关键词：客运铁路车辆；车门；技术研究
客运铁路车辆是城市轨道交通系统的重要组成部分，对于缓解交通堵塞、减少机动车排放量有着显著的作用，在绿色城市的发展与建设中受重视程度越来越高。客运铁路行业作为国家重点发展的高端行业之一，也是提升我国客运效率、建设综合性运输体系的前提和保障，符合国家可持续发展的战略目标。影响客运铁路车辆车门正常开关的因素有很多，包括荷载、温度、压力、湿度、电磁干扰等，再加上车门开关频率高，因此车门技术质量是衡量该轨道车辆总体技术指标的关键因素。客运铁路车辆车门的种类繁多，按照动力来源划分，可以分为气动门和电动门；按照车门结构划分，可以分为塞拉门、外摆门、外侧移门以及内摆门等；
按照实际用途来划分，可以分为逃生门、司机室侧门、隔间门以及客室门等。本文以客运铁路车辆中的客室门为例，介绍当前国内外的研究现状以及关键技术，并对未来的发展进行展望。
一、轨道车辆车门技术国内外发展现状
1、国外发展现状
世界上第一条客运铁路是在1825年在斯托克顿和达林顿之间开通，至今为止已经过去了190多年。在这190多年当中，客运铁路车辆由于载客量大、占地面积小、节能环保等优势得到世界各国的广泛推崇。在早些年的时候，城市轨道车辆及车门的核心技术主要掌握在发达国家的手中，如法国的FAIVELEY公司、日本的NABTESCO公司等，但随着全球及经济一体化及科学技术的不断进步和发展，发展中国家也有不少突破垄断、实现自主研发的案例。
2、国内发展现状
中国的第一条铁路叫做吴淞铁路，于1876年英、美、中合建而成，而我国自主修建的第一条铁路则是京奉铁路的唐胥段。但在建成后的很长一段时间内由于清政府的腐败，轨道交通并没有得到很好的发展，因此轨道建设里程及相关技术的研究进展也比较缓慢。直到新中国成立以后，尤其是在进入2000年以后，我国的轨道交通行业取得了飞速的发展，与之相关的各类技术也取得了长足的进步。目前，我国制造轨道交通车门的厂家主要集中在南京康尼机电公司、北京博得公司、上海法维莱公司等，其中只有康尼机电是国内独资企业，其它几家均为中外合资企业[1]。
二、轨道车辆车门关键技术现状
1、锁闭技术
锁闭机构是轨道车辆车门中的重要组成部分，主要作用是保证车门在车辆高速行驶期间不会突然打开，确保车内乘客的安全。当前轨道车辆车门常见的锁闭方式有电磁阀、机械锁、电机摆动锁以及单项超越离合锁等。以青岛威奥公司为例，该公司所生产的车门主要以电磁阀为主，在车门打开时接通电磁力实现齿轮的结合，形成打开车门所需要的动力；在车门关闭时切断电磁力即可。电磁阀的优点在于控制方便，灵敏度较高，但缺点在于齿轮磨损会降低车门的工作效率，需要定期更换齿轮，成本较高。康尼公司则是以机械锁为主，如35D和LS闭锁装置。在需要打开或是关闭时35D锁的中心轴会进行正转或是反转，达到收紧增加摩擦力或是松弛减少摩擦力的目的；LS闭锁则是利用了丝杆螺旋升角角度小于摩擦角的原理，由螺旋传动完后才能车门的打开或闭合动作，无需额外的动力支撑，结构精巧，空间占比小，实用价值比35D锁更高[2]。
2、控制技术
轨道车辆的车门除了要具备基本的开关功能外，还应当具备障碍物检测、紧急开关、防挤压以及故障检测等功能。EDCU是轨道车辆车门控制过程中的核心硬件，具备接收信号、处理信号、检测车门开关状态等多种功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而控制软件则是轨道车辆车门控制过程中的核心软件，具备现场总线通信、故障诊断以及门功能控制逻辑等功能，如果把EDCU比作是人体中的“心脏”，则控制软件就是“大脑”。控制软件除了上述功能外，还能够与轨道车辆上的通信系统进行对接，及时将车门控制中的各种问题反馈到控制室，将软件的更新信息或是EDCU的状态信息传送到维修室。由于轨道车辆的运行环境十分复杂，在运行过程中容易受到各种外因和内因的影响，因此轨道交通行业对于车门控制系统的质量要求非常高，根据实际调查结果来看，在造成车门故障的所有因素中，电控系统仍占首位。
