天津地铁3号线客室门制动器升级可行性分析

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摘 要：天津地铁3号线自运营以来，客室门制动器故障频发，严重影响正线运营。为了根除这一问题，准备通过制动器升级来解决，即将既有车客室门使用的35C制动器升级成35D制动器。理论和性能上35D制动器是35C的一个升级版，在现场将进行装车试验和配套软件试验，主要从这两个方面来验证新型制动器是否符合现场的要求。目前实验效果良好，即将开展全面改造。

关键词：地铁；车门；制动器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.199

1 天津地铁3号线运营的情况介绍：

天津地铁3号线现场，运营车辆有27列（301-327），另有4列新加车（328--331），正在进行调试，所有车辆均采用的是康尼公司生产的MS130DW6-2型客室门系统。现有车和新加车客室门在功能和接口上基本保持了一致，只有一些零部件，由于生产日期的不同，新加车相比于现有车进行了升级优化。而制动器就是其中一项，27列现有车客室门，自2011年出厂安装的是35C型制动器，并运营至今；4列新加车，于2014年10月到达现场，客室门采用的是35D型制动器。

2 制动器升级的必要性

天津地铁3号线自运营以来，客室门制动器故障频发，截止到目前为止，因制动器导致的正线故障10次，检修故障74次，一共更换了84个制动器，并且目前制动器存在开门位置回弹的制动器占总数的80%，严重影响正线运营。

制动器是客室门系统的全程锁闭装置，其功能就是保证在开门方向任何位置下制动，即无法打开车门，而在关门方向不起制动作用，关门方向可以顺利关门。

35C型制动器主要存在的问题就是瞬时制动失效。在正线运营当中，列车静止时，在关门位置瞬时失效，会使列车报“在不允许状态下，车门离开开关位置”，而在列车动态运行时，在关门位置瞬时失效，则会导致列车起紧急制动，影响正线运营。而在日常检修过程当中，手动关门时，会存在回弹，情况严重一些的制动器，会在某些位置失去制动功能。如果针对这一问题得不到有效的解决，长此以往发展下去，势必会造成全程锁闭失效，在列车运行当中自动开门，造成安全事故，所以针对这一问题，作为天津地铁3号线主管车门的工程师，采取了高度重视，准备将35C制动器升级成35D制动器。

3 35C制动器原理和瞬时失效的根本原因

构成35C制动器的制动副有三个零件组成，套、丝杆连接轴和圆柱滚子。电机连接轴可以正反转动带动丝杆连接轴转动，而丝杆连接轴只能沿顺时针方向带动电机连接轴转动。由于摩擦角α小于摩擦自锁角，因此丝杆连接轴不能沿逆时针方向转动带动电机连接轴。

35C制动器的单向制动功能和性能取决于丝杆连接轴凸轮曲面的尺寸精度和等分精度以及套的尺寸精度和形状误差，另外丝杆连接轴和套与圆柱滚子接触面的硬度和表面粗糙度对35C制动器的制动功能和性能也有较大的影响。由于其凸轮面是一个不规则的曲面，加上尺寸精度和等分精度要求非常高，常规的机械加工难以实现，工艺性很差，并且零件尺寸的一致性很难保证。这就是35C制动器经常失效的原因。

4 35D制动器原理和改造的可行性

4.1 改造的可行性

35D全程锁闭装置是一种与35C制动器功能完全相同、集传动与锁闭功能于一体的锁闭装置，是在基本保持35C制动器安装接口一致的前提下的优化改进设计的一种新型的全程锁闭装置，具有结构简单，环境适应性更强等特点，仅对原丝杆进行改制和软件优化即可。

4.2 35D制动器原理

扭簧过盈套在丝杆轴和固定轴上。丝杆轴顺时针转动时，对扭簧的摩擦力方向如图箭头所示，扭簧松圈，转动超越；电机轴逆时针转动，首先带动拨爪，拨松扭簧与固定轴端的配合，然后带动丝杆轴一起转动；丝杆轴逆时针转动时，对扭簧的摩擦力方向如图箭头所示方向反方向，扭簧抱紧，转动禁止，丝杆轴制动；电机轴顺时针转动带动丝杆轴，与丝杆轴顺时针转动相同；电机轴逆时针转动，首先带动拨爪，拨松扭簧与固定轴端的配合，然后带动丝杆轴一起转动。

从原理可以看出，35D全程锁闭装置的制动器是依靠矩形扭簧对芯轴的周向抱紧，而非有限点的制动，较35C制动器理论上来说更可靠。

5 结束语

从原理上对比：35C制动器是四点制动，而35D全程锁闭装置是圆周上的无限点制动，35D全程锁闭装置的制动效果要优于35C制动器。

从工艺上对比：35C制动器的丝杆连接轴为偏心凸轮结构，加工工艺性和尺寸稳定性较差， 而35D全程锁闭装置的绝大部分零件为回转体结构，常规加工工艺就可以满足技术要求。

从兼容性上对比：35C制动器受环境和状况影响比较大，在较低温度环境下制动性能衰减较大，而35D全程锁闭装置对环境和情况不敏感，也就是说，低温下35D全程锁闭装置的制动性能没有明显变化。天津地铁3号线现场使用情况，也验证了这一点。

从动态寿命上对比：35C制动器在使用一段时间后，会出现瞬时制动失效现象，对车辆运营造成一定的影响，根据现车装车试验验证，35D全程锁闭装置尚未出现上述情况。

参考文献：

[1]天津地铁3号线车门系统系统车辆维护手册[K].

[2]张如华.35D型制动器在城轨车辆上的应用[J].铁道机车车辆，2012（05）：12-15.

作者简介：薄少彬，男，助理工程师，主要从事：地铁车辆状态检修及故障诊断工作。