《城市軌道交通車輛電氣控制》課件 第四章 城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)

城市軌道交通車輛電氣控制項(xiàng)目五城市軌道交通車輛車門控制系統(tǒng)

第

四

章

城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)

對于軌道交通車輛應(yīng)用及檢修人員，車門的應(yīng)用及故障處理是其必須掌握的安全操作規(guī)程之一；對于運(yùn)營管理類人員，也要求其能操作車門，并能協(xié)助司機(jī)進(jìn)行簡單的故障處理及隔離操作。軌道交通車輛的車門結(jié)構(gòu)和類型多種多樣，但無論結(jié)構(gòu)形式如何變化，城市軌道交通車輛的客室車門都應(yīng)滿足城市軌道交通的特殊性要求。車門設(shè)置的要求如下：

（1）要有足夠的有效寬度（2）車門要均勻分布，以方便乘客上下車（3）要有足夠數(shù)量的車門，可使乘客上下車時間滿足運(yùn)行密度的要求（4）車門附近要有足夠的空間，方便乘客上下車時周轉(zhuǎn)（5）要確保乘客的安全（6）要具有較高的可靠性

一、車門的類型對城市軌道交通車輛而言，按照功能不同，車門可分為客室側(cè)門、司機(jī)室側(cè)門、司機(jī)室后端門和緊急疏散門四類，各類車門的位置如圖4-1所示。駕駛室側(cè)門多采用一扇單葉的內(nèi)藏式手動移動門，在司機(jī)駕駛室兩側(cè)墻上分別設(shè)置。司機(jī)室側(cè)門由人工控制，沒有氣動或電動驅(qū)動裝置，以供乘務(wù)人員上下車。地鐵司機(jī)室門系統(tǒng)依照運(yùn)動方式不同一般分為三類：

（1）塞拉門（手動、電動、氣動、單扇）（2）內(nèi)藏門（手動、電動、氣動、單扇）（3）折頁門（手動、單扇）司機(jī)室后端門是在駕駛室后端墻中間設(shè)有一個與客室相通的通道門。司機(jī)可以由后端門進(jìn)入客室車廂，并通過客室車廂、后端門，進(jìn)入另一端駕駛室。在客室一側(cè)沒有開門把手，但設(shè)置了緊急開門裝置，正常情況下不允許乘客開啟，當(dāng)乘客發(fā)現(xiàn)危險性事故的特殊情況時，可以起用緊急拉手，開啟后端門。

一、車門的類型圖4-1各類車門位置示意圖

客室端門設(shè)置在兩節(jié)車廂之間的貫通道位置，也稱為列車貫通門，將列車按編組分成若干個獨(dú)立空間。現(xiàn)代地鐵列車基于列車容量、乘客在各車廂的均勻分布、突發(fā)事件疏散等因素的考慮，已經(jīng)取消了客室端門。緊急疏散門設(shè)置在帶駕駛室車廂的前端墻上（如圖4-2所示）。列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時一旦發(fā)生火災(zāi)等危險事故時，駕駛員可打開緊急疏散門，釋放緊急疏散梯，引導(dǎo)乘客通過緊急疏散梯走向路基中央，然后向兩端的車站疏散?？褪覀?cè)門由于使用頻率高、安全性、可靠性要求高，一直是城市軌道交通車輛專業(yè)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。按照驅(qū)動系統(tǒng)的動力來源不同，可將客室側(cè)門分為電動式車門和氣動式車門。氣動式車門的動力來源是驅(qū)動氣缸，電動式車門的動力來源是直流電動機(jī)或交流電動機(jī)。與氣動門相比，電動門具有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、故障率低、維修少的特點(diǎn)。

一、車門的類型2.按照車門的運(yùn)動軌跡以及車體的安裝方式的不同分類按照車門的運(yùn)動軌跡以及車體的安裝方式的不同，客室車門可分為內(nèi)藏嵌入式移門、外掛式移門和塞拉門。地鐵客室門系統(tǒng)依照運(yùn)動方式不同一般分為四類：（1）塞拉門（電動、氣動、雙扇、單扇）（2）內(nèi)藏門（電動、氣動、雙扇、單扇）（3）外掛門（電動、氣動、雙扇）（4）外擺門（電動、氣動、雙扇、單扇）一、車門的類型一、車門的類型

