车门系统的性能比较及故障诊断

现代城市轨道车辆运载客流量大，乘客上下车频繁，车门系统作为城市轨道交通车辆的关键部分之一起着非常重要的作用，与运营安全紧密相连。

1）车门系统概述

城市轨道车辆车门系统主要包括客室侧门、司机室侧门、司机室与客室间的通道门以及紧急情况下用于安全疏散的紧急逃生门。

（1）客室侧门

客室侧门根据动力形式可分为电机驱动和压缩空气驱动，按其开启和结构形式主要分为移动门和塞拉门。移动门又可分为内藏式滑动移门和外挂式滑动移门。

①内藏式滑动移门（图3.44）。开关门时门页在车辆侧墙的外墙与内护板之间的夹层内移动，传动机构设于车厢内侧车门的顶部，装有导轮的门页可在导轨上移动并与传动装置的钢丝绳或皮带相连接，借助风缸或电机驱动传动机构，从而使钢丝绳或丝杆螺母机构带动门页动作。

②外挂式滑动移门（图3.45）。车门驱动结构工作原理与内藏式滑动移门相同，外挂式滑动移门开关门时门页均位于车辆侧墙的外侧。外挂门的结构较简单。

图3.44　内藏式滑动移门

图3.45　外挂式滑动移门

③塞拉门（图3.46）。借助车门上端的传动机构和导轨，车门开启状态时门页贴靠在侧墙的外侧，车门在关闭状态时，门页外表面与车体外墙成一平面。

以上类型的车门各具自身特点，表3.4 是对3 种类型车门系统的一个比较。从安全可靠性来讲，移动门一般适用于速度低于100 km/h 的列车上。特别是外挂门，由于外挂门属于外吊悬挂式结构，下部悬空无支承。当列车在隧道中运行时，随着速度的提高，其空气的阻塞比大大增加，对外吊的悬挂门产生较大的压力。当门的结构及强度不随速度的提高而改进设计时，车门会产生晃动等不稳定因素，从而影响车门的安全可靠性。

图3.46　塞拉门

表3.4　车门系统性能比较

续表

由于移动门的结构决定车门与车体必须保证一定的间隙，因此，移动门的密封性差。当列车达到一定的行驶速度时（超过100 km/h 以上）便会产生车厢内窜风，给乘客带来不适；在车辆进出隧道等外界压力变化时，车内压力随着变化，舒适性下降。由于移动门的密封性差，车辆走行部件产生的噪声很容易传入车内；同时由于移动门或凹或凸于车体，列车在行驶中会使附近的空气产生涡流，空气阻力大，也就限制了移动门的使用速度。

塞拉门由于与车体在同一平面内，保持列车较好的流线型，所以具有密封性好，空气阻力小等特点，但塞拉门的结构较移动门复杂，且造价较高。

车门的形式种类虽然各不相同，但实现的功能却大同小异，性能参数也差不多。

（2）司机室侧门

司机室侧门通常采用单门页，手动开启和关闭。出于行车安全，避免乘客进入司机室的考虑，侧门通常带有锁闭机构，需要专用钥匙才能打开。

（3）紧急逃生门

出于保障乘客安全的考虑，一般在列车两端司机室的前端设有紧急下车的紧急逃生门以及安全疏散斜梯，在紧急情况下可以向前放下到路基上，作为通向地面的踏板，用于列车发生火灾或紧急事故时疏散乘客。

