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1、铁路客车塞拉门设计技术作者 贾贵敢内容提要: 本文叙述了铁路客车塞拉门的发展过程及其在车辆中的应用情况,重点介绍了客车塞拉门的设计原则、设计步骤、设计要点,并对25G、25T型客车塞拉门的结构、功能、原理作了介绍,对客车设计将有积极的帮助。 1 概述随着列车运行速度的提高及车辆制造工艺水平的飞速发展,传统的普通折页门逐渐淘汰,取而代之是国外的塞拉门。自20世纪90年代中期我国引进塞拉门以来,经过几年的消化吸收,现国产塞拉门已大量应用于铁路客车上。现有国产塞拉门有以下几种:a 用于25T型客车及160Km/h速度级各动车组上的电控气动塞拉门。此类塞拉门基本为仿制第1批进口塞拉门,结构型式及基本性
2、能与原进口产品近似。b 用于国产200Km/h动车组上的电控气动塞拉门。此类塞拉门主要针对国产200km/h动车组设计,例如“先锋号”、“中华之星”等,相对于第一批进口塞拉门其断面型式进行了重新调整,增加了锁闭点,脚蹬踏板结构根据相应站台高度进行了重新设计。c 手动塞拉门。此类塞拉门主要应用于25G型客车,它在电控塞拉门的基础上取消了电控气动装置及翻板脚踏装置并加装了锁闭定位装置。d“和谐号”200km/h引进动车组客车塞拉门。“和谐号”200km/h引进动车组客室塞拉门采用从国外原型引进或合资生产。CRH1型由上海法维莱交通车辆设备有限公司生产(引进德国技术,侧门系统为充气密封塞拉门。CRH
3、2型由常州今创集团有限公司生产(引进日本技术,客室侧门系统为单开内藏拉门。CRH3及CRH5型由IFE-青岛威奥轨道车辆门系统有限公司生产,客室侧门系统为电控电动塞拉门。2 设计步骤2.1设计依据技术规范对塞拉门的有关规定;总体设计及要求(通过高度、通过宽度,适应站台、单开或双开;相关技术标准的规定(铁道部技术政策、国内相关标准、UIC562、UIC566,EN14752等国际标准;同类塞拉门设计。2.2 设计方案确定按总体设计要求明确如下要素:通过宽度和高度;适应站台高度;单开或双开;密封性;门罩打开的方式;机构的安装方式;下部踏板或翻板的型式;车门强度;车门控制;车门锁闭及紧急操作装置;模
4、块化程度。2.3提出联系书与车体之间的安装关系应提出联系书,并明确强度要求,与通过台、内外端墙板和钢结构之间的关系,需与车体及主管相互协调确定。风源接口及电器接口须与制动组和电器组分管的设计师联系,由负责塞拉门设计师为主提出全部机械、风源、电器接口关系。2.4完成设计(对于常规客车要特别注意以往曾出现的的问题是否已经整改。2.5试制验证对于新设计或有重大改进的塞拉门设计应进行试制、试装验证,在强度、组装、功能、外观和安装等方面是否达到预想目标要求,同时可以控制设计风险,进一步确认设计的可靠性。3 设计要点3.1 通道设计(门孔、台阶塞拉门是乘客进出车厢的通道口,塞拉门设计首先要确定通道口处门孔
5、的尺寸以满足乘客进出的需要。25型客车塞拉门的净通过宽度为730mm, 净通过高度大于1850mm.欧标EN14752规定塞拉门的最小自由通过宽是850mm,门的最小自由通过高是1900mm。其次要确定通道口处台阶的尺寸(高度、深度、宽度,以满足总体设计和相关技术标准规定的有关铁路客车站台规定的需要。国内标准站台有300mm,500mm,1250mm三种尺寸,行车遇低站台时通过固定脚蹬和下部活动踏板进入车内,行车遇高站台时通过上部掀下的翻板进入车内。a 目前国内统图25型车通常设钢结构固定脚蹬,脚蹬上口设有翻板,脚蹬下口设翻转脚踏板以适应国内高低站台需要。翻转脚蹬机构由转轴箱、支承架及踏脚板组
