地铁车辆客室车门结构与性能的对比分析

地铁车辆客室车门结构与性能的对比分析

陈钢勇

南京康尼机电股份有限公司 江苏南京 210000

摘要：在国内大型城市轨道交通系统中，其地铁车辆客室车门结构类型是非常丰富的，车门结构类型，运动形式，占用车体的空间，安装维护的便利性，开关门性能，隔音，淋雨等密封性能也各有表现。所以本文中简单分析了地铁车辆客室车门的基本结构组成，并对内藏门、外挂门、塞拉门三种基本车门类型的结构，性能进行了对比分析，确保各种不同车门的结构特点，优异性能得到体现。

关键词：地铁车辆；客室车门结构；基本组成；性能对比

前言：

当前我国城市轨道交通发展快速，其车门技术内容的发展也相对全面，地铁车辆用客室车门通常分为塞拉门，内藏门，外挂门。各种车门的结构，性能都各有特点，地铁车辆客室车门作为车辆运行中的重要组成部分，它的结构，性能表现良好与否直接决定了地铁车辆运行的安全性与稳定性。因此，对地铁车辆的客室车门结构与性能进行相互对比分析，从而找出各自的优异特点，便于各种地铁车辆的选用。

1. 地铁车辆客室车门基本结构与组成

地铁车辆客室车门的基本组成包括了门扇、承载导向机构、驱动机构、门锁闭机构、紧急解锁装置、电气控制系统、以及门槛，压条，密封毛刷等。门扇起到隔离车辆内外的作用；承载导向机构安装在车体上，主要承受门扇的重量，以及约束门扇的运动轨迹；驱动机构包含电机，传动丝杆，传动螺母等，起到传输，驱动门扇运动的功能。锁闭机构作用是当门扇关闭后，将门扇机械锁闭；紧急解锁装置布置在车体内外，通过钢丝绳与机构内的解锁装置连接，当发生紧急情况时，操作内侧紧急解锁装置，可以用于乘客逃生，操作外侧紧急解锁装置，可以实现乘客救援；电气控制系统，主要包含门控器，微动开关等，门控器用来控制车门的开关，障碍检测等，微动开关用来监控车门状态，如锁闭，解锁，紧急解锁操作等^[1]。

2. 地铁车辆客室车门结构的对比分析

作为地铁车辆中的关键部件，客室车门结构的种类非常多，按照车门门扇运动轨迹，车门与车体的相对位置及安装，以及车门与车体的密封结构等，地铁车辆客室门主要包括三种，分别为内藏门、外挂门、塞拉门。

1. 内藏门的结构特点

门扇在车体侧墙中间运动的门系统称为内藏门，内藏门通常为内藏移门，具有结构简单、重量轻、安装方便、易于维护、可靠性高等特点，是地铁车辆客室车门采用较多的类型之一。

内藏门的运动形式为沿车长方向作直线运动，承载驱动结构简单，车门打开后门扇处于车辆侧墙内部，因此，车辆的宽度可以设计的尽量宽，但车辆侧墙的结构相对复杂。内藏门的承载，驱动机构通常合成为一个整体，结构紧凑，重量轻，承载驱动作为一个整体单元安装车体内侧，占用车内空间小，安装调试方便，维护简单。但内藏门的门扇关闭后，因门扇在车体侧墙内部，门扇与车体的外表面不在同一平面上，因此车辆整体的空气动力学性能较差。

2. 外挂门的结构特点

外挂门通常指外挂移门，门扇置于车体外部，不占用车体内部空间，外挂门系统具有结构简单、重量轻、安装方便、易于维护、可靠性高等特点，是地铁车辆客室车门采用较多的类型之一。

外挂移门的运动形式为沿车长方向作直线运动，外挂移门的承载机构安装在车体外侧，门扇悬挂在承载机构上，同样置于车体外侧，因此，相对于内藏门来说，车体的侧墙结构要求更为简单，外挂移门的驱动机构安装在车体内侧顶部，因没有了承载部分，因此，驱动机构结构更为简单，占用车体内部空间更小，外挂门门扇在车体侧墙外部，门扇与车体的外表面不在同一平面上，因此，外挂门的车辆整体空气动力学性能也较差。

为了提高外挂移门的密封性，在外挂移门的基础上，又衍生出外挂密闭门系统，统称为外挂门，其安装的空间和尺寸基本相同，内部的驱动机构完全相同。两者的主要区别在于：在外部承载机构上，增加类似塞拉门的塞拉导向机构，但塞拉行程比塞拉门的小，使得门扇的运动轨迹不同，在车门关到位时，有一段塞拉运动。

3. 塞拉门的结构特点

塞拉门因其优异的表现，是国内地铁车辆客室车门采用最多的门系统类型。

塞拉门的运动特点是门扇运动过程沿一定的轨迹执行塞拉和平移运动，在车门接近关闭时，门扇有一个向车内“塞紧”动作，这使塞拉门可以做到密封系统的连续性和关闭后车门表面与车体表面平齐。因此，塞拉门不占用车辆的截面界限，也就是在相同截面界限的情况下，采用塞拉门可以得到更大的车内空间。由于塞拉门关闭后与车体是平齐的，因此，车辆可以获得很好的整体美观性和空气动力学性能。由于塞拉门相比于移门，多了一个“塞紧“动作，因此，其运动机构更复杂，整套门重量更大，又因整个机构安装在车内上部，因此，占用更多的车辆内部空间，安装维护等相比于内藏门，外挂门更为复杂。

