高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計

引言

高速列車的運行速度普遍在200km/h以上,最高可達350km/h。車門在關(guān)閉后成為車體的一部分,其安全可靠性直接影響整車的安全可靠性。本文闡述了車門鎖閉裝置的結(jié)構(gòu)和動作原理,并對車門鎖閉安全性設(shè)計進行了介紹。

1車門鎖閉裝置及其工作原理

高速列車側(cè)門（塞拉門）采用多重鎖閉的設(shè)計。車門設(shè)計有一把主鎖和兩把輔助鎖,如圖1所示,其中主鎖安裝在車門中部,提供門扇中間位置的約束:兩把輔助鎖分別安裝在車門上、下部,提供門扇上、下位置的約束,并使門扇能夠緊貼在門框上,實現(xiàn)車門的鎖閉和密封。車門上還設(shè)置有隔離鎖,用于在特殊工況下將車門置于隔離（退出服務(wù)）狀態(tài)。

1.1主鎖工作原理

主鎖鎖閉時通過鎖叉和鎖鉤與門扇擋銷相搭接,對門扇產(chǎn)生約束,如圖2所示。主鎖鎖叉設(shè)計為棘輪結(jié)構(gòu),通過定位塊限位鎖叉倒轉(zhuǎn),共有二級鎖閉,圖3示意了主鎖二級鎖閉的過程。

主鎖上裝有鎖到位開關(guān)。當(dāng)主鎖鎖叉從解鎖狀態(tài)進入一級鎖閉時,鎖到位開關(guān)釋放,指示車門進入鎖閉狀態(tài):當(dāng)主鎖鎖叉從一級鎖閉狀態(tài)恢復(fù)至解鎖復(fù)位狀態(tài)時,鎖到位開關(guān)觸發(fā),指示車門處于解鎖狀態(tài)。

1.2輔助鎖工作原理

在車門關(guān)閉至主鎖一級鎖閉后,輔助鎖開始執(zhí)行壓緊動作:輔助鎖氣缸伸出并通過機械裝置帶動鎖舌壓緊門扇,使門扇處于完全鎖閉狀態(tài)。輔助鎖上設(shè)置有輔助鎖限位開關(guān),輔助鎖壓緊動作會同步觸發(fā)限位開關(guān),輔助鎖的動作原理如圖4所示。

1.3隔離鎖工作原理

隔離鎖設(shè)置在門扇上,手動操作隔離鎖可帶動隔離插銷伸出并與固定于車體側(cè)墻上的隔離鎖擋搭接,形成機械約束,同時觸發(fā)隔離開關(guān),提供車門隔離信號,如圖5所示。

隔離鎖一般在車門出現(xiàn)故障時使用。隔離操作時車門必須處于主鎖二級鎖閉狀態(tài),否則隔離插銷無法順利搭接隔離鎖擋實現(xiàn)有效隔離。車門隔離后退出服務(wù),不再響應(yīng)開關(guān)門指令。

2車門關(guān)鎖過程及安全性設(shè)計

2.1車門安全回路

車門安全回路導(dǎo)通是列車牽引的前提[3],表示車門處于可靠鎖閉狀態(tài)。安全回路的設(shè)置體現(xiàn)了車門鎖閉的安全性設(shè)計。高速列車側(cè)門安全回路導(dǎo)通有如下3種方式:

(1）主鎖鎖到位開關(guān)指示主鎖閉鎖,且關(guān)到位開關(guān)指示車門關(guān)到位:

(2）隔離開關(guān)指示車門被隔離,且關(guān)到位開關(guān)指示車門關(guān)到位:

(3）隔離開關(guān)指示車門被隔離,且輔助鎖到位開關(guān)指示輔助鎖鎖閉到位。

其中方式(1）一般是通過正常電動關(guān)門過程實現(xiàn),車門在接收到關(guān)門指令后,執(zhí)行關(guān)門和鎖閉的過程可以通過圖6來展現(xiàn)。

方式(2）和方式(3）一般用于車門故障應(yīng)急處置,即當(dāng)車門出現(xiàn)故障時通過隔離鎖將車門切除,避免影響行車秩序。

從隔離鎖的設(shè)置及操作方式上可以看出,車門隔離時門扇必須處于主鎖二級鎖閉位置,保證車門隔離后門扇至少具備主鎖和隔離鎖兩處鎖閉約束,從而確保車門安全性。此時隔離開關(guān)與關(guān)到位開關(guān)或者輔助鎖開關(guān)串聯(lián)建立安全回路旁路信號,使車輛具備牽引條件。

2.2速度信號保護

車門通過輔助鎖電磁閥的得電/失電來控制輔助鎖的壓緊/釋放動作,車門正常關(guān)閉時電磁閥得電,輔助鎖壓緊門扇。

除受門控器控制外,輔助鎖電磁閥還通過硬線接收車輛速度信號,即當(dāng)車速大于10km/h時,無論門控器是否傳遞指令,輔助鎖電磁閥都會得電以便使輔助鎖保持在壓緊狀態(tài)。通過車輛速度信號保護設(shè)計實現(xiàn)了車門鎖閉控制的冗余設(shè)計,避免了單點故障造成安全隱患,提升了車門的安全性。

3結(jié)語

對車門進行安全性設(shè)計時,需要結(jié)合車門的機械結(jié)構(gòu)和動作方式,在恰當(dāng)?shù)墓?jié)點建立監(jiān)控,同時考慮車門可能出現(xiàn)的異常情況保證冗余設(shè)計。本文所述高速列車側(cè)門鎖閉安全性設(shè)計,對于后續(xù)的改進優(yōu)化及故障排查具有指導(dǎo)意義。