铁路客车塞拉门气动系统实验装置的研究*

陈 辉，刘家硕

（南京铁道职业技术学院 机车车辆学院，江苏 南京 210031）

随着我国铁路客车运行速度的不断提高，铁路客车广泛采用电控气动塞拉门（以下简称塞拉门）。相较于普通车门，塞拉门密封性能好，操作简单，安全可靠，同时可以实现本车控制和列车集中控制功能，提高铁路客车车门锁闭系统的安全系数和自动化程度。但由于气路系统故障、机械故障、供电品质等原因，导致塞拉门无法关闭、自动开门、锁闭不良等现象时有发生，如不能得到及时有效地解决，将会导致列车中途晚点事故，影响铁路客车正常运输秩序，给列车运行带来极大的安全隐患。

塞拉门主要采用电控系统进行信号控制，通常塞拉门出现故障时，电控系统的指示灯、蜂鸣器会发出故障提醒，方便检修人员进行故障排查及处理。塞拉门的驱动主要依靠气动系统来实现，气动系统包含阀件较多，通常会出现压力不足、阀件损坏、管路堵塞或泄漏、气缸润滑不良等故障，且气动系统无故障提示，多由检修人员凭借经验进行故障排查和处理，延长了故障处理时间，因此有必要对铁路客车塞拉门气动系统常见故障及处理措施进行训练。塞拉门实训系统是一整套完整塞拉门，包含车门组件、电气综合控制柜、气动系统等，且气动阀件、气管接头属于易损件，故不便在该实训系统上反复进行故障设置及处理。因此，本研究设计组装一套与塞拉门气动系统功能一致且方便故障设置及处理的塞拉门气动系统实验装置，对塞拉门气动系统故障诊断及处理的实践操作训练具有重要的实践意义，同时对开展铁路客车其他设备气动系统的故障诊断及处理、气路优化等具有重要的指导意义。

1 塞拉门气动系统实验装置的功能分析

铁路客车塞拉门气动系统实验装置主要用于实现塞拉门气动系统故障诊断及处理的实践操作训练，因此本实验装置应具备以下三个基本功能。

1.1 通过控制操作，气动系统正常工作运行

通过进行控制阀操作，气动系统可实现正常工作运行，使实验者能直接观察到控制操作不同阀件时，气动执行元件的不同工作状态。结合气动系统工作原理，熟悉实验装置中各气动阀件、管路之间的关联性。

1.2 依据常见故障原因，进行气动系统故障模拟设置

通过分析塞拉门气动系统常见故障原因，对实验装置气动系统进行故障模拟设置，可进行供气故障设置、控制阀故障设置、气缸故障设置、气动管路故障设置、辅助元件故障设置等。故障设置后气动系统有明显故障现象或异常响声出现，故障设置不会对实验者、实验装置和周围环境造成危害。

1.3 通过气动系统故障诊断分析，实现气动系统故障处理

通过对塞拉门气动系统故障现象的观察，分析故障原因，进行气动系统故障处理，解决故障问题，运行调试气动系统，恢复塞拉门气动系统实验装置正常工作。故障处理主要是针对气源、管路、控制阀件、气缸等进行检查或更换，在较短时间内尽快恢复气动系统正常工作，模拟实际工作状态，培养实验者实践操作技能。

2 塞拉门气动系统实验装置的实现

塞拉门气动系统实验装置主要由气源装置、气动系统和固定框架组成。气源装置主要为气动系统运行提供压缩空气，气动系统用于实现塞拉门开启、关闭、开锁、关锁等功能，固定框架主要用于气动系统的安装和固定。

2.1 气源装置的选择

铁路客车塞拉门气动系统由列车主管提供压缩空气，气压为6.0～9.0 bar（0.6～0.9 MPa）。考虑到实验装置的轻便性、易移动、易组装等问题，选用小型空气压缩机为压缩空气制备装置，压缩空气通过气动辅件进行空气过滤和压力调节。实验装置选用无油空气压缩机作为气源装置，其基本参数为：功率800 W，气罐容量30 L，排气量0.06 m3/min，排气压力0.7 MPa，满足塞拉门气动系统供气要求。在空气压缩机排气口安装有过滤器、调压阀，可对压缩空气进行过滤和压力调节。