6、成。统图25G型车翻板与脚蹬,脚蹬与站台关系如图1和图2所示。b 200km/h轨检车设折叠式脚蹬,有气源时气缸带动四连杆机构使两节活动脚踏板上升至地板布面位置,无气源时气缸带动四连杆机构使两节活动脚踏板缓缓落下成两个踏步,如图3和图4所示。 图3 200km/h轨检车折叠式脚蹬(图示用于高站台 图5 “先锋号”动车组脚蹬d 引进动车组台阶设计:CRH1型(与庞巴迪合资的200Km动车组脚蹬适用于两个站台(800mm、1250mm。上脚踏用于高站台1250mm,为缺省选择.下脚踏用于800mm低站台。使用该脚踏必须进行脚踏选择操作才能开启。其动作顺序为,脚踏先开,门后开,门关闭后脚踏再关闭。任
7、何时候只能开启一种脚踏,如图6所示。 图6 CRH1型动车组脚蹬CRH2型(与日本川崎合资的200Km动车组适用于高站台,无固定脚蹬和活动翻板.CRH5型(与阿尔司通合资的200Km动车组采用新型脚蹬翻板。塞拉门门口设二级固定踏步,上口设活动翻板;活动翻板为框架式结构,内藏伸缩活动板;低站台使用时活动翻板通过气缸向上翻起,到位后卡入外端墙内墙板槽内;高站台使用时活动翻板不动而活动翻板内的伸缩活动板向车外平移伸出,消除了鼓形车体与站台间过大的距离。固定踏步下口设转动式翻转脚蹬以适合低站台需要;翻转脚蹬与该处的裙板连动。该系统可满足国内300mm,500mm,1250mm 所有站台的需要,如图7所
8、示。 图7 CRH5型动车组脚蹬和翻板CRH3型车适用于高站台,无固定脚蹬。在塞拉门入口处增加补偿装置,解决了车辆与站台之间过大的间隙。如图8所示。 图8 CRH3型动车组入口通道3.2 门的形式(手动、电动、左开、右开目前我国25型车使用的塞拉门通常采用手动塞拉门和电控气动塞拉门,电控气动塞拉门驱动方式为气动,控制方式为电控,能实现本车控制和列车自动化集中控制;手动塞拉门以手为动力,无法实现集中自动化控制,靠加压装置增加密封力,结构简单,价格便宜.塞拉门左右件的定义:站在客车通过台处面向车门,车门向左开启为左门;车门向右开启为右门。3.3 门系组成(手动、电动手动塞拉门主要由门扇、承载装置、
9、导向装置、锁闭装置、内操作和外操作装置、密封装置、防冻装置等组成。电控气动塞拉门主要由门扇、承载驱动装置、导向装置、锁闭装置、活动脚蹬装置、紧急解锁装置门控单元、内外操作装置、密封装置、防冻装置等组成。25T型车电控气动塞拉门三维结构如图9所示。 图9 25T型客车电控气动塞拉门三维结构图3.4门系原理手动塞拉门以手为驱动力通过机械锁闭能够防止车门出现故障时自动开启或从车外打开车门。电控气动塞拉门靠驱动装置提供动力,由车辆下部储风缸提供的450900kPa风源经过减压阀过滤、除尘、除湿、减压后,达到供给门气路系统的正常稳定压力450600kPa. 稳定的气源给气缸提供动力。气缸包括无杆气缸,主
10、锁上的开锁缸、闭锁缸,辅助锁气缸及活动脚蹬气缸。无杆气缸引导车门运动,开锁缸、闭锁缸及辅助锁气缸可以控制门的开启以达到二级锁闭;活动脚蹬气缸可以带动活动脚踏板绕转轴打开和收起。门的气路主要由3个二位三通电磁换向阀(Y1、Y2、Y3进行控制,3个阀的主要作用是通过电信号控制换向阀的电磁线圈,实现电控方式的换向操作。车门的运动轨迹是通过上部导向装置和下部导向装置的引导来实现的,导轮嵌入导轨引导支架纵向移动,使门有“塞”动作。通过调节上下部导向装置可以确保车门在运行过程中始终与车体侧墙平行。车门运行速度可以通过节流阀来调节,开关门时有缓冲,以使运行平稳。3.5 密封设计塞拉门的密封是塞拉门设计的关键
