地铁车门结构分析与设计.docx

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1、地铁车门结构分析与设计摘要地铁作为一种日常出行的方式，具有速度快、污染少、运量大等许多优势。因此,发展地铁已经成为解决城市堵塞的主要方式。然而，车门系统是地铁列车中发生故障最多最高的系统，因此，对其进行防夹设计、提高地铁运行的安全性以及保证乘客的乘车安全具有很重要的意义。地铁车门系统在地铁系统中相当重要的一环。车门的设计、控制、维护等都将直接影响到地铁列车的运行状态和旅客的乘车安全。通过车门结构分析可以知道车门薄弱环节，因此，文章进行了车门结构设计。本文通过分析地铁车门可能存在的问题，进而希望通过对地铁车门结构进行设计,发现并改进地铁车门存在的问题。望能对现有地铁车门制造提供一定的参考与思路，

2、进一步提升其安全性，降低危险性，从而更符合社会民众的出现需要，切实保障乘客人身安全。关键词：地铁车门；结构设计；乘客安全2地铁车门结构介绍2.1 地铁车门结构组成通常，地铁的每个车厢基本都有10对门，不同的门，结构也会有细微的差别。从地铁车门功能的方面来看，地铁车门系统可以分为五大子系统：承载导向系统、基础部件系统、电动控制系统、内外操作系统和驱动闭锁系统。2.1.1 承载导向装置地铁车门的导引机构基本是由安装架、带门架、长短导柱、挂架、导轨、压轮、滚轮、摆动臂总成等这些零部件构成。它们的主要功能是支撑车门的正常运行，并组成车门的运行轨道和引导。2.1.2 基础部件车门底座是由内外指示灯、密封

3、胶条、车门切除指示灯、门板、定位销、接地线、缓冲头、与定位销配合使用的嵌件等部件构成。2.1.3 电动控制装置地铁车门控制系统的重要部件主要是车门控制设备，其功能是接受ATC或驾驶员的指令，并输出车门本身的运动信号，以便按照需要控制车门的正常操作。2J.4内外操作装置外部和内部操作设备装置，主要是由内部紧急解锁装置、外部紧急进入装置、内部操作手柄、钢丝绳总成和操作手柄透明的罩子组成。2.1.5 驱动锁闭装置车门系统驱动锁闭结构主要是由驱动电机、传动丝杆、螺母总成、端部解锁机构、电机与丝杆的连接机构等零部件构成，其功能是通过控制门的转动，把门的开合绑定在电机的转动上，并在关门就位时自动锁上，具有

4、一定的保护作用卬。2.2 地铁车门的作用与功能塞拉门的主要功能是供乘客安全进出车厢，当乘客到站上车的时候，塞拉门的开门动作有两种操控模式。2.2.1 司机操纵模式在左驾驶室的左侧，有三个按键，分别是集中控制左车门、激活左侧门和集中控制关闭左车门。红色的按键是开启左边的车门，黄色的是开启左边的车门，黑色的是关闭左边的车门。右边驾驶室的按键和左边的一样。当列车抵达站台，驾驶员会视站台的高度，选择高站台开关，如果是高站台，则将高站台选择开关往下打到1位为高站台，如果是低站台，则将高低站台选择开关向上打到0位为低站台，然后集控，按下靠近站台一侧红色按钮，此时缓解被执行且列车速度5kmh,则全部开启。2

5、.2.2 乘客操纵模式每一扇门上都有三个打开的按钮。1个内侧和2个外侧打开按键，用于旅客。打开时按钮点亮表示它能工作。门控制装置在任何时候都会收到一个按钮发出的信号，然后在一个有效的门控制指令下（也就是在信号从低到高的时候），门就会被打开。打开门时，门必须打开，并且V5千米/小时的信号是有效的。启动键无效：速度信号V小于5千米/小时无效,远程缓解信号无效，紧急开关操作，车门被停用开关隔离（机械锁定），台阶在有打开要求时5秒不打开。当车门打开时，站台的高度和高度都会不同，因此，塞拉门的自动翻转和梯子就会工作。当列车停站的高度越高，站台翻板就会降下来。塞拉门一打开，黄色的踏板就会从里面伸出来，发出