圖4-2列車緊急疏散門

（1）內(nèi)藏嵌入式車門內(nèi)藏嵌入式車門簡稱內(nèi)藏門，在車輛開關(guān)門時，門葉在車輛側(cè)墻的外墻板與內(nèi)飾板之間的夾層內(nèi)移動，如圖4-6所示。傳動系統(tǒng)設(shè)于車廂內(nèi)側(cè)車門的頂部，裝有導(dǎo)輪的門葉可在導(dǎo)軌上移動，傳動機(jī)構(gòu)的鋼絲繩、皮帶或絲杠與門葉連接，氣缸或電機(jī)驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)，從而使鋼絲繩或皮帶帶動門葉動作。

（2）外掛式車門外掛式車門與上述內(nèi)藏嵌入式車門的主要區(qū)別在于，門葉和懸掛機(jī)構(gòu)始終位于側(cè)墻的外側(cè)，如圖4-7所示。車門傳動機(jī)構(gòu)的工作原理與內(nèi)藏嵌入式移門完全相同。（3）塞拉門塞拉門是車門在啟動狀態(tài)時，門葉貼靠在側(cè)墻外側(cè)，車門在關(guān)閉狀態(tài)時門葉外表面與車體外墻成一平面，如圖4-8所示。這不僅使車輛外觀美觀，而且也有利于在列車高速行駛時減小空氣阻力，車門不會因空氣旋流產(chǎn)生噪聲，也便于自動洗車裝置對車體的清洗。一、車門的類型一、車門的類型

圖4-6內(nèi)藏嵌入式車門一、車門的類型圖4-7外掛式車門一、車門的類型

圖4-8塞拉門三種車門的性能比較如表4-1所示：

表4-1各種類型車門的性能比較序號項(xiàng)目外掛門內(nèi)藏門塞拉門1氣密性密封比較簡單，車門的密封部件直接暴露于氣流中，且車門與車體的密封只有一對密封條。密封性能較外掛門好，因?yàn)椋?.車門不直接暴露于氣流中2.從車體外到車廂內(nèi)部有兩組密封，氣流不容易進(jìn)入客室氣密性好，但是容易過壓2關(guān)門時間關(guān)門時間較短，實(shí)際關(guān)門時間主要依賴與車門的浄開度，通?！?.5s關(guān)門時間較短，實(shí)際關(guān)門時間主要依賴與車門的浄開度，通?！?.5s關(guān)門時間由關(guān)和塞兩個時間組成，因此，較移動門的關(guān)門時間長1s3外觀車門位于車體側(cè)墻外側(cè)門葉藏于車體側(cè)墻的外墻與內(nèi)護(hù)板之間的夾層內(nèi)當(dāng)門完全關(guān)好后與車體外墻成一平面4車輛限界及対限界的影響由于車門式懸掛于側(cè)墻的外側(cè)，為滿足車輛限界要求，在一定的程度上減少了車體的寬度。然而車門之間有效空間最大由于藏于側(cè)墻內(nèi)，在一定的程度上減少了車輛內(nèi)部的寬度，同時也會減少載客量車輛內(nèi)部寬度最大，但是由于塞拉門有立柱，因此乘客站立面積沒有外掛門大5維修結(jié)構(gòu)簡單，維修工作量和維修時間較少，可以快速更換門葉，而且可以從外部維修結(jié)構(gòu)簡單，維修工作量和維修時間較少，門葉更換較外掛門復(fù)雜，可以從內(nèi)部對車門維修和調(diào)整結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量較多，維修時間長。可以從內(nèi)部對車門維修和調(diào)整6隔噪能力隔噪效果主要取決于門葉與車體的接口面隔噪效果較外掛門好密封性好，具有較好的隔噪