2.2 气动元件的选择

塞拉门气动系统中所使用的气动元件主要有控制阀件、执行气缸、辅助元件。依照铁路客车塞拉门气动系统所用气动元件选择亚德客气动元件。

2.2.1 控制阀件的选择

塞拉门气动系统中控制阀件主要有二位三通手动换向阀、二位三通电磁换向阀、单向节流阀、快速排气阀、压力开关。

实验装置中，二位三通手动换向阀作为气源开关，控制塞拉门气动系统是否通入压缩空气，选用亚德客手动控制阀；两个二位三通电磁换向阀分别用于控制塞拉门的开门和关门，在实际运行的车辆上，这两个二位三通电磁换向阀均通过塞拉门电控系统进行集中控制，在实验装置中，为了方便故障设置和处理操作，可通过电磁换向阀应急手动开关进行工作控制，选用亚德客电磁控制阀；四个单向节流阀分别用于开门和关门进气管路、脚蹬气缸有杆腔和无杆腔回气管路的流量调节，以控制塞拉门开门或关门、脚蹬气缸推动或收回翻转脚蹬的速度，选用亚德客单向节流阀；两个快速排气阀分别用于开门和关门的快速排气，选用欧雷凯快速排气阀；压力开关是塞拉门的防挤压开关，主要是在塞拉门关门过程中如果挤压到异物，压力开关就会通过门控系统发出信号使车门重新打开，选用亚德客压力开关。

2.2.2 执行气缸的选择

塞拉门气动系统中执行气缸主要有用于开关门的无杆气缸、用于翻转脚蹬的脚蹬气缸、用于开锁的开锁缸和用于关锁的关锁缸。

实际运行中，塞拉门门框宽930 mm，门宽878 mm，塞拉门手动开门力≤150 N，开门时间为2.5～6 s，关门时间为3～6 s。在铁路客车塞拉门气动系统中开关门的无杆气缸为厂家专门定制的无杆气缸，考虑到实验装置主要为了进行气动系统故障设置和故障处理并不实际推动车门，因此在实验装置中选择了结构相似的亚德客RMT16×500 S无杆气缸。脚蹬气缸用于翻转脚蹬的打开和收回，选用亚德客MBL32×300CA双作用单活塞杆气缸。塞拉门开锁缸、关锁缸主要用于塞拉门开门前的开锁以及塞拉门关门后的关锁，保障车辆运行安全，为专门设计生产的单作用气缸，单作用气缸可实现不通气时在弹簧张力作用下活塞杆自动复位。在实验装置中，开锁缸、关锁缸分别选用亚德客MSA25×100SCA单作用单活塞杆气缸，实现塞拉门开锁、关锁动作。

2.2.3 辅助元件的选择

在实验装置中用到的辅助元件主要有气动三联件、气管、管接头等，均按照实际塞拉门气动系统中所选用辅助元件进行选择。气动三联件主要用于压缩空气的过滤、调压以及元件的油雾润滑，选用亚德客气动三联件，调压阀调压范围为0～1 MPa。气管选用直径为Ø6的透明气管，管接头选用亚德客三通快插接头。

2.3 固定框架的设计

实验装置固定框架主要用于固定气动系统阀件和气缸，要求在实验过程中稳定可靠、便于观察、方便操作。固定框架选用40×40的铝型材，框架整体为长方体，尺寸设计兼顾了实际塞拉门的尺寸进行缩小，重点考虑了实验者操作的方便性以及实验中受到振动后的稳定可靠性进行设计。

3 塞拉门气动系统实验装置的运行和调试

在实际组装中，铁路客车塞拉门气动系统的开关门无杆气缸安装在车门上方，控制阀件、气管大部分集中安装在塞拉门一侧下部的翻转脚蹬气缸附近，较为集中和隐蔽。考虑到实验装置进行故障设置及处理的直观性和方便性，气动系统按照对称布置方式进行布置安装。

实验装置安装完成后，进行塞拉门气动系统运行调试，过程如下：

（1）打开空气压缩机进行压缩空气制备，调整调压阀保持进气压力为0.7MPa，打开供气阀门，为系统供气，供气过程中注意观察压力表压力值情况，检查气动系统管路连接、管接头密封情况；

（2）打开手动换向阀，气动系统进入等待工作状态，具体如图1所示；

图1 塞拉门气动系统实验装置运行调试

（3）开启开门电磁阀，开门气路通气，开锁缸进气后，气缸活塞带动机构开锁；同时翻转脚蹬气缸进气，气缸活塞杆缩回，带动机构运动，翻转脚蹬打开；无杆气缸进气，缸体运动，带动门扇打开；关闭开门电磁阀；

（4）开启关门电磁阀，关门气路通气，翻转脚蹬气缸进气，气缸活塞杆伸出，带动机构运动，翻转脚蹬收起；同时无杆气缸进气，缸体运动，带动门扇关闭；关锁缸进气，气缸活塞带动机构关锁；关闭关门电磁阀；

（5）调节气动回路中的单向节流阀，运行气动回路，观察气缸运行变化；

（6）气缸复位，关闭手动换向阀，关闭气源装置。

4 结束语

铁路客车塞拉门气动系统包含气动元件、辅件较多，列车运行中时间有限，快速有效进行塞拉门气动系统故障诊断及处理对于列车安全运行至关重要。本研究设计组装了一套与实际运行塞拉门气动系统功能一致，可用于实验室操作训练的塞拉门气动系统实验装置，方便实验室开展塞拉门气动系统故障诊断及处理训练，提高学习者现场故障处理能力，确保铁路客车安全运行。