新一代卧铺动车组塞拉门防挤压功能分析

摘 要：通过对塞拉门防挤压功能的标准要求对比以及防挤压结构以及工作原理、防挤压力的测试对比进行分析，说明目前塞拉门的防挤压结构设计能够满足新一代卧铺动车组对车门防挤压功能的要求。

关键词：新一代卧铺动车组；塞拉门；防挤压结构；防挤压功能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.193

随着高速动车组的蓬勃发展，每天有大量的动车组运行在祖国的大江南北，塞拉门做为一个重要的系统为旅客提供上下车的通道越来越引起车辆制造厂家以及运营部门的重视。现代动车组都具备智能诊断系统，与传统列车相比只需要很少的列车员提供旅客服务。因此，旅客在上下车时不能保证每个车门旁边都有列车员提供服务，这样塞拉门在关门时具备正确的防挤压功能就显得十分重要；

防挤压功能的实现目标：在门关闭的过程中，尽可能防止旅客或旅客的物品、行李等被门挤压，无法通过。由于新一代卧铺动车组增加车体气密性的要求，车内从4000Pa下降到1000Pa的时间不低于50s，使得塞拉门在一定的气动载荷的作用下，既要能够保证正常的开关门，关门之后又要能够满足车体气密性的要求，即：既要保证关门状态下，对关门力的要求，又要满足防挤压力的要求，因此，对防挤压功能的实现方式要求更高。

一般塞拉门的防挤压功能有两种实现方式，第一种由门驱动电机依靠检测电机电流提供的防挤压功能，第二种是由敏感胶条依靠检测电阻变化提供的防挤压功能。第一种方式是以塞拉门在关闭过程中，如果碰到障碍物阻碍塞拉门运动，驱动电机被堵转，电流快速上升触发信号，门停止运动转而开门。此种方式触发响应时间较长，在遇到小孩或老人时存在发生挤伤的风险。第二种方式的优势在于可以实现更短的响应时间，使得安全性更高。本文主要探讨第二种方式实现的防挤压功能。

1 防挤压功能的判断标准优化

在讨论防挤压功能之前，首先澄清挤压力的概念。塞拉门在关闭的过程中，遇到障碍物，产生的挤压力由小到大， 中间会有波动起伏，然后挤压力达到峰值，塞拉门停止关闭进入开门的过程，此时挤压力开始下降直到为零。上述描述的塞拉门挤压力或者说塞拉门对障碍物产生的冲击力在EN14752：2005中的定义如下：

Fp：关门尝试力的最大值：N

Fe：受挤压的过程中，挤压力的平均值，即关门有效力：N

T：t2-t1从关门尝试力超过50N开始上升到最大挤压力，之后开门挤压力降低，低于50N结束时的时间差。

在上述标准中，关于挤压力的标准要求：

（1）关门尝试力峰值Fp≤300N

（2）第一次关门有效力Fe≤150N

（3）进一步关门尝试有效力FE≤200N

塞拉门产生的挤压力-时间曲线如下图1所示：图中可以看出矩形阴影的面积等于实际挤压力曲线从时刻t1到t2的面积。

如果实际挤压力的曲线因为随机的原因发生了波动导致等效面积增大，如图2所示，第一次关门有效力会大于150N。这种情况下的关门尝试力峰值Fp保持不变。按EN14752：2005标准中定义的Fe的取样区间是从挤压力大于50N时开始计算，防挤压开始动作时挤压力回落到50N时结束取样，以下图3为例，如果在一个很短的时间内（比如0.1秒）挤压力发生波动，此时检测Fe很有可能大于标准要求。通过分析图形可知，如果延长检测时间，那么Fe可以低于标准要求，如图4所示。

对于大多数人来说，对关门力的有效值并不敏感，对关门力峰值更为敏感，相对而言，采用关门力的峰值进行评价更为合理。以上的例子也清楚的表明以关门力峰值Fp作为唯一检测标准比较合理。

在最新的EN14752：2015标准中，取消了关门有效力的判断标准，仅仅采用了关门力峰值Fp作为唯一的判据。关门力峰值的计算时间曲线如图5所示，因此，此次防挤压功能的结构优化将依据最新的EN14752：2015的标准执行。

F：同一点测量的关门尝试力多个峰值的的算术平均值；N。

n：次数。

Fp：在T=t2-t1时间内，从关门挤压力超过100N开始上升到最大挤压力，之后开门挤压力降低，低于100N结束时的时间过程中，挤压力的最大值：N。

2 新一代卧铺动车组的防挤压结构

新一代卧铺动车组的防挤压结构由周边密封胶条，内护指密封胶条以及充气密封胶条组成，在周边密封胶条以及内护指密封胶条内部复合有敏感边。防擠压的基本结构见图6所示：

3 防挤压功能的工作原理

塞拉门的防挤压功能是通过检测安装在密封胶条内敏感边的脉冲信号实现的。敏感边外观为多孔的橡胶条，内部包括电子开关元件。当挤压橡胶条时，内部电子元件触发产生电脉冲信号发送给门控制器。防挤压功能的工作原理图如图7所示：

图中可以发现，内外感应边，是由两组2.2kΩ电阻并联上0～300Ω电阻构成的，周边密封胶条是外部防挤压感应胶条，内护指胶胶条是内部防挤压感应胶条，由门的内、外边缘胶皮分别包裹，二者是同样工作原理。里面分别有内侧、外侧防挤压工作回路。以外部防挤压回路为例，当门正常运行或静止，没有碰到障碍物时，防挤压胶条内部电阻保持在1200Ω左右。当门运动过程中，感应胶条任何一个地方碰触到障碍物时，相当于图中SE开关闭合，将电阻短路，回路中电阻将降为100Ω以下。此时，门控制器通过防挤压回路输入其电流大小的变化，判断有障碍物阻止门运动，门控制器将发出相应的命令使门停止或反向运动。

4 不同防挤压结构的防挤压力试验对比

不同阻值的敏感边和不同外型的密封胶条的组合配置对挤压力有较大影响，为了满足空气动力学对车门气密性的要求，新一代卧铺动车组车门防挤压密封胶条，在不锈钢动车组车门防挤压密封胶条的基础上，对结构进行了优化改进，不锈钢动车组防挤压力测试结果如图8所示，新一代卧铺动车组防挤压力测试结果如图9所示。

同时，对改进前后的胶条防挤压力进行了对比测试：

将力传感器作为障碍物放置在车门内，测试面正对着该感应边后，对打开状态下的车门发出关门指令，测量障碍物受力，测试过程为：关门时检测到障碍物后，电机停止转动，3s后反转，门页向回运动停止：

测试结果如下：不锈钢动车组用防挤压密封结构如图10所示，新一代卧铺动车组防挤压密封结构如图11所示。

5 结论

经过比较，新一代卧铺动车组防挤压结构安全可靠，既满足车体气密性的要求，又符合最新的EN标准对防挤压力的要求，能够有效地实现车门的防挤压功能，是目前车门防挤压功能的一大改进，能够满足新一代卧铺动车组对车门的要求。

参考文献：

[1]BSI Standards Publication BS EN 14752：2015 Railway applications-Bodyside entrance systems for rolling stock EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION 2015：59-61.

[2]European standard EN14752：2005 Railway applications -Bodyside entrance systems EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION 2005：44-47.

作者简介：刘爱伶（1972-），女，满族，河北遵化人，本科，学士学位，工程师，研究方向：高速动车组机械系统设计，成就：高速动车组车门系统设计以及空调系统设计。