文|农夫

编辑|农夫

高速动车组在我国北方冬季运行时，侧门会受到雨雪和冷凝水冰冻的影响，导致无法正常开启或关闭，不仅影响乘客上下车和乘车舒适度。

还会因门系统各部件在低温下动作失灵而使侧门处于瘫痪状态。

目前高速动车组侧门大多采用单扇电动电控塞拉门系统。

那么高寒条件下，动车塞拉门如何做到在恶劣条件开关门自如的？其设计原理又是怎样的？

动车组塞拉门结构

动车组塞拉门（图１）主要由驱动导向装置、侧面锁闭装置、门扇、门框等部件组成。

驱动导向装置是塞拉门的承载和动作单元，是车门的传动机构，其上集成了驱动电机、电子门控器、传动丝杠、携门架、上导轨、承载导向杆等部件。

侧面锁闭装置是塞拉门的锁闭单元，其集成了塞拉门的锁闭及其他辅助装置。

侧面锁闭装置的主要设备有主锁单元、辅助锁单元、隔离锁、气路模块、检测开关以及供气管路等部件。

门扇为夹层复合结构，门扇上设置中空玻璃。塞拉门的密封结构采用双道密封（图２）。

外侧胶条采用耐老化性能好的三元乙丙橡胶，起到初步密封，防沙、防尘、防雨，保护内侧胶条的作用；

内侧胶条为“八字”结构，安装于门扇与车体之间，在车门被锁紧时密封胶条被压紧，即实现了车门的密封。

高寒动车组塞拉门性能优化

高寒动车组需在－４０ 的环境温度下稳定运行，运用中动作正常无故障，同时塞拉门的各零部件应在－４０ 的环境下存放无损坏，以适应高寒环境停放需求。

因此，塞拉门的门扇、驱动导向装置、侧面锁闭装置以及门框等需从整体结构、材料、零部件选型和冷凝水防护等各方面进行高寒环境的性能优化。

（一）门扇塞

拉门门扇为铝骨架框体结构，内侧采用高强度的铝合金型材焊接骨架，内外表面为铝合金蒙皮。

为满足高寒环境要求，提高门扇的隔热系数，门扇内部填充聚氨酯发泡材料并粘贴隔热板。门扇上设置固定式中空玻璃，玻璃厚度和门板相同。

中空玻璃的露点温度达-50 ，确保-40 环境下玻璃中空层不结露。

门扇密封胶条为整体密封式，采用耐低温性能良好的硅橡胶，满足-40 高寒环境下的使用要求｡密封胶条润滑脂采用Kluber.Barrierta.KL-092､ITW-OT20等低温润滑脂。