2）客室车门概述

（1）客室车门的基本技术参数

净开度　（1 300 ±10）mm

净开高度　（1 850 ±10）mm

工作环境温度　25 ～70 ℃

开关门时间　3 ～5 s（可调）

开关门延时时间　0 ～3.0 s（可调）

供电电压　DC 110 V

车门关紧力　≤150 N（每个门页）

车门隔音量　≥21 dBA

开关门噪声级别　≤68 dBA

车门的隔热量　＜4.6 W/（m2·K）

（2）客室车门的主要功能

①开/关门功能。包括车门开、关状态显示，整列车车门开、关由司机在操纵端通过按钮控制或者车载ATO 控制，每次仅能开、关一侧车门。

②再开闭功能。通过对整列车门的再开闭指令控制，未关闭好的车门可以执行先开门再关门的动作，已关好的车门不再进行开门动作。

③二次缓冲功能。为了保护车门的开关门动作，降低动作冲击力，车门在开门和关门的最后阶段，降低电机的转速，达到二次缓冲的效果。

④防夹人/物功能（障碍物探测重开门功能）。车门具备防夹人/物功能，通过门控器对各检测点的逻辑判断，当夹到人/物时，车门将自动打开及再次关闭。

⑤车门故障切除功能。通过对隔离锁的使用可将存在故障的车门进行故障切除，使故障车门不影响列车的正常牵引和信号模式的建立。

⑥车门紧急解锁功能。在紧急状态下，当列车停止时，可操作紧急解锁将车门打开。行进中的列车，在操作紧急解锁时会影响列车的正常牵引。

⑦车门旁路功能。通过对隔离锁的使用，可将存在故障的车门进行旁路，使故障车门不受列车的指令控制，不会进行开关门。

⑧乘务员钥匙开关功能。在紧急情况下，乘务员用方孔钥匙通过车外设置的紧急解锁将车门从外面打开。

⑨故障指示、自诊断和记录功能。当单个车门发生故障时，门控器会自行诊断故障原因，并在门控器的数码管上出现相应的字母提示，同时故障信息也会发送给ATI 进行显示。单门故障可通过故障读出软件从门控器内读出故障数据。

⑩零速保护。为了保证车门在安全状态下开门，保证“走车不能开门”，车门开门只能在列车静止状态下进行。列车在静止时给每一个车门提供了允许动作的信号，从而实现零速保护功能。当没有零速信号时，没有完全关闭的车门将自动关闭，关好的车门保持关闭状态，车门完全关好并锁闭后，此时门控器不再响应任何开关门信号对车门的操作。

⑪自学功能。为了适应每个车门的机械阻力、齿带张紧力等因素，门控器综合开关门时间、电机电流检测等参数，合理控制电机转速，使在整列车上的每一个车门同步开关。

⑫编号功能。每节车的8 个车门通过硬线DC110 V 的编号控制，使门控器从1 ～8 固定地址，与ATI 上的显示一一对应。

3）客室车门系统组成

每个车门系统包括了车门悬挂及导向机构、车门驱动装置、左右门页、紧急解锁装置、乘务员钥匙开关（每节车仅两对门有）、1 套安装在车体上的密封型材（上、左和右）等机械部件及电子门控单元、电气连接、指示灯等电气部件，如图3.47 所示。

图3.47　客室侧门

1—右门页；2—左门页；3—车门悬挂结构；4—右侧密封件；5—左侧密封件；6—紧急解锁手柄；7—电子门控单元EDCU；8—车门电机；9—丝杆/螺母机构

（1）驱动机构

驱动机构组成包括机械控制及电气控制两个部分。机械控制部分由安装传动导向装置组成。电气控制部分由门控器、驱动电机及实现自动门功能的其他附件构成。

安装传动导向装置主要由安装底板、门扇吊挂部件、传动装置、锁闭解锁装置等部件组成。

安装底板的功能为承受吊挂装置及门扇的所有质量，并保证在开门和关门状态下门板与车体平行。安装底板上的导轨部位保证门板平行运动，为客室车门系统导向装置的重要组成之一。

在安装底板导轨的末端均安装有可调的接触面为橡胶材质的定位止挡，通过调整止挡螺钉微调门系统的净开度。

门扇吊挂部件由左侧门吊板和右侧门吊板组成。

（2）传动装置组成

根据门结构的不同，传动装置可分为不同的方式，这里主要介绍电机齿带传动系统与丝杆/螺母系统。

①齿带传动系统。驱动机构组成的传动装置由驱动电机、齿带、齿带轮、齿带夹（与门吊板组成相连接）共同组成，如图3.48 所示。

图3.48　电机齿带传动

门系统所用驱动电机是带有行星齿轮——锥齿轮减速机的60 V 直流电机。

齿带采用橡胶半圆形同步带，是整个系统最重要的部件之一，起连接传动系统的作用。博得公司采用的传动齿带为内衬张力钢丝的具有高强度、高抗疲劳性的产品。齿带在将整个传动机构连接在一起后经过调整达到一定的张力，当经过一段运营时间后需要对齿形带的张力做一定的检测，有必要时需要进行必要的调节，使之达到更好的状态。

传动装置的原理：门控器得到开、关门指令，驱动电机得电旋转，旋转通过锥齿轮减速箱变向及减速，输出到电机齿带轮，电机齿带轮旋转带动齿带动作，从而使齿带在齿带轮之间进行直线运动。齿带在做直线运动的过程中，通过齿带夹带动左右两个门吊板组成在安装底板的导轨中做方向相反且同步的运动，进而门吊板组成将运动传递给左右门板，使其在门框范围内做客户所需的动作。

