劉堯
(北京市地鐵運營有限公司地鐵運營一分公司,北京 102200)
根據(jù)原客室門系統(tǒng)相關(guān)文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合廠修要求對客室門機構(gòu)進行維修及改造。重點對原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剛度不足、易發(fā)生變形,機械零部件布局不合理、維護性差,重要零部件易出現(xiàn)故障、安全性不高等問題進行優(yōu)化,從整體性能入手,完善有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)和布局,通過樣門驗證和完善,提高客室門系統(tǒng)的可靠性、維護性[1-4]。
原有客室門是從德國引進的電動內(nèi)藏門。后車輛更改為6 輛編組,增加車輛采用的是國產(chǎn)的電動內(nèi)藏門。原4 輛編組和增加車輛的門機構(gòu)存在較大差異。具體差異如表1 所示。
表1 原客室門機構(gòu)和增加客室門機構(gòu)差異
原客室門鎖閉形式是撞鎖形式,每次關(guān)門都需要使安裝在兩側(cè)門吊板上的撞軸撞擊進中央鎖閉機構(gòu)達到鎖緊狀態(tài),對中央鎖閉機構(gòu)及撞軸的磨耗較大。由于其是進口產(chǎn)品,維護成本高、采購周期長,給用戶的維修保養(yǎng)工作增添了很多麻煩。在早期,用戶考慮過將進口門機構(gòu)國產(chǎn)化,降低成本,減少采購周期,但效果不理想。在廠修技術(shù)聯(lián)絡(luò)會上,用戶提出需求,希望將進口門機構(gòu)改造為與增加車輛的客室門類似的結(jié)構(gòu)形式,以解決上述的問題。
客室門系統(tǒng)中門板、下導(dǎo)軌、內(nèi)外解鎖機構(gòu)不涉及改造,可維修后直接回用,所以本文對門機構(gòu)改造進行論述。目前地鐵車輛車門廣泛應(yīng)用的電動絲杠或者電動皮帶門通常由機械結(jié)構(gòu)和電氣關(guān)鍵元件組成[5]。機械結(jié)構(gòu)包括安裝傳動導(dǎo)向裝置,電氣控制部分包括驅(qū)動電機、門控器及其他附件。
2.1.1 安裝底板
安裝底板為門機構(gòu)所有零部件的安裝提供支撐作用,是由安裝底板、橡膠止擋、附件組成、中央鎖閉機構(gòu)、行程開關(guān)組成、門控器組成,驅(qū)動電機組成、從動輪組成、隔離鎖組成、門控器等元件組成[6]。
安裝底板的材質(zhì)為厚度5 mm 的碳鋼板。安裝底板的功能為:承受吊掛裝置及門板的所有重量,并保證在開門和關(guān)門狀態(tài)下門板與車體平行;安裝底板上的導(dǎo)軌部位保證門板平行運動;安裝底板導(dǎo)軌的末端裝有可調(diào)的橡膠定位止擋,通過調(diào)整止擋螺釘可以達到微調(diào)左右門扇凈開度的目的。
2.1.2 門板吊掛部件
門板吊掛部件主要由左側(cè)門吊板和右側(cè)門吊板組成,同樣是內(nèi)藏門機構(gòu)導(dǎo)向裝置的重要部件。
每扇門板通過4 個T 形螺栓與門吊板相連,通過調(diào)節(jié)門板上邊框內(nèi)的T 形槽及調(diào)整墊片,可以用來調(diào)整門板位置,最終保證門板的位置滿足設(shè)計要求。導(dǎo)向輪在安裝底板的導(dǎo)軌內(nèi)滾動,與安裝底板的導(dǎo)軌部位在尺寸上精密配合,消除了跳動現(xiàn)象。
門吊板與門板連接緊固后,通過齒帶夾將齒帶與門吊板組成連接成一體(齒帶夾分別夾在齒帶閉環(huán)的內(nèi)外兩側(cè)),導(dǎo)向輪在安裝底板的導(dǎo)軌中滾動實現(xiàn)門系統(tǒng)的直線運動。
2.1.3 傳動裝置