6、嗡嗡的声音。在平台较低的情况下，翻板不使用，翻板上锁，如图2-3的左下部分为高平台翻板状态，右下部分为低平台翻板状态）。如果翻转盘失效，可以将隔离锁上，并用手将凸起的脚踏向后推，这时可以关闭。当踏板出现故障时，会被列车的控制系统所分离，不参与中央控制。这时，车门旁边的指示灯也会显示出车门的状况。其中，绿色的指示灯是亮的：塞拉门的安全关闭；红灯：显示塞拉门工作或发生故隙；白光：关闭了塞拉门。车门正常开启后，旅客可以自由进出，乘客乘坐完后，列车将会关上车门，车门的关闭顺序如下：驾驶员或旅客按下按钮，下达关门指令。车门嗡嗡作响，刹车系统关闭。当到达关门位置时，发出一个门控制器，它会控制门马达来关闭门

7、。在门与闭合的位置大约10毫米的时候，操作了一个“门关闭98%”的极限开关。开启压力锁，在加压之后，车门会被挤压。车门持续滑至锁止状态（这时门关闭与锁止发生故障），感应侧条与门马达绝缘。阶梯马达加电，使脚踏板停止。当门和梯级在关闭和锁紧状态时，“门和梯级闭合环”将会闭合2.2.3 紧急安全措施在使用过程中，如果发生下列两个特殊的情形，将会采取相应的安全措施。（1）在遭遇障碍时当有人或障碍物阻挡塞拉门关闭，会执行以下过程，以防止挤夹：采用灵敏原则进行探测和控制。在塞拉门的封闭边缘装有2个橡胶表面和2个独立的有效感应边缘。当有障碍物挡住了门时，门控制装置会收到由感应边产生的障碍探测启动信号。门控制

8、装置总是监控灵敏的边缘状况，并且在此元件发生故障（中断或持续运行）时，门控制装置会报告错误。若感应边发生故障，则不会对马达的电流监控造成任何影响。在关门之前，检查不会被打开。采用电动机的电流监控。在关门期间，门控器可以探测到马达的电流。当实际的电流超过标称时，门控装置就会认为有障碍（由乘客、行李等造成），并根据障碍状况行驶。门控制器随时监控电流，具有额定电流的存储器，即使断电也不会发生故障。所以，要对门控单元进行替换，就必须对它进行初始化。通过通道/时间探测：在不同的时刻，门位置传感器会对门的闭合位置进行测量,当没有在规定的时间内检测到门的通过，就会被视为存在隙碍，这时开始进行障碍处理。（2）

9、当塞拉门发生故隙需要放弃使用时当车门需要隔离时，工作人员用三角钥匙转动门内的隔离锁，这时白色的指示灯就亮了，表示门已被隔离。具体原理如图2.2所示。祖 件 架 总 成机械传动机构俄团机构气动乐力镣门网a_门控器DCU列不控制 单兀VCU控制系统紧急解上部导轨及横梁汾轮门动台阶紫急提件.机构传量机构敏感股条各类取位开关门下部滚轮电器紫急装置可伸缩踏板萦急出口装置票急进 入装置W 除 开 关图2.2塞拉门原理示意图9（嵌块磨损）13（定位销干扰嵌块），15（定位销断裂），14（定位销磨损），5（密封胶条松脱），4（车门切断指示灯不亮），10（门页有裂纹），6（密封胶损坏），2（门开关灯闪烁），8（

