天津地鐵3號(hào)線客室門制動(dòng)器升級(jí)可行性分析

薄少彬（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司,天津　300000）

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天津地鐵3號(hào)線客室門制動(dòng)器升級(jí)可行性分析

薄少彬
（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司,天津300000）

摘 要：天津地鐵3號(hào)線自運(yùn)營(yíng)以來(lái)，客室門制動(dòng)器故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響正線運(yùn)營(yíng)。為了根除這一問(wèn)題，準(zhǔn)備通過(guò)制動(dòng)器升級(jí)來(lái)解決，即將既有車客室門使用的35C制動(dòng)器升級(jí)成35D制動(dòng)器。理論和性能上35D制動(dòng)器是35C的一個(gè)升級(jí)版，在現(xiàn)場(chǎng)將進(jìn)行裝車試驗(yàn)和配套軟件試驗(yàn)，主要從這兩個(gè)方面來(lái)驗(yàn)證新型制動(dòng)器是否符合現(xiàn)場(chǎng)的要求。目前實(shí)驗(yàn)效果良好，即將開(kāi)展全面改造。

關(guān)鍵詞：地鐵；車門；制動(dòng)器

1　天津地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)的情況介紹：

天津地鐵3號(hào)線現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)車輛有27列（301-327），另有4列新加車（328--331），正在進(jìn)行調(diào)試，所有車輛均采用的是康尼公司生產(chǎn)的MS130DW6-2型客室門系統(tǒng)。現(xiàn)有車和新加車客室門在功能和接口上基本保持了一致，只有一些零部件，由于生產(chǎn)日期的不同，新加車相比于現(xiàn)有車進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化。而制動(dòng)器就是其中一項(xiàng)，27列現(xiàn)有車客室門，自2011年出廠安裝的是35C型制動(dòng)器，并運(yùn)營(yíng)至今；4列新加車，于2014年10月到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，客室門采用的是35D型制動(dòng)器。

2　制動(dòng)器升級(jí)的必要性

天津地鐵3號(hào)線自運(yùn)營(yíng)以來(lái)，客室門制動(dòng)器故障頻發(fā)，截止到目前為止，因制動(dòng)器導(dǎo)致的正線故障10次，檢修故障74次，一共更換了84個(gè)制動(dòng)器，并且目前制動(dòng)器存在開(kāi)門位置回彈的制動(dòng)器占總數(shù)的80%，嚴(yán)重影響正線運(yùn)營(yíng)。

制動(dòng)器是客室門系統(tǒng)的全程鎖閉裝置，其功能就是保證在開(kāi)門方向任何位置下制動(dòng)，即無(wú)法打開(kāi)車門，而在關(guān)門方向不起制動(dòng)作用，關(guān)門方向可以順利關(guān)門。

35C型制動(dòng)器主要存在的問(wèn)題就是瞬時(shí)制動(dòng)失效。在正線運(yùn)營(yíng)當(dāng)中，列車靜止時(shí)，在關(guān)門位置瞬時(shí)失效，會(huì)使列車報(bào)“在不允許狀態(tài)下，車門離開(kāi)開(kāi)關(guān)位置”，而在列車動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，在關(guān)門位置瞬時(shí)失效，則會(huì)導(dǎo)致列車起緊急制動(dòng)，影響正線運(yùn)營(yíng)。而在日常檢修過(guò)程當(dāng)中，手動(dòng)關(guān)門時(shí)，會(huì)存在回彈，情況嚴(yán)重一些的制動(dòng)器，會(huì)在某些位置失去制動(dòng)功能。如果針對(duì)這一問(wèn)題得不到有效的解決，長(zhǎng)此以往發(fā)展下去，勢(shì)必會(huì)造成全程鎖閉失效，在列車運(yùn)行當(dāng)中自動(dòng)開(kāi)門，造成安全事故，所以針對(duì)這一問(wèn)題，作為天津地鐵3號(hào)線主管車門的工程師，采取了高度重視，準(zhǔn)備將35C制動(dòng)器升級(jí)成35D制動(dòng)器。

3　35C制動(dòng)器原理和瞬時(shí)失效的根本原因

構(gòu)成35C制動(dòng)器的制動(dòng)副有三個(gè)零件組成，套、絲桿連接軸和圓柱滾子。電機(jī)連接軸可以正反轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而絲桿連接軸只能沿順時(shí)針?lè)较驇?dòng)電機(jī)連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于摩擦角α小于摩擦自鎖角，因此絲桿連接軸不能沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)電機(jī)連接軸。

