高速列车侧门锁闭安全性设计

引言

高速列车的运行速度普遍在200km/h以上,最高可达350km/h。车门在关闭后成为车体的一部分,其安全可靠性直接影响整车的安全可靠性。本文阐述了车门锁闭装置的结构和动作原理,并对车门锁闭安全性设计进行了介绍。

1车门锁闭装置及其工作原理

高速列车侧门（塞拉门）采用多重锁闭的设计。车门设计有一把主锁和两把辅助锁,如图1所示,其中主锁安装在车门中部,提供门扇中间位置的约束:两把辅助锁分别安装在车门上、下部,提供门扇上、下位置的约束,并使门扇能够紧贴在门框上,实现车门的锁闭和密封。车门上还设置有隔离锁,用于在特殊工况下将车门置于隔离（退出服务）状态。

1.1主锁工作原理

主锁锁闭时通过锁叉和锁钩与门扇挡销相搭接,对门扇产生约束,如图2所示。主锁锁叉设计为棘轮结构,通过定位块限位锁叉倒转,共有二级锁闭,图3示意了主锁二级锁闭的过程。

主锁上装有锁到位开关。当主锁锁叉从解锁状态进入一级锁闭时,锁到位开关释放,指示车门进入锁闭状态:当主锁锁叉从一级锁闭状态恢复至解锁复位状态时,锁到位开关触发,指示车门处于解锁状态。

1.2辅助锁工作原理

在车门关闭至主锁一级锁闭后,辅助锁开始执行压紧动作:辅助锁气缸伸出并通过机械装置带动锁舌压紧门扇,使门扇处于完全锁闭状态。辅助锁上设置有辅助锁限位开关,辅助锁压紧动作会同步触发限位开关,辅助锁的动作原理如图4所示。

1.3隔离锁工作原理

隔离锁设置在门扇上,手动操作隔离锁可带动隔离插销伸出并与固定于车体侧墙上的隔离锁挡搭接,形成机械约束,同时触发隔离开关,提供车门隔离信号,如图5所示。

隔离锁一般在车门出现故障时使用。隔离操作时车门必须处于主锁二级锁闭状态,否则隔离插销无法顺利搭接隔离锁挡实现有效隔离。车门隔离后退出服务,不再响应开关门指令。

2车门关锁过程及安全性设计

2.1车门安全回路

车门安全回路导通是列车牵引的前提[3],表示车门处于可靠锁闭状态。安全回路的设置体现了车门锁闭的安全性设计。高速列车侧门安全回路导通有如下3种方式:

(1）主锁锁到位开关指示主锁闭锁,且关到位开关指示车门关到位:

(2）隔离开关指示车门被隔离,且关到位开关指示车门关到位:

(3）隔离开关指示车门被隔离,且辅助锁到位开关指示辅助锁锁闭到位。

其中方式(1）一般是通过正常电动关门过程实现,车门在接收到关门指令后,执行关门和锁闭的过程可以通过图6来展现。

方式(2）和方式(3）一般用于车门故障应急处置,即当车门出现故障时通过隔离锁将车门切除,避免影响行车秩序。

从隔离锁的设置及操作方式上可以看出,车门隔离时门扇必须处于主锁二级锁闭位置,保证车门隔离后门扇至少具备主锁和隔离锁两处锁闭约束,从而确保车门安全性。此时隔离开关与关到位开关或者辅助锁开关串联建立安全回路旁路信号,使车辆具备牵引条件。

2.2速度信号保护

车门通过辅助锁电磁阀的得电/失电来控制辅助锁的压紧/释放动作,车门正常关闭时电磁阀得电,辅助锁压紧门扇。

除受门控器控制外,辅助锁电磁阀还通过硬线接收车辆速度信号,即当车速大于10km/h时,无论门控器是否传递指令,辅助锁电磁阀都会得电以便使辅助锁保持在压紧状态。通过车辆速度信号保护设计实现了车门锁闭控制的冗余设计,避免了单点故障造成安全隐患,提升了车门的安全性。

3结语

对车门进行安全性设计时,需要结合车门的机械结构和动作方式,在恰当的节点建立监控,同时考虑车门可能出现的异常情况保证冗余设计。本文所述高速列车侧门锁闭安全性设计,对于后续的改进优化及故障排查具有指导意义。