3、制造技术
作为车辆整体运行中不可或缺的环节，车门整体制造的难度非常大，通常都是采用模块化的制造技术来保证车门的制造质量，提高轨道车辆运行过程中的安全系数。车门的主要构成部件包括门页、丝杆、电机、导轨、玻璃以及胶条等。其中门页的制造为一体成形，多使用铝框架制作成铝夹层架构，铝板的边缘经过特殊处理后会卷起包裹在铝板上，一方面能防止划伤车上的旅客，另一方面能提高铝板的机械附着度；整个车门中精度要求最高的部位就是丝杆，丝杆作为传动机构，通常使用车床机进行一体化制造，制造过程中融入淬火、调制等加工环节来增加丝杆的整体强度。近几年来多头丝杆因其卓越的力学性能在车门方面的应用越来越广泛，使用冷轧制作工艺能够在原有基础上进一步提升丝杆的质量和性能。关于单机的生产国家有一套完整的规定，电机各方面的参数符合标准后才能投入市场使用。目前在电机制造过程中导轨冲压的模具精度、玻璃曲面的成型工艺等都是需要攻克的难题和持续研究的重点[3]。
三、城市轨道车辆车门技术研究中应当关注的问题
1、门机构动力学研究不够深入
目前我国制造业的关注重点几乎都放在产品的外观设计以及制造质量方面，对于机构动力学的研究不够深入。当机构动力方面出现问题时，难以从结构方面进行分析和解决。轨道车辆的门是一个多学科综合体，在建立车门数学模型的过程中应当结合控制、摩擦、刚度、阻尼等多种因素，车门的各个部件进行实测太过耗时，并且人力、物力以及财力成本较高。随着科学技术的不断发展，需要从力学、机构学的角度进行建模测试，从源头发现发现问题并着手解决。
2、基础制造技术与发达国家存在差距
国内轨道车辆经过近几十年的发展，虽然取得了较为显著的成绩，但在基础制造技术上与国外仍存在较大差距。我国机电设备的耐久性、稳定性等仍有较大提升空间，因技术限制，绝大部分产品只能集中在低端市场，通过价格战和国外设备进行竞争，但整个系统中的核心技术仍掌握在国外厂家的手中。证问题所涉及到的环节比较多，如加工误差的有效控制以及刀具、机床等基础制造设备的维护与保养等。在实际生产过程中，工艺路线图的设计、制造公差的优化、尺寸链的设计、零件装配时的误差控制等，都是需要研究和解决的问题[4]。
结束语
我国的客运铁路车辆车门想要获得更好的发展，就必须探寻新的设计方法，同时使用新技术、新材料以及新设备，加大对智能化控制技术机故障诊断技术的研究力度，在保持现有市场的基础上不断扩宽开外市场。以满足国家和社会的需求为前提，在确保轨道车辆车门质量的基础上，提高车门产品的综合竞争能力，争取为国家带来更多的经济利益，促进城市轨道从车辆车门制造行业的可持续发展。
参考文献
[1]黄南丰,蒋伟,沈伟钢.城市轨道交通机电设备工程新技术的应用[J].中国高新科技,2019(14):10-11.
[2]刘长青.科技部项目“下一代”地铁车辆——从“技术引进”到“技术引领”的历史性跨越[J].城市轨道交通研究,2019,22(2):33-34.
[3]李昌涛.城市轨道交通行业发展现状与趋势[J].交通世界,2019(19):19-20.
[4]张唯.车辆智能运维建设需求与框架设计研究[J].现代城市轨道交通,2019(6):10-11.
论文作者:杜健
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
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