表4-1各種類型車門的性能比較7關(guān)門過程中可能出現(xiàn)的問題由于關(guān)門過程為直線運(yùn)動，且關(guān)門時間較短，因此，關(guān)門受阻的可能性較小由于關(guān)門過程為直線運(yùn)動，且關(guān)門時間較短，因此，關(guān)門受阻的可能性較小由于內(nèi)部過壓，最后一個門在關(guān)門的時候可能較難關(guān)上。門在塞的過程中可能由于乘客堵在車門口，關(guān)閉的方向受阻，尤其在大客流的情況下8開門過程中可能出現(xiàn)的問題開門時車門可能會碰到站臺上靠近列車的乘客，從而進(jìn)入障礙物探測狀態(tài)。如果站臺上安裝屏蔽門則不會出現(xiàn)這種問題如果門檻中有異物，在開門的過程中可能受阻開門時車門可能會碰到站臺上靠近列車的乘客，從而進(jìn)入障礙物探測狀態(tài)。如果站臺上安裝屏蔽門則不會出現(xiàn)這種問題9可靠性外掛門和內(nèi)藏門不減少，可靠性高外掛門和內(nèi)藏門不減少，可靠性高部件數(shù)量多，而且機(jī)構(gòu)的運(yùn)動較復(fù)雜，可靠性較低10質(zhì)量較塞拉門輕較塞拉門輕較重（加上車體接口等）比前兩種重約40~50kg/門11窗與客室窗無干涉，窗戶的寬度可達(dá)到最大由于內(nèi)藏門需要在側(cè)墻內(nèi)滑動，因此，客室窗的寬度將受到影響與客室窗無干涉，窗戶的寬度可達(dá)到最大12費(fèi)用較塞拉門低很多，和內(nèi)藏門差不多較塞拉門低很多，和外掛門差不多較外掛門和內(nèi)藏門造價高很多13操作環(huán)境適用于大客流環(huán)境，不適用于高速車輛適用于大客流環(huán)境，不適用于高速車輛不適用于大客流環(huán)境，適用于高速車輛（120~140km/h）二、客室車門的編號

為便于識別、車門定位、檢修、客室車廂設(shè)備定位及乘客遺落物品的找尋，城市軌道交通車輛的每個客室側(cè)門均有各自編號。雖然不同地鐵線路車輛車門編號具有差異性，但均按照相應(yīng)的車門編號規(guī)則。1．客室車門編號規(guī)則通常地鐵列車每一節(jié)車廂安有8扇或10扇客室車門，單側(cè)安裝有4扇或5扇（B型車每節(jié)單側(cè)4扇，A型車每節(jié)單側(cè)5扇），對稱分布。以北京某線路B型地鐵車輛為例，如圖4-9所示。圖4-9中列車處于上行方向時，面向列車運(yùn)行方向，左手側(cè)為B側(cè)（或Y側(cè)），右手側(cè)為A側(cè)（或Z側(cè)）；當(dāng)列車處于下行方向時，面向列車運(yùn)行方向，左手側(cè)為A側(cè)（或Z側(cè)），右手側(cè)為B側(cè)（或Y側(cè)）。每節(jié)車廂四個車門編號由阿拉伯?dāng)?shù)字1至4依次增大。那么，根據(jù)列車的運(yùn)行方向，就可以確定車門的編號了。

練一練：根據(jù)客室車門編號規(guī)則，快速說出TC1車右側(cè)第四個車門編號的表示；說出TC2車右側(cè)第四個車門編號的表示。

二、客室車門的編號圖4-9客室車門的編號示意圖

2．確認(rèn)客室車門編號的方法當(dāng)車門出現(xiàn)故障需要站務(wù)人員協(xié)助司機(jī)處理時，首先必須準(zhǔn)確找到并確認(rèn)故障門的位置。在登上列車前（車外）：在滑動門右側(cè)立柱上方貼有車門、安全門編號，或者通過車身外部印刷的編號來確認(rèn)。登上列車后（車內(nèi)）：

①乘客報警器下方印有車廂編號和車門編號；②每個門旁扶手上方印有車門編號；③車廂內(nèi)連接處印有車廂編號。二、客室車門的編號三、客室車門的結(jié)構(gòu)

