无锡地铁1号线车门未经允许离开关门位置的分析与预防

杨欣 潘炯

摘要：地铁车辆客室车门是地铁车辆的重要部件，其稳定性和安全性将直接影响地铁车辆的运行性能。在车门所有故障中，车门LS型门锁位置故障常见易发，故障时刻关系车门的安全性，而其中门锁撞块回弹更是近来频发的故障，需重点对易引起车门撞块回弹的丝杆及关门曲线进行分析与预防。

关键词：车门;丝杆;曲线;预防

地铁车辆车门与乘客的生命安全息息相关。在车辆运行时，车门必须可靠地关闭以防止车门异常打开，出现乘客跌落现象;同时，在车门关闭过程中，也必须防止车门夹人或夹物而司机不知却启动车辆。而车门门锁是防止上述现象发生的重要一环，因此车门门锁的稳定性显得格外重要，所以针对车门门锁的故障特别是近来频发的门锁螺母反转撞块回弹的故障急需进行分析与解决。

1 车门传动与锁闭工作原理

无锡地铁1号线客室车门的运动由一个带减速箱的电机驱动丝杆（对于双页门，丝杆一半是右旋的，一半是左旋的）来实现。携带门架通过铰链机构与螺母相连接，当电机带动丝杆螺母运动时，螺母带动携门架运动，从而携门架带动门扇运动。

门锁装置集成在丝杆螺母中，在丝杆的关门位置螺旋槽的导程逐渐变化为零——槽与丝杆轴线垂直（如图1所示）。车门锁闭采用机械方法，传动螺母上的滚动销在丝杆的螺旋槽中滚动，当滚动销到达与丝杆轴线垂直的槽部分时，螺母就被自锁，从而完成车门锁闭。

当车门锁闭时传动螺母顺时针旋转，螺母撞块触碰锁到位开关S1行程开关滚轮，滚轮与碰珠接触断开，车门锁闭，并向列车控制系统发出车门锁闭的信息。

2 门锁螺母撞块回弹故障的分析与处理

依靠丝杆螺母撞块来触发行程开关传递车门锁闭信息，则螺母撞块的位置、结构、安装都会影响行程开关的触发可靠性与稳定性。在无锡地铁1号线正线运营期间多次出现由于螺母撞块触碰行程开关滚轮不可靠而引起的车门未经许可离开关门位置故障。此故障会在站台关门时出现闪红，也会在车辆行驶过程中出现导致紧制，原因多为电动关门到位螺母反转角度过大，导致开关释放后再次跳变，引起车门锁闭不可靠。

由于客室车门关门逻辑顺序是先关后锁，在关门锁闭过程中，S4关到位行程开关先触发后，S1锁到位行程开关再触发。因此，在行程开关结构一样的情况下，左右两边丝杆螺母撞块结构有区别。图2所示为触发S4行程开关螺母撞块，撞块触碰滚轮面是一平面，图3所示为触发S1行程开关螺母撞块，撞块触碰滚轮面是一阶梯面。

在正常车门锁闭过程中，丝杆螺母阶梯型撞块顺时针旋转，图3中螺母撞块平面3不与滚轮接触，斜坡面2是平面1触碰S1行程开关滚轮之前的过渡，平面1是直接接触S1行程开关滚轮的面，当车门处于锁到位状态，螺母撞块与滚轮接触的位置应为平面1的中间部位，而若接触位置在平面1与平面2的连接处时，则滚轮容易从平面1滑经过斜坡面2滑至平面3，在此滑落过程中撞块逆时针旋转（即撞块回弹）导致碰珠与滚轮间隙小，安全互锁回路断开，则报故障XX门未经允许离开关到位或锁到位位置。

3 门锁螺母撞块回弹故障预防措施

通过对出现螺母撞块回弹的车门进行分析时，主要有两种原因：1.车门丝杆锁闭段出现磨损，螺母滚动销在锁闭位置时不能完全啮合，在车门锁闭瞬间螺母滚动销退出锁闭位置引起螺母反转撞块回弹。2. 电动关门到位后螺母反转撞块回弹原因为电动关门到位附近速度过快、动能过大，在关闭到位后动能释放导致螺母反转。