11、。25型车车门与周边通常采用单层密封,如图10所示。由于钢结构制造误差及组装后门扇变形,单层密封的气密性不太好。我厂二动一拖“先锋号”采用双唇密封,如图11所示。其特点是密封胶条与门框四周接触面较大,其密封性能有较大提高。图10 25型车塞拉门单层密封结构 我厂京八线“和谐号”动车组采用多唇密封,其特点是密封胶条与门框多点接触,如图12所示。 图12 京八线“和谐号”动车组密封型式引进动车组及国外200Km以上列车塞拉门按密封形式分为多唇胶条密封、充气密封及压紧密封。a 多唇胶条密封。以德国ICE客车为代表的塞拉门采用多唇胶条密封。即采用多唇胶条,保证在车内外有正负压差时均能压紧胶条,实现门的
12、密封,同时,对门体多点锁闭定位,以保证门的强度及列车交会时的密封。CRH3, CRH5动车组塞拉门系统类似于此结构。b 充气密封。以法国TGV客车FAIVELY公司为代表的塞拉门采用充气密封。即在门边采用双层胶条,外层为普通的初级密封条,内层为可充气密封条。车门关闭后,向可充气密封胶条充气,车速超过10Km/h后,充气压力达到150Kpa,此时胶条胀开,实现与门框的压力密封。在有气源的情况下,充气密封胶条始终压迫门框,如图13所示。 图13 CRH1动车组充气密封大概结构充气密封采用主动补偿型式,能补偿车辆制造误差尤其是补偿车辆运行过程中的扭曲变形和现有钢口制造误差。c 压紧密封。日本新干线采
13、用的NABTESCO公司的塞拉门均采用压紧密封。即门周边采用O形胶条,在门关闭时,压紧装置通过动力缸带动连杆机构压迫门板使胶条与门框压紧,实现密封。在门关闭后,压紧装置保持压力。该门优点是密封形式结构简单,密封补偿量大,安全可靠。如图14所示。 图14 CRH2型密封结构3.6防寒设计车门的运动轨迹是通过上部导向装置和下部导向装置的引导来实现的,由于下部导向装置安装在车体外部(通过台脚蹬下方,所以下部导向装置必须采取防寒和防尘措施。通常防尘罩与电加热组成一体,通过螺栓与车体脚蹬固定。25型车塞拉门电加热装置如图15所示。电加热装置基本参数如下:额定电压为AC220V,平均能耗应不大于300W。
14、常态下的绝缘电阻应大于500M。电加热装置防冻性能试验要求:在门外环境温度为-45,门内环境温度为10、相对湿度不低于85%的条件下,2h后检查车门是否能正常开启和关闭。3.7安装设计塞拉门机构安装的总原则是保证强度和方便调节。对于25型常规碳钢车体,塞拉门上部机构安装于侧墙上部,通过螺栓固定于车体钢结构上。为保证强度,门头处的钢结构必须作加强处理,以保证上部机构安装位置处有足够的强度和刚度。25型客车南京康尼公司上部机构安装如图16所示。25型客车北京博得公司上部机构安装如图17所示。我厂京八线“和谐号”动车组上部机构安装如图18所示。铝合金车体塞拉门上部机构安装如图19所示。 图15 25
15、型车塞拉门电加热装置 图16 25型车康尼公司塞拉门上部机构 图17 25型客车北京博得塞拉门上部机构 图18 京八线“和谐号”动车组塞拉门上部机构安装 图19 铝合金车体塞拉门上部机构安装3.8 罩板设计塞拉门罩板包括门头罩和侧面立罩,设计原则为方便检修和拆卸。门罩的材质按总体设计要求而定。25型客车下罩板安装如图20所示。25型客车上罩板安装如图21所示。门罩的材质为玻璃钢时,可以在门头罩的中部开活门,当然活门要尽可能大以方便检修,如图22所示。CRH1塞拉门门头罩及侧罩板采用抗贝特板制作,可以开启。门头罩及侧罩板见图23和图24。CRH2塞拉门门头罩及两侧的侧罩板采用玻璃钢制作,侧面用折页连接,上部为插接式,见图25。图20 25型客车下部罩板安装图21 25型客车上罩板安装 图22 带活门的玻璃钢上罩板 图23 CRH1塞拉门门头罩 图24 CRH1塞拉门侧罩板 图25 CRH2塞拉门罩板 CRH5型塞拉门门头罩及两侧的侧罩板用类似于玻璃钢的材料制作,侧罩可以开启(相当于活门。如图26所示。图26 CRH5塞拉门罩板 罩,两