②丝杆/螺母系统。丝杆/螺母系统是车门系统中的传动部件，它由一个弹性或齿形联轴节通过皮带轮与电机相连接。门页的同步动作是由丝杆和球形螺母组成的系统来实现的。丝杆是大螺距不锈钢的特制丝杆，采用特殊的工艺方法制成，保证丝杆有较长的寿命。螺母采用高强度工程塑料制成。丝杆和球形螺母通过3 个支承部件安装在主梁上，这种丝杆一半是右旋螺纹，另一半是左旋螺纹，螺纹旋转方向在安装时是任意的。两个球形螺母安装在丝杆上（每一半丝杆用一个球形螺母），螺母与不锈钢丝杆的配合工作，使丝杆螺母副具有阻力小、无噪声和维护工作小的特征。由于此配合装置，当一门页向一个方向移动，则引起另一门页向相反方向移动，从而实现了门页的同步运动。螺杆传动主要的部件是螺杆和螺母组件。丝杆传动具有传动准确、平衡、扭力大的特点，如图3.49 所示。

图3.49　丝杆/螺母系统

（3）锁闭装置组成

锁闭解锁装置（驱动机构锁组成）安装在安装底板上，组成部件是1 套电磁铁组成、1套锁钩组成、1 套复位气缸组成等。在门关闭的过程中，4 个分别位于左、右侧门吊板组成之上的锁闭撞轴组成（每个门吊板由2 组锁闭撞轴组成，起到二级保护作用）进入锁钩中，锁钩通过复位气缸内部的弹簧可以使之自动复位（保证在供电故障情况下，门系统仍能保持锁闭状态），从而使门系统以这种方式被锁闭，同时门关到位行程开关以及锁到位行程开关触发，提供客室门系统锁闭到位的信号，列车可以开车。电动开门时，通过对电磁铁组成的控制，电磁铁得电吸合，可使锁钩转动从而释放出锁闭撞轴，客室门系统以这种方式实现解锁，解锁后门才可以打开。电磁铁组成后部可以与紧急解锁装置相连接，通过拉动紧急解锁手柄实现特殊情况下的手动机械解锁，同时触发相应的行程开关，提供客室门系统被紧急解锁信号。紧急解锁完毕后，通过复位气缸内部的弹簧可以使锁钩自动复位，保证锁钩处于锁闭状态。

（4）电子门控单元EDCU

电子门控单元EDCU 是整个车门系统中一个关键的电气部件，主要用于门的控制，一般位于客室内侧，且安装于防水保护的部位。EDCU 具有一个硬件设计（继电器）以实现安全要求，同时具有一个微处理器以控制车门电机并驱动串行线路，如图3.50 所示。

图3.50　电子门控单元

电子门控单元负责根据开启或关闭指令来控制车门开启与关闭。在动作过程中，负责监视门扇的关闭与开启动作，控制开关门的速度和方向，并具有障碍物探测功能，从而能可靠地避免夹人。门控器还能识别出某些待确定的故障，并通过网络将故障信息提供给ATI。

门控装置的作用是控制、监督、保障门系统，并发现出现的故障。门控装置以软件的形式置于门控器中。每个门都在驱动机构上装有自己的门控器，这样可以进行单门单控。在整辆车内，所有的门控器都和列车的中央计算机相连。

门控装置通过列车提供的开/关门指令，并控制车门开关动作。在执行开关动作时，门控器通过监视电机电流和电机编码器的脉冲数，提供防挤压和缓冲功能。

门控器能够发现在门系统中出现的某些故障。出现的故障将会被门控器存储起来，通过诊断软件读取，并以此作为故障分析的基础。

（5）内部紧急解锁装置(www.zuozong.com)

为使乘客在轨道客车出现意外危险的情况下可以及时、迅速地疏散，特此在客室车厢指定门内部罩板上配备有内部紧急解锁装置。通过钢丝绳组成将内部紧急解锁装置与紧急解锁装置相连接。当旋转内部紧急解锁装置的解锁扳手时，钢丝绳带动紧急解锁装置旋转，紧急解锁装置旋转带动电磁铁克服复位气缸运动，从而使锁钩旋转打开将锁闭撞轴释放出来以实现解锁，同时触发相应的行程开关，提供客室门系统被紧急解锁信号。

内部紧急解锁装置有清楚的标记，平时由盖板罩住。紧急情况下乘客可以打开盖板，操作解锁扳手实现车门解锁。

在紧急情况下需要从客室内打开门时，必须首先打开盖板，然后操作内部紧急解锁装置。操作该装置后，能实现以下功能：

①当车辆处于零速状态（车速≤5 km/h）下，无论门系统工作是否正常（门系统隔离状态除外），则紧急操作时可以通过钢丝绳实现门的机械解锁并手动开门，手动开门最大作用力为150 N；当车辆车速大于5 km/h 时（非零速状态下），操作内部紧急解锁装置，手动开门力大于200 N，并且手动开门力撤离后门系统趋向于关门。操作解锁扳手所需的最大转矩不超过15 N·m。