3.1 丝杆修锉及预防性更换

根据车门系统的传动和锁闭原理可知，传动和锁闭运动副由滚动销和丝杆螺旋槽构成，丝杆正反转动，驱动与螺母组件连接的滚动销左右平移运动，实现车门的开启和关闭。

通过对现场丝杆锁闭段进行检查，对丝杆翻边严重的做了修锉处理，修锉的原则是平行修锉锁闭槽，斜向45°方向修锉丝杆锁闭槽表面倒角。另利用丝杆锁闭段磨损工装对丝杆锁闭段磨损情况进行普查，对于同侧两个锁闭槽（一根丝杆上左右两侧各两个锁闭槽）出现异常情况的进行预防性更换。

对丝杆锁闭段异常情况普查及处理是对前期修锉导致异常的纠正和预防。

3.2 调整密封尺寸

另在调查过程中发现此类故障车门手动关门特别困难，这也跟压轮压紧程度、关门施加力的大小和方式相关，在更换过丝杆螺母组件之后，门扇状态发生变化，手动关门情况得到改善。手动关门时，尽量避免惯性关门和大力关门，惯性关门时快速拉门到中间或者接近关门到位位置，然后松手，依靠车门自身运动惯性来实现关门。车门接近关门到位时，护指胶条和周边密封胶条先接触并压缩产生反弹力，如果快速大力或者惯性关门，则螺母滚动销还未进入锁闭段就会被快速压缩的胶条反弹开。

在车门开启和关闭的过程中，开关门阻力不超过150N，其作用在丝杆螺旋槽的应力远远低于丝杆屈服强度，因此丝杆正常导程段不会出现翻边磨损现象。而在锁闭到位后，由于护指胶条、周边密封胶条以及压轮的设置，会使得丝杆的锁闭段承受因保证车门密封性能而施加的额外载荷，并且这部分额外的载荷最高是正常开关门力的25倍，因此丝杆锁闭段的磨损跟密封胶条尺寸和压轮压紧程度直接相关，调整密封尺寸可以大幅度改善丝杆锁闭段受力状况。

从图4中可以看出，当把密封尺寸适当调整后，护指胶条和周边密封胶条的压缩量同时减少，胶条的压缩反弹力减少，丝杆锁闭段受力减少。

再根据压轮的工作原理可知，门扇关闭到位的尺寸越小，压轮的压紧力越大，这是门扇V型决定的，在把门扇向外微调一定的距离后，压轮的压紧力适当的也得到降低，因此丝杆锁闭段的综合受力就会大幅度减少。在其他安装尺寸不变的情况下，适度（在保证密封性能的前提下）的增大密封尺寸，可以直接而有效的降低锁闭到位丝杆锁闭段的受力，从而达到纠正和预防丝杆锁闭段异常磨损现象。

3.3 控制程序优化

优化关门曲线，适当降低关门到位速度，并且采用降阶模式来逐步释放关门到位时的动能以最大限度的避免车门关闭到位后螺母反转。如图5所示，紫色曲线为优化后的关门运动曲线，橙色曲线为优化前的关门运动曲线。通过控制程序优化关到位附近电机速度，关门锁闭速度有明显的缓冲，大大降低了出现螺母反转的情况。

4 结语

目前，按照上述丝杆预防性普查更换、调节车门密封尺寸、压轮位置等维修方式及关门曲线优化已大大降低车门门锁螺母撞块回弹故障，但并不能完全避免，后续将继续对车门结构、性能、特点进行研究，探索完全解决门锁螺母撞块回弹故障的检修方式或技改措施，提高车门锁闭的稳定性，降低车门故障率，确保车门状态良好，保证车辆运营安全。

参考文献：

[1]潘忆宁，夏军.地铁车辆车门系统的FMECA分析研究[J].轨道交通装备与技术，2013.

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[3]吴海超，吴宇飞.地铁车辆门锁位置行程开关的故障剖析[J].城市轨道交通，2011.

[4]夏军. 地铁车门系统模式可靠性分析[J].组合机床和自动化加工技术，2014.

作者简介：杨欣（1988—  ）：男，漢族，江苏宜兴人，工程师，硕士研究生，研究方向为地铁机械系统;潘炯（1986—  ），男，汉族，湖南常德人，工程师，本科，研究方向为地铁机械系统。