1．車門的基本組成對于不同類型的車門，其組成略有不同，但都包括車門懸掛及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、車門驅(qū)動裝置、左右門葉、內(nèi)部緊急解鎖裝置、乘務(wù)員鑰匙開關(guān)（或稱為外部緊急解鎖開關(guān)、緊急入口裝置）、一套安裝在車體上的密封型材（上、左和右）等機(jī)械部件，以及電子門控單元（或氣動控制單元）、電氣連接、負(fù)責(zé)監(jiān)測的各類行程開關(guān)、指示燈等電氣或氣動部件。2．車門的主要技術(shù)參數(shù)客室車門的主要技術(shù)參數(shù)見表4-2。3．車門的工作原理及電氣控制原理

三、客室車門的結(jié)構(gòu)圖4-10客室電動外掛門機(jī)械結(jié)構(gòu)圖三、客室車門的結(jié)構(gòu)表4-2客室車門的主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)有效開度1300±4mm凈開高度1800±10mm驅(qū)動裝置電動機(jī)或氣動驅(qū)動裝置傳動機(jī)構(gòu)皮帶或絲杠傳動門控裝置的工作電壓DC110V（77V～121V）開、關(guān)門時間3~5s（可調(diào)）車門關(guān)緊力≤150N（每個門葉）車門隔音量≥21dBA環(huán)境溫度-20℃~+70℃環(huán)境濕度≯90%

（1）移動門系統(tǒng)（包括外掛門和內(nèi)藏門）工作原理圖4-11為一典型移動門系統(tǒng)原理圖，從該圖中可知，該車門系統(tǒng)主要的承載機(jī)構(gòu)為滾珠/滑塊機(jī)構(gòu)，主要的傳動機(jī)構(gòu)為絲杠/螺母機(jī)構(gòu)。開門時，當(dāng)門控單元EDCU收到列車發(fā)出的開門指令后，控制車門電動機(jī)動作，車門電動機(jī)轉(zhuǎn)動使鎖閉輪離開鎖閉桿，同時，電動機(jī)通過皮帶驅(qū)動絲杠/螺母系統(tǒng)動作，從而實(shí)現(xiàn)開門運(yùn)動。關(guān)門時，電動機(jī)驅(qū)動絲杠/螺母系統(tǒng)向相反的方向運(yùn)動，當(dāng)關(guān)門位置行程開關(guān)動作后，車門電動機(jī)帶動鎖閉輪落入鎖閉桿位置處，從而實(shí)現(xiàn)車門的機(jī)械鎖閉。鎖閉桿安裝與滾珠滑塊機(jī)構(gòu)上。三、客室車門的結(jié)構(gòu)三、客室車門的結(jié)構(gòu)圖4-11典型移動門系統(tǒng)工作原理圖

（2）塞拉門系統(tǒng)工作原理門的運(yùn)動由電子門控器控制，電動機(jī)驅(qū)動。如圖4-12所示，電動機(jī)通過鎖閉裝置與絲杠螺母副連接；絲杠上的螺母通過鉸鏈與攜門架相連。為了提供門葉的擺動和平移運(yùn)動，門葉與攜門架相連；同時，攜門架在縱向長導(dǎo)柱上滑動。長導(dǎo)柱連接在3個掛架上，每端各一個，中間再放一個。這3個掛架在短導(dǎo)柱上運(yùn)動，短導(dǎo)柱安裝在承載支架上。攜門架和掛架內(nèi)安裝有直線軸承，以確保機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)。門葉在擺動和平移過程中的控制，由導(dǎo)向滾輪和上下導(dǎo)軌組成的系統(tǒng)完成。開門時，門葉從完全關(guān)閉狀態(tài)開始運(yùn)動，電動機(jī)帶動絲杠螺母副，引起攜門架、長導(dǎo)柱、掛架、下滾輪導(dǎo)向部件中的轉(zhuǎn)臂動作，并最終使門葉在導(dǎo)向系統(tǒng)的引導(dǎo)下向外做擺出運(yùn)動。在達(dá)到完全擺出狀態(tài)后，導(dǎo)向系統(tǒng)控制門扇的直線平移，使門葉平行于車輛側(cè)面運(yùn)動。在平移過程中，攜門架使門葉沿著長導(dǎo)柱自由滑動，直到門葉達(dá)到完全打開狀態(tài)。這樣就實(shí)現(xiàn)了車門在X、Y方向上的運(yùn)動，完成塞拉動作。關(guān)門動作是開門動作的相反過程。三、客室車門的結(jié)構(gòu)三、客室車門的結(jié)構(gòu)圖4-12典型塞拉門系統(tǒng)工作原理圖

