆自1997年6月28日首期段开通以来，特别是1999年6月28日全线投入商业运行至今，已累计运行100多万公里，客室车门情况总的来说是令人满意的，没有因车门系统故障发生安全事故。

但可靠性方面还存在一些不足，如由于车门系统故障造成的一些清客换车事件。

故障原因主要集中表现在车门控制继电器（SH04 型）的失效较多、行程开关S2动作不到位等，因此，在地铁车辆客室车门的结构设计及电气控制设计上可从以下几方面作进一步的考虑和完善：
（1）用于车门控制的中间继电器可靠性要求很高，因为一旦这些继电器出现故障，将影响车辆车门的控制，对运营影响较大。

因此，对于广州地铁一号线车辆车门控制继电器（SH04 型），地铁公司与供货商已决定用可靠性更高的继电器替换。

对于广州地铁二号线车辆的技术要求，广州地铁已决定在车门控制电路中尽量不采用或少采用继电器。

（2）由于车门控制对尺寸要求较高，而钢丝绳本身具有一定的伸缩性，采用钢丝绳传动方式，增加了车门计划性检修时对钢丝绳调整的工作量，可以考虑用同步齿形带的传动方式，香港地铁车辆就是用同步齿形带传动的。

对于广州地铁二号线车辆的技术要求，广州地铁已决定不采用钢丝绳传动方式，可能采用电控电动螺杆式或其他的传动方式。

（3）行程开关S2动作不到位对运营影响较大，且具有很大随机性和隐蔽性，考虑到频繁的开门动作，可以用光电接近开关代替。

要保证地铁车辆客室车门有高的安全性、可靠性，车门结构及控制的设计是十分重要的，尤其要针对地铁运营大客流量、停站时间短3列车行车间隔小的特点，在满足功能的条件下，尽量采用结构优化、控制环节少、控制元件品质高的车门，以提高车门的可靠性，减少故障率。