②紧急操作后，紧急解锁信号可以传给列车监视系统，并能使列车司机控制屏上显示哪个门的解锁装置被启动。

③门系统上蜂鸣器鸣叫报警。

④内部紧急解锁装置操作后将被定位在操作状态，并必须手动复位。根据给定的信号，内部紧急解锁装置的复位操作将激活门的正常操作。

⑤该装置部位设有防止滥用的盖板。

⑥如果此门处于隔离状态下则无法进行紧急解锁操作。

（6）乘务员钥匙开关（外部紧急解锁装置）

每辆车指定车门的外侧设乘务员钥匙开关（外部紧急解锁装置），乘务员钥匙开关通过钢丝绳组成将乘务员钥匙开关与紧急解锁装置相连。当车门关闭且闭锁时，被授权人通过专用钥匙将乘务员钥匙开关的保护锁打开后才能拉动解锁拉手实现紧急解锁。操作所需的最大转矩不超过15 N·m。

乘务员钥匙开关有清楚的标记，平时由保护锁将解锁拉手锁闭。紧急情况下被授权人员通过专用钥匙将乘务员钥匙开关的保护锁打开，操作解锁拉手通过钢丝绳带动紧急解锁装置旋转，紧急解锁装置旋转带动电磁铁克服复位气缸运动，从而使锁钩旋转打开将锁闭撞轴释放出来实现解锁，同时触发相应的行程开关，提供出客室门系统被紧急解锁信号。

操作该装置后，能实现以下功能：

①当车辆处于零速状态（车速≤5 km/h）下，无论门系统工作是否正常（门系统隔离状态除外），则紧急操作时可通过钢丝绳实现门的机械解锁并手动开门，手动开门最大作用力为150 N；当车辆车速大于5 km/h 时（非零速状态下），因此，装置设于车外故无法进行操作。操作解锁扳手所需的最大转矩不超过15 N·m。

②紧急操作后，紧急解锁信号可以传给列车监视系统，并能使列车司机控制屏上显示哪个门的解锁装置被启动。

③门系统上蜂鸣器鸣叫报警。

④外部紧急解锁装置操作后将被定位在操作状态，并必须手动复位。根据给定的信号，外部紧急解锁装置的复位操作将激活门的正常操作。

⑤该装置设有防止滥用的保护锁。

⑥如果此门处于隔离状态下则无法进行紧急解锁操作。

（7）隔离锁组成

如果个别门系统因为机械或电气故障而要求某一门单独退出服务时，首先保证该门处于关闭状态，被授权人员才可以用专用钥匙（四方钥匙）打开罩板并转动位于驱动机构组成上的隔离锁组成，如图3.51 所示，使驱动机构组成机械锁闭，并同时触发隔离锁行程开关，提供该客室门系统被隔离锁闭信号，进而隔离该门系统电路，从而使该门系统退出服务而其他门不受其影响。当该门被隔离后，处于客室内部罩板上的隔离指示灯（红色）亮起，对乘客起指示作用。隔离锁操作扭矩≤15 N·m。

图3.51　隔离锁组成

（8）蜂鸣器

每个车门的门控系统中均装有蜂鸣器，在开关门动作前，给予相应的蜂鸣音提示（图3.52）。

图3.52　蜂鸣器

4）司机室侧门概述

司机室主要由基础安装部分、驱动装置、门板、门板附件、锁闭装置等组成（图3.53）。

基础安装部分主要包括门框密封角铝、C 形嵌条、门框密封胶条、下摆臂、碰接座等部件。其主要作用是用于门板与车体的安装过渡和密封。

驱动装置安装在车厢门口上部，主要由辊式滑车、机构吊架、上部导轨等组成。

辊式滑车是驱动装置中动力传递的主要部件，安装在机构吊架光轴上，它通过连接板与门板固定。辊式滑车沿光轴作直线运动，并将重力负荷传递给机构吊架。

图3.53　司机室侧门

机构吊架的主要作用是重力承载和安装其他部件。

上部导轨作用是与下部导轨一起使门按一定的轨迹运动，它安装在机构吊架的安装底板上。

门板由门板框架、内外面板、蜂窝填充材料等组成，厚度为32 mm。门板框架由铝制型材拼焊而成，内外不锈钢面板、内外橡胶衬垫粘在框架两面。在门板框架内部添加具有阻燃防水性能的蜂窝填充材料，以保证门板有足够的平面抗压强度。

