新型塞拉式屏蔽門與傳統(tǒng)滑動式屏蔽門的機械結(jié)構(gòu)對比

魏鵬飛

（ 法中軌道交通運輸設(shè)備（ 上海）有限公司，上海201906）

城市軌道交通屏蔽門是一種鐵路運輸?shù)恼九_設(shè)備， 一般以玻璃幕墻的形式架設(shè)在鐵路站臺邊緣， 隔離軌道側(cè)與站臺側(cè)。屏蔽門的主要作用為：a. 防止乘客誤入或有意闖入軌道側(cè)或設(shè)備區(qū)，也可以避免異物掉落軌道，影響列車運行。 b.避免乘客被穿行列車產(chǎn)生的負(fù)壓吸進(jìn)軌道側(cè)，造成傷害事故。 c.將軌道和站臺隔離開來，減少車站空調(diào)負(fù)荷。 d.屏蔽門具有隔音效果，可以減輕站臺上聽到的噪音程度。 e.有一些特殊的屏蔽門設(shè)計能夠給車站提供結(jié)構(gòu)支撐。

當(dāng)思考玻璃鍍膜工藝的進(jìn)步所帶來的相關(guān)變革， 次世代屏蔽門系統(tǒng)作為傳統(tǒng)的活動幕墻形式也將被賦予大屏媒體的屬性，但是現(xiàn)有的滑動式結(jié)構(gòu)無法讓所有門體玻璃在同一個平面內(nèi)有序排列，本文給出的解決方案是塞拉式結(jié)構(gòu)及其具體實現(xiàn)方式。

1 塞拉式結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的屏蔽門門體由滑動門、 固定門、 應(yīng)急門和端門四部分，通過第一章的介紹，我們可以了解到做機械運動的部分其實只有滑動門，當(dāng)我們將固定門、應(yīng)急門和端門簡單看做玻璃幕墻時，一個滑動門門體（ 包括兩個門頁）及其上部頂箱中有驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)和控制機構(gòu)，就構(gòu)成了一個屏蔽門單元。 滑動門做一維運動，在關(guān)閉狀態(tài)時無法同兩邊玻璃幕墻保持平整，必須單獨占有一個獨立的平面，以留出門頁的活動空間。

塞拉式是由英文sliding plug 音譯而成，sliding 表示的是滑動，plug 表示的是推拉，這種結(jié)構(gòu)在起名時就重點強調(diào)了門體受到二維力作用。 為了把屏蔽門變成沒有層次性的平面結(jié)構(gòu)，改動時引入了塞拉式的概念，把一維運動的簡單滑動門變成二維運動的塞拉門，這種塞拉式結(jié)構(gòu)利用站臺的土建部分，仍然保留上下軌道，所以并不追求輕量化，是一種新型設(shè)計，結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 塞拉門結(jié)構(gòu)圖

首先，滑動門沿軌道側(cè)橫梁安裝，頂箱內(nèi)各機構(gòu)與立柱不干涉，布局自由度比較高，而塞拉門關(guān)閉時位于站臺側(cè)橫梁下方，兩邊緊鄰立柱，限制了機構(gòu)的尺寸，所以不可以再使用單絲杠傳動，而是設(shè)計成雙絲杠，且長度要小于立柱間距。

其次，為了保證屏蔽門關(guān)閉狀態(tài)時的平整性，除了要保留原有的滑行軌道作為開關(guān)門時水平方向上的限位措施，還要引入同步桿來平衡二維運動時門體受外力所導(dǎo)致的上下位置不同步。

最后，要解決塞拉門與同步桿的同側(cè)干涉問題。 塞拉門的開門方向應(yīng)該向著軌道側(cè)， 否則在乘客擁擠情況下易造成傷害事故，而從美觀角度考慮，同步桿的位置也應(yīng)該隱藏在軌道側(cè)，為避免運動路徑干涉，把同步桿下探到門檻以下，直連下滑軌，通過下滑軌間接控制門體的縱向運動。

總的來說，塞拉門在傳動結(jié)構(gòu)、同步結(jié)構(gòu)和限位方面對傳統(tǒng)的滑動門都做了較大的改動。

2 傳動結(jié)構(gòu)

滑動門的驅(qū)動設(shè)備、 傳動機構(gòu)和控制模塊有序地設(shè)置在門體上方的掛箱中， 其中占用體積最大的就是傳動機構(gòu)了。 因為應(yīng)急門是直開式門體、固定門是不可開啟的玻璃幕墻，它們并不占用掛箱中的空間， 所以滑動門的傳動機構(gòu)可以借用兩邊應(yīng)急門或者固定門的未使用空間， 這樣只要一根雙向絲杠就完成了大部分傳動工作，結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。

塞拉門與滑動門不同，并不是沿軌道側(cè)橫梁安裝，它關(guān)閉時被限制在兩側(cè)立柱之間，過大的機構(gòu)尺寸會與立柱干涉，所以它的機構(gòu)輪廓長度最多不能大于塞拉門體的寬度。 這樣就不可以再使用單根長絲杠，需改成如圖2 的雙絲杠結(jié)構(gòu)。