满足-40 高寒环境下的使用要求｡受客室内环境的影响，在高寒环境下车门内侧不可避免会产生冷凝水。

为防止冷凝水流到门扇下部导轨和车内地板，在门板下部增加集水槽以收集冷凝水，并由保洁人员定期擦拭，避免冷凝水直接流下冻结下滑轨或门扇胶条而导致无法开门的问题发生。

（二）驱动导向装置

驱动导向装置上的门控器、接线端子排的上方设置了挡板，避免冷凝水滴落到电子器件内部。驱动电动机防水等级为IP32，在冷凝水垂直滴落的工况下，电动机可正常工作。

为防止开门时门口金属板材表面冷凝水滴落对门控器造成损害，门控器上方的挡板表面增加隔热材，避免产生冷凝水。

门扇开启与关闭动作由电动机驱动丝杠螺母副来执行，电动机驱动丝杠转动，丝杠带动携门架运动，携门架上的导向轮再通过与上导轨配合，实现门扇的运动。

传动系统均需采用润滑脂进行润滑，门机构润滑脂采用ISOFLEXLDS18SPECIALA，满足高寒环境下的使用要求。

（三）侧面锁闭装置

侧面锁闭装置主锁单元为机械式锁闭，通过汽缸进行解锁。运用中即使失去气源，在压力不足或无电的情况下，主锁也能保持锁闭。

主锁检测开关设置防护罩以防止冷凝水进入，外露连接器和限位开关防水等级为IP67。

气路模块包括调压阀､压力开关､过滤器､球阀､辅助锁的电磁阀以及供气管和接头等，气路系统为主锁的解锁和辅助锁的锁闭提供动力。气路模块密封良好，不存在漏气现象。

电磁阀选型满足-40 高寒环境下的使用要求，主锁､辅助锁等气动原件内部的橡胶密封件采用HNBR橡胶（氢化丁腈橡胶）。

其耐高温性为130~180 ，耐寒性为-55~-38 ，机械性能优良，可满足-40 高寒环境下的使用要求。

（四）门框

门框为型材整体焊接方式，弧度和车体外轮廓相匹配，外轮廓与理论值的最大偏差不大于1.5mm，保证和门扇的吻合度以及良好的密封性能。

门框所用材料为高强度铝合金，内部空腔在四角处与铸角焊接而成。

为提高整个门系统的隔热性能，门框型材空腔内填充聚氨酯发泡材料。

高寒动车组塞拉门性能验证

为验证高寒动车组塞拉门性能，将塞拉门随整车在气候风洞实验室进行低温运行性能试验。

试验前对塞拉门进行检查，确保气路供风正常，辅助供电正常，塞拉门电动开关动作顺利、无卡滞，整机功能完好。

试验前塞拉门状态检测结果见表１。

在气候风洞实验室中进行高寒动车组塞拉门的３项试验：

低温结冰试验、低温运营试验、低温存放试验。通过试验验证塞拉门的各项功能和性能是否满足高寒环境的运行要求。

（一）低温结冰试验

低温结冰试验模拟车辆表面覆盖一层薄冰，此时检验塞拉门是否能够正常电动开门。

试验方法：被测试车辆上所有辅助设备供电，空调工作，车内温度10~20 。

将被测试车辆（安装好塞拉门）放置于气候风洞中，将风洞温度逐渐降至（-25 2） ，在车辆1位侧或2位侧门板胶条两侧各100mm范围内喷雪（带有粘性的雪）。

使雪粘附在车体和门板上，使表面均匀覆盖2mm厚雪层，模拟塞拉门表面结冰状态，然后进行电动开门动作试验。

结果表明，电动开门和电动关门均无法实现。动车组在实际运用中，不会发生车辆表面均匀挂冰的情况，在此极端恶劣条件下，动车组将停运。

（二）低温运营试验

低温运营试验模拟车辆在-25 低温运营，验证塞拉门是否能够正常动作。试验方法：被测试车辆空调工作，车内温度控制在10~20 ，相对湿度不小于70%

风洞内环境温度为（-25 2） ，风洞内模拟100km/h风速。将被测试车辆在风洞内存放约1h时，进行塞拉门电动开､关门动作试验。

表2为低温运营试验结果。试验后检查，门扇内侧有冷凝水产生，集水槽中有极少量冷凝水，试验表明，高寒动车组在-25 低温运营时，塞拉门可正常动作，满足车辆运行需求。

（三）低温存放试验

低温存放试验模拟车辆在-25 低温存放后，验证塞拉门是否能够正常动作。试验方法：被测试车辆所有辅助设备断电，空调关闭。

风洞内环境温度为（-25 2） 。将被测试车辆在风洞内放置1h，然后进行塞拉门电动开､关门动作试验。

表3为低温存放试验结果。试验表明，高寒动车组在-25 低温存放后，塞拉门可正常动作，满足车辆运行需求。

（四）低温性能试验

受气候风洞实验室条件限制，塞拉门随整车只能进行到-25 低温试验。为进一步检验其低温性能，在低温实验室进行部件的-40 低温存放试验和-40 低温环境动作试验。

试验方法：将台架整体放置在-40 的环境下16h，然后模拟车内侧升温至10~20 ､车外侧保持-40 的工况，保持2h，进行车门功能试验。

试验结果显示，车门动作､功能正常，满足低温存放和动作要求。

总结

本文对塞拉门的门扇､驱动导向装置､侧面锁闭装置以及门框等部件从整体结构､材料､零部件选型和冷凝水防护等方面进行了高寒环境的低温适应性设计。

完成了塞拉门低温存放试验和低温性能试验验证，试验结果表明，对塞拉门系统的性能优化完全能够满足高寒动车组的运用需求。

参考文献

（1）张强.塞拉门防冻装置.铁道车辆，2002，40（10）：17-18.ZHANGQ.Thefreeze-proofdeviceforplugdoors[J].RollingStock，2002，40（10）：17-18.

（2）栾龙.高速动车组高寒适应性技术研究[J].铁道车辆，2014，52（3）：16-18.LUANL.Researchontheadaptabilitytechnologyinhighspeedmultipleunitstohighcoldenvironment[J].RollingStock，2014，52（3）：16-18.

（3）王旭.影响轨道车辆塞拉门安全性因素的研究[D].长春：吉林大学，2014.

（4）门见强.高寒条件下高速动车组的动力学性能研究[D].成都：西南交通大学，2015.