傳動裝置由驅(qū)動電機、齒帶、齒帶輪、齒帶夾所構(gòu)成。門系統(tǒng)所用驅(qū)動電機是帶有行星齒輪——錐齒輪減速機的直流電機。齒帶采用橡膠半圓形同步帶,齒帶是整個系統(tǒng)最重要的部件之一,起連接傳動系統(tǒng)的作用??褪议T系統(tǒng)采用的傳動齒帶為內(nèi)襯張力鋼絲的具有高強度、高抗疲勞性的產(chǎn)品。齒帶在將整個傳動機構(gòu)連接在一起后經(jīng)過調(diào)整達到一定的張力,當(dāng)經(jīng)過一段運營時間后需要對齒帶的張力做一定的檢測,有必要時需要進行調(diào)節(jié),使之達到更好的狀態(tài)。
傳動裝置的原理為:門控器得到開、關(guān)門指令,驅(qū)動電機得電旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)通過錐齒輪減速箱變向及減速,輸出到電機齒帶輪,電機齒帶輪旋轉(zhuǎn)帶動齒帶動作,從而使齒帶在齒帶輪之間進行直線運動。齒帶在做直線運動的過程中,通過齒帶夾帶動左右2 個門吊板組成在安裝底板的導(dǎo)軌中做方向相反且同步的運動,進而門吊板組成將運動傳遞給左右門板,使其在門框范圍內(nèi)做用戶所需要的動作。
2.1.4 鎖閉解鎖裝置
鎖閉解鎖裝置安裝在安裝底板上,由電磁鐵、鎖鉤、復(fù)位氣缸等部件組成。通過控制鎖閉撞軸進入鎖鉤,從而達到鎖閉車門的目的;通過控制電磁鐵可以使鎖鉤轉(zhuǎn)動出鎖閉撞軸,從而達到打開車門的目的;另外通過拉動緊急解鎖手柄實現(xiàn)特殊情況下的手動解鎖。
2.2.1 驅(qū)動電機
電機是門系統(tǒng)的心臟,為門系統(tǒng)提供動力。
2.2.2 門控器
電機是門系統(tǒng)的心臟,那么門控器則是門系統(tǒng)的大腦,所有的控制命令均由門控器控制。
2.2.3 附件組成
附件組成包括單門試驗開關(guān)、蜂鳴器、端子排和行程開關(guān)。單門試驗開關(guān)可以通過人為操作控制單個車門的開關(guān)、閉合。蜂鳴器配置在每個車門裝置之中,蜂鳴器會發(fā)出警報聲給予開關(guān)門提醒。端子排組成主要用于車門系統(tǒng)配線連接(包括門系統(tǒng)內(nèi)部以及與列車線之間的連接)。各種行程開關(guān)組成主要用途是對客室門系統(tǒng)的各種狀態(tài)給予信號,包括門關(guān)好信號、門開好信號、隔離信號、緊急解鎖信號等。
在廠修中對進口門機構(gòu)進行了一系列的改造工作,其中包括左、右側(cè)門吊板組成改造,中央鎖組成改造,齒帶輪改造,安裝底板改造,左、右導(dǎo)軌更換。
去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板,增加了改進后的鎖閉撞栓及安裝板,改動了齒帶壓板安裝位置。改造前后的左側(cè)門吊板組成分別如圖1 和圖2所示。
圖1 改造前的左側(cè)門吊板組成
圖2 改造后的左側(cè)門吊板組成
去掉了原中央鎖的鎖閉撞栓及安裝板,增加了改進后的鎖閉撞栓及安裝板,改動了齒帶壓板安裝位置。因變更右側(cè)門關(guān)到位開關(guān)安裝位置增加一個門關(guān)到位開關(guān)撞塊。改造前后的右側(cè)門吊板組成分別如圖3 和圖4 所示。
圖3 改造前的右側(cè)門吊板組成
圖4 改造后的右側(cè)門吊板組成
中央鎖組成由原先較為復(fù)雜的撞鎖形式改為較為精簡的鎖鉤結(jié)構(gòu)。鎖鉤結(jié)構(gòu)在全國各地地鐵客室門系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。
齒帶輪分為主動輪和從動輪,主動輪為電機側(cè)的齒帶輪。由于齒帶在運動中存在上下竄動的情況,原結(jié)構(gòu)中的齒帶輪寬度不足,造成齒帶與齒帶輪的擋板接觸摩擦,降低齒帶的壽命。此次廠修改造將其加寬,使齒帶竄動量在允許范圍內(nèi),避免兩者接觸。
安裝底板去掉了原中央鎖的安裝板。在底板上新增安裝板用于改造后的中央鎖機構(gòu)、電磁鐵、緊急解鎖裝置的安裝,改變了部分零部件的安裝位置。改造前后的安裝底板分別如圖5 和圖6 所示。