10、未接电线），3（门切断灯常亮），7（掉接地线头），16（磨损头16）,11（门页有凹痕），12（门板上掉漆）17,o另外，故障模式1,9,13,15,14的危害程度高，是影响车门系统基本元件的可靠度的重要因素，因此，应加强对故障模式的设计和维护，加强对故障模式的维护，如密封胶松动等11种故障模式，可以根据现场的具体情况，进行相应的维护。在门系统的基础零件后续的可靠性改进和日常维护中，要按危险程度依次进行，并对其进行合理的维护。3.4 电动控制装置的故障模式及影响分析和危害性分析电动控制装置的故除模式及影响分析（FMEA）如表3.5所示。表3.5车门系统之电动控制装置FMEA编号分析对象功能故障

11、模式故障原因故障等级补偿措施12EDCU接收信号并驱动电机开关车门以及进行车门状态检测、内外部报警等功能插头松动功能失效检修时未插紧;车辆长时间运行震动导致插头松动门控器内部安全继电器或通讯接口等部件损坏或无输出信号IVIII维修中紧固插头；设计上添加插头固定装置对安全继电器或通讯接口等进行设计上改进；维修，必要时更换3程序版本门控器程序版本未III更换EDCU；复位微动低及时更新开关45车门关闭行程开关Sl关门限位作用间隙异常功能失效车门检修时未将间隙调整到合理范围卡簧丢失;推力压紧圈丢失等IIlIII调整Sl的间隙尺寸；增加或减小垫片设计上采用冗余设计6车门切除在切除车门时，为功能失效卡簧

12、等零部件丢失或损坏检修时未调整到位III维修更换；设计上采用冗余设计调整间隙，或必要时更换S27行程开关EDCU提供车门被S2切除信号间隙异常III8车门紧急解锁行程开关S3紧急解锁时为位置失调检修时未调整到位使其处于临界状态III调整S3位置或间隙9EDCU提供信号功能失效S3的触头接触不良；质量缺陷III更换；冗余设计10Il车门锁闭行程开关S4车门锁闭到位时为EDCU提供信号间隙异常功能失效检修时未调整到位开关固定出现松动S4中触头接触不良;或卡簧等部件丢失IIIIII调整间隙尺寸；固定行程开关更换；采用冗余设计触头不导通;按钮中将侧墙与操作台上的进12关门按钮-r-fcTbg出.某些接

13、线接反；端子操纵关门装置咖匕失效排上端子线接触不行对调，必要时更换；检查线路和开关触头是否良破损或氧化，必要时更换13盘于导通时翻列钠功能失效质量缺陷II维修，必要时更换根据夏军（2014）的研究，电动控制装置的危害性分析（CA）如表3.6所示。表3.6车门系统之电动控制装置危害性CA编号分析对象故障模式故障率模式频数比故障影响概率工作时间（万小时）危害度1插头松动0.090.56.2123EDCU功能失效程序版本5.190.860.0510.526.6084118.743.45低4车门关闭行程开间隙异常2.290.07126.60844.275关Sl功能失效0.93156.676车门切除行程

14、开功能失效0.260.71126.60844.917关S2间隙异常0.2912.0189车门紧急解锁行程开关S3位置失调功能失效0.640.120.881126.60842.048.01IO车门锁闭行程开间隙异常0.680.28126.60845.0711关S4功能失效0.28113.0312关门按钮功能失效0.041126.60841.0613关好继电器功能失效0.081126.60842.12从表3.6可以看出，在电气控制设备的故障级别中，当故障级别为II时，危险程度最大和最小的分别是：门控器EDCU插塞和关闭按钮的危险级别为2.12和1.06；在第三级的情况下，危险级别最高和最低分别为EDCU功能故障和行程开关S2间隙异常，大小为118.74和2.01；仅有门控器EDCU插塞松动会造成IV级的故障级别,其大小为6.21。在13种类型的电气控制设备中，对电气控制设备的危害程度从高到低依次是：EDCU功能失效，行程开关Sl功能失效，行程开关Sl功能失效，13（关闭继电器功能失效），11（关闭行程开关S4功能失效）,9（紧急解锁行程开关S3功能失效），10（锁定行程开关S4间隙异常）,6（行程开关S2功能失效）,4（行程开关SI间隙异常）4（行程