门板附件主要包括下拉式活动窗、操作装置、密封装置、下部导轨、止挡定位装置等。

门的锁闭装置主要由安装在侧门框上的旋转锁机构组成。拨叉、锁定凸轮、拉杆固定在一个安装板上组成旋转锁机构，它再通过安装支架安装在侧门框上。旋转锁机构安装板和安装支架的位置都可以调节，以使旋转锁机构上的拨叉、解锁拨片与门板上的锁闭撞栓、解锁拨杆准确配合。

5）紧急疏散门概述

紧急疏散门系统主要由紧急疏散门与紧急疏散梯两部分组成。紧急疏散门又称为逃生门（图3.54），紧急疏散梯也可称为逃生梯。

图3.54　紧急疏散门

紧急疏散门为上翻形式，打开后由两根空气弹簧支撑。在正常状况下，紧急疏散门处于锁闭状态；在紧急情况下，按照紧急操作标签的指示，可手动将紧急疏散门打开，配合紧急疏散梯，以用于疏散人群。紧急疏散门使用结束后可方便回收。紧急疏散梯如图3.55所示。

图3.55　紧急疏散梯

如坡道上所贴“操作指示标牌”所示，顺时针旋动解锁旋钮，使锁舌缩回，坡道解锁，用手在坡道上部的把手处轻推坡道，把坡道推出车外，坡道即可自动展开为一个由车头至铁轨面的疏散通道。

6）关键部件调整

（1）行程开关的调整

行程开关是客室门系统的重要组成部分，其主要用途是对客室门系统的各种状态给予信号（包括门关好信号、门开好信号、隔离信号、紧急解锁信号等）。

①打开车体侧罩板，关闭门系统电源，使门系统处于半开启状态以露出行程开关。

②拔掉与行程开关连接的接线端子。

③用内六角扳手松开行程开关的安装螺钉。

④取下行程开关。

⑤将新的行程开关重新安装到门系统驱动机构组成上，用力矩扳手打上扭力（1.5 N·m）并做防松标记。

⑥将行程开关连接导线重新接到行程开关相应触点上。

（2）门扇调整

在门关闭并锁紧时车门应达到以下要求：

①在门页底部和门槛端部间具有均匀的间隙。

②使门页互相平行，这样可以保证密封良好（后部密封及前部密封）。

可通过旋紧或松开调整螺栓上的螺母进行调整，调整后旋紧螺栓并锁紧螺母。

调整项目包括高度定位、两门页平行、两门页对中、两门页前端密封件间的“V”形。

（3）解锁钢丝绳的调整

①关闭门系统电源。

②松开内（外）紧急解锁装置的安装紧固螺钉，取下内（外）紧急解锁装置。

③松开钢丝绳螺杆上的锁紧螺母，将螺杆从内（外）紧急解锁装置上卸下。

④将钢丝绳头从内（外）紧急解锁装置固定位置脱出，从而将这一端钢丝绳脱离内（外）紧急解锁装置的限制。

⑤松开解锁拉杆上的锁紧螺母，将钢丝绳夹头及钢丝绳从解锁拉杆上拆下，松开钢丝绳支座上的锁紧螺母，将螺杆拆下，进而将整条钢丝绳拿下来。

⑥将新的钢丝绳重新安装到车体上。

7）车辆车门常见故障

（1）机械系统故障

车门机械故障主要分两种：一种是零部件损坏故障；一种是调整不到位故障。

零部件损坏通常可以通过更换新件解决，但如果同一类零部件损坏率较大，则应检查是否存在系统设计问题或调整上的失误。

调整不到位通常表现在尺寸超差，影响车门的正常动作。

（2）检测开关故障

故障现象为车门在进行开关门动作时，单个车门无法开启或关闭，车辆显示屏显示该车门故障。该故障的主要原因是关门行程开关DCS 在车门打开过程中出现故障或误动作，在关门过程中，EDCU 收不到“门关好”信息，EDCU 将向列车诊断系统发出“车门故障”信息。

解决办法：

①检查该行程开关是否有故障，若有故障将其更换。

②检查该行程开关的安装是否过紧，并检查其调整是否满足要求，否则重新调整。

（3）电子门控单元故障

解决办法：

①检查EDCU 中软件是否为最新版本，否则重新更新软件后重新开关车门试验检查是否正常。

②检查EDCU 的接线端子等是否有异常。

③更换该EDCU 单元。