（3）車門電氣的控制原理從電動車門的基本工作原理可見，電子門控單元（EDCU）是車輛電氣和車門機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)之間的接口，電子門控單元對車門的控制由可編程序控制器實(shí)現(xiàn)，車門電氣控制原理如圖4-13所示。當(dāng)零速信號有效且有開門使能信號時，EDCU接收到開門指令后將控制車門電動機(jī)朝開門方向動作，并將車門的相關(guān)狀態(tài)傳送給列車控制及診斷系統(tǒng)。關(guān)門是一個相反的過程。同時，車門具有零速保護(hù)和安全聯(lián)鎖電路，開關(guān)門有報警裝置、障礙物檢測等安全保護(hù)措施。①零速保護(hù)車速為“0”時，車門控制器得到“零速”信號后，開門功能才能起作用。當(dāng)車速大于零時，車門仍然處于開啟狀態(tài)時，將啟動自動關(guān)門功能。三、客室車門的結(jié)構(gòu)三、客室車門的結(jié)構(gòu)圖4-13車門電氣控制原理框圖

②安全聯(lián)鎖電路（安全回路）鎖閉開關(guān)檢測到車門完全關(guān)閉后，其常開觸點(diǎn)閉合，同一節(jié)車同側(cè)所有車門的鎖閉開關(guān)常開觸點(diǎn)串聯(lián)，形成關(guān)門安全聯(lián)鎖電路。一列車的關(guān)門安全聯(lián)鎖電路形成環(huán)路，所有車門關(guān)好后，司機(jī)室內(nèi)“門已鎖閉”指示燈亮，列車方可啟動。列車左右側(cè)安全聯(lián)鎖電路完全隔離，無共用元件。由于車門的狀態(tài)關(guān)系到乘客及運(yùn)營安全，為確保列車運(yùn)行過程中車門正確鎖閉，只要檢測到某個車門沒有正確鎖閉，列車將無法啟動；在運(yùn)行過程中，如果有乘客將緊急解鎖手柄拉下，安全回路斷開，列車將觸發(fā)緊急制動并停車。③障礙物探測如果關(guān)門時碰到障礙物，最大關(guān)門力最多持續(xù)0.5s，然后車門可以重新打開一段距離，再重新關(guān)閉，或保持這個位置進(jìn)行一段時間的調(diào)節(jié)，再完全關(guān)上。如果障礙物一直存在，經(jīng)過幾次探測后，門將處于打開狀態(tài)。障礙物探測的次數(shù)與障礙物的大小可以通過電子門控單元來設(shè)定。三、客室車門的結(jié)構(gòu)一、緊急疏散門的操作方法

雖然緊急疏散門的控制方法多樣，但是基本原理相同，都是手動機(jī)械開、關(guān)門。下面以北京地鐵某線路列車為例，介紹緊急疏散門的開、關(guān)門方法。緊急疏散門開門方式為：緊急疏散門門鎖在駕駛室內(nèi)或室外都可手動開啟，一旦門鎖開啟，通過氣簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械動作，車門能自動倒向路基。緊急疏散門開啟操作如表4-3所示。對于六輛編組的B型車，緊急疏散門的通過高度應(yīng)大于1800mm，通過寬度不小于640mm，疏散速度保證在30分鐘內(nèi)將6輛編組列車定員乘客全部疏散完畢。在車上乘客疏散完畢后，需由司機(jī)或站務(wù)人員配合回收緊急疏散梯，緊急疏散梯的回收操作如表4-4所示。