圖2 塞拉門絲杠傳動模型

電機只驅(qū)動一根絲杠，通過齒輪副的作用，兩根絲杠同速反向轉(zhuǎn)動，帶動其上的兩個驅(qū)動臂始終向相反的方向運動，驅(qū)動臂連接懸掛裝置，兩個門頁分別掛載于上下滾珠導(dǎo)軌上，所以驅(qū)動臂的運動即實現(xiàn)了開關(guān)門動作。

塞拉門的運動分兩段，推拉階段是在異形軌道上運動的。 在一個驅(qū)動臂上設(shè)置滑輪，滑輪圖2 中紅色的異形軌道上運行，運動軌跡近似L 形。 由于導(dǎo)軌型材都是被嚴(yán)格固定在立柱上的，所以滑輪實際是帶著整個機構(gòu)及門頁在運動，在可見面上我們看到的也就是門體的塞拉運動。

3 限位結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的滑動門幾乎沒有機械上的同步組件， 它全部是靠滑動導(dǎo)軌來做限位的，塞拉門也繼承了這一限位結(jié)構(gòu)，所以滑動運動的平衡全部靠底部的滑軌來維持，同時又在頂部增加導(dǎo)向柱來匹配二維運動的要求。

首先是下滑軌型材，如圖3。 塞拉門的頂部與驅(qū)動臂和滾珠導(dǎo)軌是直聯(lián)的， 為避免滑動運動時懸空吊掛的門頁前后晃動，需要在門頁下設(shè)置滑塊，在門檻下設(shè)置滑軌，下滑軌與滑塊的接觸即起到了限位作用。 當(dāng)有乘客推動門體時，滑塊與下滑軌接觸將外力傳導(dǎo)至同步桿，同步結(jié)構(gòu)開始起作用，從而實現(xiàn)力的平衡。

圖3 垂直同步桿及下滑軌限位連接

其次是導(dǎo)向柱，如圖4。 塞拉門在推拉運動的階段，如果門體整體傾斜，滑動仍然可以繼續(xù)進(jìn)行，而且只要傾斜后門體本身是平整的，同步結(jié)構(gòu)無法自行調(diào)整，考慮到這一點，則需在左右增加兩根小導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱與立柱固定，框架與機構(gòu)連接，機構(gòu)的前后移動就只能沿著導(dǎo)向柱給定的方向，這種結(jié)構(gòu)能有效的防止機構(gòu)本身的偏移。

圖4 同步桿及導(dǎo)向柱

4 同步結(jié)構(gòu)

塞拉門平面尺寸較大， 而單個門頁運動的驅(qū)動力主要來自于上部掛箱的傳動機構(gòu)，底部和兩側(cè)并不受力，當(dāng)外力作用時可能會出現(xiàn)運動不同步的情況，這在本質(zhì)上是一個速度同步問題。 塞拉門在推拉運動中，存在單個門頁的上下同步和兩個門頁運動的相對同步問題，所以必須加入垂直同步桿和水平同步桿作為同步組件。

首先是垂直同步桿，如圖4。 塞拉門關(guān)閉時先是進(jìn)入第一階段的滑行運動，這個階段是一維的運動，不需要同步，靠固有的限位結(jié)構(gòu)來解決水平位置的不同步問題。 進(jìn)入第二階段的推拉運動后，塞拉門開始了二維運動，自由度擴大后原有的水平位置限位措施失效。 垂直同步桿脫離傳動機構(gòu)之外，自身只能做旋轉(zhuǎn)運動，同步桿上擺臂的滾輪限定在導(dǎo)環(huán)內(nèi)，通過擺臂和導(dǎo)環(huán)的傳導(dǎo)，機構(gòu)的直線運動轉(zhuǎn)化為同步桿的轉(zhuǎn)動，此時同步桿下擺臂將被動的轉(zhuǎn)過相同的角度，并再次轉(zhuǎn)化為門頁底部的直線運動。 按照計算好的上下擺臂長度比例和初始角度，同步關(guān)系即可成立。 為避免塞拉門與同步桿運動軌跡干涉， 同步桿直連下滑軌，再由下滑軌對門頁做位置限定。

其次是水平同步桿，如圖5。 由于塞拉門在推拉運動階段門頁底部的滑軌已經(jīng)失去了限位作用，所以左右門頁有可能會出現(xiàn)閉合時錯位，還應(yīng)該加入水平同步桿來平衡左右門頁的推拉運動過程。 此傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，兩側(cè)旋臂在推拉運動時都會帶動同步桿轉(zhuǎn)過一定的角度，轉(zhuǎn)動大的一側(cè)會受到轉(zhuǎn)動小的一側(cè)的抑制，直到最終兩側(cè)力平衡。

圖5 水平同步桿模型

當(dāng)然，塞拉門在制造成本上是弱項，光主要零件數(shù)量就比滑動門多了20%-30%，但是塞拉門更美觀、密封性能更好、運動摩擦磨損更低、隔熱性能好、噪音更低，這些優(yōu)點降低的是后續(xù)的維護成本。