高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計(jì)

引言

高速列車的運(yùn)行速度普遍在200km/h以上,最高可達(dá)350km/h。車門在關(guān)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。本文闡述了車門鎖閉裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理,并對(duì)車門鎖閉安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。

1車門鎖閉裝置及其工作原理

高速列車側(cè)門（塞拉門）采用多重鎖閉的設(shè)計(jì)。車門設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)車門的鎖閉和密封。車門上還設(shè)置有隔離鎖,用于在特殊工況下將車門置于隔離（退出服務(wù)）狀態(tài)。

1.1主鎖工作原理

主鎖鎖閉時(shí)通過(guò)鎖叉和鎖鉤與門扇擋銷相搭接,對(duì)門扇產(chǎn)生約束,如圖2所示。主鎖鎖叉設(shè)計(jì)為棘輪結(jié)構(gòu),通過(guò)定位塊限位鎖叉倒轉(zhuǎn),共有二級(jí)鎖閉,圖3示意了主鎖二級(jí)鎖閉的過(guò)程。

主鎖上裝有鎖到位開關(guān)。當(dāng)主鎖鎖叉從解鎖狀態(tài)進(jìn)入一級(jí)鎖閉時(shí),鎖到位開關(guān)釋放,指示車門進(jìn)入鎖閉狀態(tài):當(dāng)主鎖鎖叉從一級(jí)鎖閉狀態(tài)恢復(fù)至解鎖復(fù)位狀態(tài)時(shí),鎖到位開關(guān)觸發(fā),指示車門處于解鎖狀態(tài)。

1.2輔助鎖工作原理

在車門關(guān)閉至主鎖一級(jí)鎖閉后,輔助鎖開始執(zhí)行壓緊動(dòng)作:輔助鎖氣缸伸出并通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)鎖舌壓緊門扇,使門扇處于完全鎖閉狀態(tài)。輔助鎖上設(shè)置有輔助鎖限位開關(guān),輔助鎖壓緊動(dòng)作會(huì)同步觸發(fā)限位開關(guān),輔助鎖的動(dòng)作原理如圖4所示。

1.3隔離鎖工作原理

隔離鎖設(shè)置在門扇上,手動(dòng)操作隔離鎖可帶動(dòng)隔離插銷伸出并與固定于車體側(cè)墻上的隔離鎖擋搭接,形成機(jī)械約束,同時(shí)觸發(fā)隔離開關(guān),提供車門隔離信號(hào),如圖5所示。

隔離鎖一般在車門出現(xiàn)故障時(shí)使用。隔離操作時(shí)車門必須處于主鎖二級(jí)鎖閉狀態(tài),否則隔離插銷無(wú)法順利搭接隔離鎖擋實(shí)現(xiàn)有效隔離。車門隔離后退出服務(wù),不再響應(yīng)開關(guān)門指令。

2車門關(guān)鎖過(guò)程及安全性設(shè)計(jì)

2.1車門安全回路

車門安全回路導(dǎo)通是列車牽引的前提[3],表示車門處于可靠鎖閉狀態(tài)。安全回路的設(shè)置體現(xiàn)了車門鎖閉的安全性設(shè)計(jì)。高速列車側(cè)門安全回路導(dǎo)通有如下3種方式:

(1）主鎖鎖到位開關(guān)指示主鎖閉鎖,且關(guān)到位開關(guān)指示車門關(guān)到位:

(2）隔離開關(guān)指示車門被隔離,且關(guān)到位開關(guān)指示車門關(guān)到位:

(3）隔離開關(guān)指示車門被隔離,且輔助鎖到位開關(guān)指示輔助鎖鎖閉到位。

其中方式(1）一般是通過(guò)正常電動(dòng)關(guān)門過(guò)程實(shí)現(xiàn),車門在接收到關(guān)門指令后,執(zhí)行關(guān)門和鎖閉的過(guò)程可以通過(guò)圖6來(lái)展現(xiàn)。

方式(2）和方式(3）一般用于車門故障應(yīng)急處置,即當(dāng)車門出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)隔離鎖將車門切除,避免影響行車秩序。

從隔離鎖的設(shè)置及操作方式上可以看出,車門隔離時(shí)門扇必須處于主鎖二級(jí)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(shí)隔離開關(guān)與關(guān)到位開關(guān)或者輔助鎖開關(guān)串聯(lián)建立安全回路旁路信號(hào),使車輛具備牽引條件。

2.2速度信號(hào)保護(hù)

車門通過(guò)輔助鎖電磁閥的得電/失電來(lái)控制輔助鎖的壓緊/釋放動(dòng)作,車門正常關(guān)閉時(shí)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(guò)硬線接收車輛速度信號(hào),即當(dāng)車速大于10km/h時(shí),無(wú)論門控器是否傳遞指令,輔助鎖電磁閥都會(huì)得電以便使輔助鎖保持在壓緊狀態(tài)。通過(guò)車輛速度信號(hào)保護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了車門鎖閉控制的冗余設(shè)計(jì),避免了單點(diǎn)故障造成安全隱患,提升了車門的安全性。

3結(jié)語(yǔ)

對(duì)車門進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)時(shí),需要結(jié)合車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方式,在恰當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)建立監(jiān)控,同時(shí)考慮車門可能出現(xiàn)的異常情況保證冗余設(shè)計(jì)。本文所述高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計(jì),對(duì)于后續(xù)的改進(jìn)優(yōu)化及故障排查具有指導(dǎo)意義。