表4-3緊急疏散門開啟步驟第一步利用三角鑰匙將緊急疏散門鎖閉裝置打到釋放準(zhǔn)備位置。第二步推動緊急疏散門上的門鎖，門扇必須推動到約20度時，松開把手，如提前松開把手，門扇有可能往回運(yùn)動。第三步及時松開把手，釋放緊急疏散梯，扣住緊急疏散梯上的四個安全扣件，進(jìn)行乘客緊急疏散。表4-4緊急疏散門開啟步驟第一步利用三角鑰匙將緊急疏散門鎖閉裝置打到回收準(zhǔn)備位置。第二步扳起緊急疏散梯上的四個安全扣件。第三步用棘輪扳手通過緊急疏散門兩側(cè)的螺栓手動回收緊急疏散梯。第四步左手握住解鎖手柄，右手握住下擺桿向車內(nèi)方向拉動門扇，結(jié)合車門慣性將鎖叉卡到軸上。處在二級嚙合位置時，確認(rèn)緊急疏散門完全鎖閉到位。二、客室側(cè)門的控制方式

客室側(cè)門的工作可靠性直接影響到客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量及乘客的安全，因此，除了正常情況的控制外，對于客室車門還設(shè)置了對應(yīng)緊急情況的控制方法。

1．客室側(cè)門的正?？刂品绞皆谡ｑ{駛情況下，客室側(cè)門有“自動”和“人工”兩種控制模式。通過“門選擇開關(guān)”來選擇自動或是人工控制?！白詣印笨刂颇Ｊ较?，列車可實(shí)現(xiàn)站臺自動開門操作；當(dāng)發(fā)車條件具備時，由司機(jī)按壓相應(yīng)站臺側(cè)“關(guān)門”按鈕，實(shí)現(xiàn)關(guān)門操作。在“人工”控制模式下，在司機(jī)確認(rèn)列車已停準(zhǔn)，確定有開門信號后，由司機(jī)按壓相應(yīng)站臺側(cè)的“開門”按鈕，實(shí)現(xiàn)開門操作；在完成站臺乘、落客操作后，列車具備發(fā)車條件時，由司機(jī)摁壓相應(yīng)站臺側(cè)“關(guān)門”按鈕，實(shí)現(xiàn)關(guān)門操作。

2．客室側(cè)門的隔離方法每套車門均設(shè)有機(jī)械隔離裝置，如圖4-14所示。隔離鎖裝置安裝在門框側(cè)立柱上（單側(cè)），當(dāng)門系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，首先需手動將門扇關(guān)閉到位，用三角鑰匙操作隔離鎖實(shí)現(xiàn)門系統(tǒng)的機(jī)械隔離；同時隔離鎖的鎖舌將觸發(fā)隔離鎖開關(guān)，隔離開關(guān)的觸點(diǎn)向電子門控器發(fā)出一個信號，電子門控器會關(guān)閉門的所有運(yùn)動功能，該門系統(tǒng)退出服務(wù)。二、客室側(cè)門的控制方式圖4-14客室側(cè)門故障隔離裝置

3．車門緊急解鎖功能（內(nèi)部）每套車門在客室內(nèi)均設(shè)有車內(nèi)緊急解鎖裝置，在緊急情況下可由乘務(wù)人員或站務(wù)人員通過專用三角鑰匙進(jìn)行解鎖操作，如圖4-15所示。緊急解鎖后，該門的開啟不受開關(guān)門命令的控制。操作緊急解鎖裝置后，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）當(dāng)車輛處于零速狀態(tài)時，緊急操作是可以通過鋼絲繩實(shí)現(xiàn)門的機(jī)械解鎖并可手動開門，手動開門≤150N。（2）緊急操作后，信號傳給列車監(jiān)控系統(tǒng)，并能在司機(jī)室監(jiān)視顯示器上顯示哪個門的緊急解鎖裝置被啟動。（3）內(nèi)部緊急解鎖裝置將被定位在操作狀態(tài)，并可以手動復(fù)位。根據(jù)給定的信號，內(nèi)部緊急解鎖裝置的復(fù)位操作將激活門的操作。（4）當(dāng)車輛處于非零速狀態(tài)下，車門允許以緊急解鎖方式打開。