35C制動(dòng)器的單向制動(dòng)功能和性能取決于絲桿連接軸凸輪曲面的尺寸精度和等分精度以及套的尺寸精度和形狀誤差，另外絲桿連接軸和套與圓柱滾子接觸面的硬度和表面粗糙度對(duì)35C制動(dòng)器的制動(dòng)功能和性能也有較大的影響。由于其凸輪面是一個(gè)不規(guī)則的曲面，加上尺寸精度和等分精度要求非常高，常規(guī)的機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)，工藝性很差，并且零件尺寸的一致性很難保證。這就是35C制動(dòng)器經(jīng)常失效的原因。

4　35D制動(dòng)器原理和改造的可行性

4.1改造的可行性

35D全程鎖閉裝置是一種與35C制動(dòng)器功能完全相同、集傳動(dòng)與鎖閉功能于一體的鎖閉裝置，是在基本保持35C制動(dòng)器安裝接口一致的前提下的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)的一種新型的全程鎖閉裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)等特點(diǎn)，僅對(duì)原絲桿進(jìn)行改制和軟件優(yōu)化即可。

4.235D制動(dòng)器原理

扭簧過(guò)盈套在絲桿軸和固定軸上。絲桿軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)扭簧的摩擦力方向如圖箭頭所示，扭簧松圈，轉(zhuǎn)動(dòng)超越；電機(jī)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，首先帶動(dòng)撥爪，撥松扭簧與固定軸端的配合，然后帶動(dòng)絲桿軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；絲桿軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)扭簧的摩擦力方向如圖箭頭所示方向反方向，扭簧抱緊，轉(zhuǎn)動(dòng)禁止，絲桿軸制動(dòng)；電機(jī)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿軸，與絲桿軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)相同；電機(jī)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，首先帶動(dòng)撥爪，撥松扭簧與固定軸端的配合，然后帶動(dòng)絲桿軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

從原理可以看出，35D全程鎖閉裝置的制動(dòng)器是依靠矩形扭簧對(duì)芯軸的周向抱緊，而非有限點(diǎn)的制動(dòng)，較35C制動(dòng)器理論上來(lái)說(shuō)更可靠。

5　結(jié)束語(yǔ)

從原理上對(duì)比：35C制動(dòng)器是四點(diǎn)制動(dòng)，而35D全程鎖閉裝置是圓周上的無(wú)限點(diǎn)制動(dòng)，35D全程鎖閉裝置的制動(dòng)效果要優(yōu)于35C制動(dòng)器。

從工藝上對(duì)比：35C制動(dòng)器的絲桿連接軸為偏心凸輪結(jié)構(gòu)，加工工藝性和尺寸穩(wěn)定性較差， 而35D全程鎖閉裝置的絕大部分零件為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，常規(guī)加工工藝就可以滿足技術(shù)要求。

從兼容性上對(duì)比：35C制動(dòng)器受環(huán)境和潤(rùn)滑狀況影響比較大，在較低溫度環(huán)境下制動(dòng)性能衰減較大，而35D全程鎖閉裝置對(duì)環(huán)境和潤(rùn)滑情況不敏感，也就是說(shuō)，低溫下35D全程鎖閉裝置的制動(dòng)性能沒(méi)有明顯變化。天津地鐵3號(hào)線現(xiàn)場(chǎng)使用情況，也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

從動(dòng)態(tài)壽命上對(duì)比：35C制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)制動(dòng)失效現(xiàn)象，對(duì)車輛運(yùn)營(yíng)造成一定的影響，根據(jù)現(xiàn)車裝車試驗(yàn)驗(yàn)證，35D全程鎖閉裝置尚未出現(xiàn)上述情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]天津地鐵3號(hào)線車門系統(tǒng)系統(tǒng)車輛維護(hù)手冊(cè)[K].

[2]張如華.35D型制動(dòng)器在城軌車輛上的應(yīng)用[J].鐵道機(jī)車車輛,2012(05):12-15.

作者簡(jiǎn)介：薄少彬，男，助理工程師，主要從事：地鐵車輛狀態(tài)檢修及故障診斷工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.199