从以上三种门系统的结构特点对比来看，三种门系统在对车体空间，结构，安装等方面拥有各自优势，所以必须根据实际情况综合考虑，合理选择^[2]

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3. 地铁车辆客室车门性能的对比分析

地铁车辆客室车门在性能表现上各不相同，内藏门、外挂门、塞拉门都各具特点，这里从车门主要的关门性能，密封性能等方面进行阐述，对三种车门的性能进行比较。

1. 内藏门的性能特点

关门性能方面，内藏门的门扇运动是一维的直线运动，且车门重量较轻，关门过程中不受空气阻力的影响，因此，关门的可靠性更高。在开关门速度上，内藏门只有直线运动，且开关门过程中，门扇稳定性好，所以门扇运动速度可以设置的更高，开关门的速度更快。对障碍物探测上，因为内藏门只有直线运动，因此，可以从机械上通过变更护指胶条截面，硬度等，探测尺寸更小的障碍物，并且不影响车门的密封性能等。

密封性能方面，内藏门关闭后，门扇中间通过凹凸胶条实现密封；门扇后部胶条与车体上的压条，通过搭接实现密封；门扇上部和下部，通常采用毛刷实现密封，也可以使用胶条，但胶条一般不与车体部件接触，因此，密封效果受到影响。上述密封结构不是整体连续的，在四个角上是断开的，因此，内藏门的隔音指标计权隔声量Rw一般小于25dB(A)。从淋雨性能看，上述的密封结构，在四个角落，和门扇中部护指胶条的上下处，想要完全挡住雨水比较困难，通常在结构设计上，考虑将水引流到车体外侧，不要流入车内。

2. 外挂门的性能特点

外挂门的运动形式和内藏门一样，是一维的直线运动，因此，在关门性能上，同内藏移门一样，具有关门可靠性高，开关门速度快，门扇运动稳定性好，可探测更小的障碍物等优点。

密封结构也与内藏移门类似，门扇中间通过凹凸胶条实现密封；门扇后部胶条与车体上的压条，通过搭接实现密封；门扇上部和下部，通常采用毛刷或胶条实现密封，隔音指标计权隔声量Rw一般小于25dB(A)，通过优化密封结构，最高不超过28dB(A)。从淋雨性能看，如果采用的是上插式门槛结构，则和内藏移门淋雨性能类似，需要尽量避免水流进入车内；如果采用倒扣式门槛结构则门扇下部的淋雨得到很大改善，主要关注上部的淋雨性能。

外挂密闭门的运动形式和移门不同，在移门基础上，增加了很小的类似于塞拉门的塞拉行程，因此，门系统采用和塞拉门类似的密封结构，门扇中间采用凹凸胶条实现密封；门扇上下，及后部采用周边胶条密封，在关门位置时，周边密封胶条与车体门框压条压紧贴合，大大改善了密封性能，隔音指标计权隔声量Rw能达到28~30dB(A)。同时，因外挂密闭门的塞拉行程较小，因此，它的关门性能，开关门速度，稳定性和可靠性等，同外挂门类似。

3. 塞拉门的性能特点

塞拉门的结构特点，是在运动导向机构增加了塞拉行程，因此，门扇的运动是直线运动加关门时的横向塞拉运动，而且，由于塞拉门的门扇的重量较重，因此塞拉门的运动平稳性不如内藏门和外挂门，开关门速度受到限制，不能设置的太快。同时，因为关门时的塞拉动作，在关门的最后阶段，车辆内部的空气受到压缩，因此门扇上受到空气弹力作用；此外，车内超载拥挤的情况下，“塞紧”的动作还可能挤压乘客；这些作用都将降低塞拉门的关门可靠性。在对障碍物的探测上，因塞拉门有横向塞拉动作，限制了护指胶条截面，硬度等的结构设计，对小障碍物的探测不如内藏门和外挂门那样灵敏。

塞拉门的密封性能，由于车门在关闭时，增加了塞拉动作，因此密封结构采用整体连续的密封设计，门扇中间采用凹凸胶条实现密封；门扇上下，及后部采用周边胶条密封，在关门位置时，周边密封胶条与车体门框压条压紧贴合，因此，塞拉门具有良好的密封性能，隔音指标计权隔声量Rw能达到30~32dB(A)。同时，因为四周的密封是连续的，且压紧在车门的门框压条上，所以在淋雨方面具有优异的性能，水不会进入车内^[3] 。

总结：

在选择地铁车辆客室车门过程中，需要对塞拉门、外挂门、内藏门3种门的结构，性能进行分析，结合车体结构，安装空间，维护性，可靠性，运动特点，密封性能等综合对比。在对比过程中，也需要结合不同地铁列车的不同需要展开分析，结合车辆的隔热隔音效果、重量以及载客量等，综合得出最终结论。在未来，还要结合实际生产过程对3种门系统进行分析，提高它们在地铁车辆方面的应用效能。

参考文献：

1. 南玉才. 地铁电客车客室车门选型分析【J】. 机电信息，2019，000（021）：110-111.

2. 彭开武. 地铁车辆客室车门系统安全性研究【J】. 中国科技投资，2019，000（020）：221.

3. 王超，肖守讷，朱涛，等. 地铁车辆客室门塞拉门旋转立柱转臂故障分析与结构优化【J】. 现代城市轨道交通，2019，000（011）：14-21.