圖5 改造前的安裝底板
圖6 改造后的安裝底板
門板運動到關(guān)門位置時,在齒帶的拉動作用下,兩側(cè)的導(dǎo)向輪會向?qū)к壍纳辖佑|面撞擊,長時間使用后,此位置的導(dǎo)軌撞擊面出現(xiàn)變形。廠修時將更新后的導(dǎo)軌材質(zhì)從6063 更改為6005A,硬度和強度比之前各增加了20%。
廠修安裝、調(diào)試過程中遇到一些相關(guān)問題。
首先在車門安裝階段,由于車體變形(內(nèi)裝變形、下導(dǎo)軌安裝支座生銹等原因)造成車門安裝過程中拉力較大,并且由于車體不同區(qū)域變形程度不同造成每個車門安裝方案都不完全相同,通過對下導(dǎo)軌安裝支座所生銹部位進行防銹處理,對變形的上導(dǎo)軌支座部位加裝墊片,調(diào)整門攜件和車門之間墊片等關(guān)鍵手段,最終可以將車門拉力降低到150 N 以下,符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn);通過對端子排安裝支架尺寸進行重新設(shè)計,可有效避免端子排接線和燈罩板干涉,從而減少相關(guān)電氣接線故障;另外通過設(shè)計門電機左裝的上導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),可有效避免車門上導(dǎo)軌與空調(diào)柜支架干涉造成的上導(dǎo)軌安裝困難現(xiàn)象;最后通過對絲杠軸承支座安裝孔形狀重新設(shè)計(將安裝孔設(shè)計成為腰型孔),可以有效解決安裝空間不足造成的滾動體擋圈脫落現(xiàn)象。
其次在調(diào)試過程中通過對車門開關(guān)門、再開閉和緊急解鎖等關(guān)鍵功能進行調(diào)試,從而可以及時對車門接線進行糾錯,通過了解電路不同特性——定線號、定車號、量電壓,在此基礎(chǔ)上先確定是具體哪一條電路故障,排除頭尾車司機室電氣接線故障后根據(jù)線路接線形式進行挑線、不同車組線路重接等方式具體確定故障車號,最后在故障車上進行短接、測量端子排或者電氣柜電壓等方式確定具體故障點和故障類型;另外通過對車門進行電氣調(diào)試可以優(yōu)化初始程序關(guān)鍵參數(shù),對開關(guān)門速度、防擠壓力閾值、防擠壓失效次數(shù)、車門轉(zhuǎn)數(shù)采集等關(guān)鍵參數(shù)進行重新設(shè)計,提升車門整體性能。
通過對車門機械、電氣系統(tǒng)在安裝、調(diào)試過程中的設(shè)計,可以有效降低車門故障率,并且可以使車門適應(yīng)地鐵線路大客流沖擊,最終提升門系統(tǒng)運行可靠性和穩(wěn)定性。
電機是門系統(tǒng)的心臟,為門系統(tǒng)提供動力。原電機使用的是德國進口的有刷電機,將首列廠修車中的部分電機拆解,發(fā)現(xiàn)幾乎所有電機電刷的磨耗已超過50%。以此判斷原電機已無法正常使用到下一個廠修期,所以在此次廠修改造中將其做更新處理,新電機使用的仍是德國進口的有刷電機。
為匹配改造后的門系統(tǒng)鎖閉機構(gòu),需對門控器程序進行修改。經(jīng)過和原客室門系統(tǒng)供應(yīng)商進行交涉,獲知此版本的門控程序是采用匯編語言編寫的,且依靠原供應(yīng)商對程序進行修改從時間和成本上均無法接受。由此依托高等院校的研發(fā)、設(shè)計能力,采用對原門控器程序進行反匯編的方案,將原門控器程序的數(shù)據(jù)提取、分析、修改,并進行相應(yīng)的優(yōu)化,使之能夠滿足新門系統(tǒng)的使用需求。
除了對門控器程序進行修改,門控器硬件也要做相應(yīng)的維修維護工作,如清洗門控器PCB 板,更換部分電解電容、電容,檢查PCB 焊接點是否正常,更換元器件,補三防漆等工作。
通過對電動門機構(gòu)大量的維修和改造工作,積累了關(guān)于電動門豐富的廠修經(jīng)驗,為日后大批量電動門的廠修改造工作打下了堅實的基礎(chǔ)。