1、MS730CP型塞拉门结构原理与常见故障摘 要伴随着中国铁路客运的不断发展世界不少国家的铁路客车自动塞拉门（以下简称塞拉门）纷纷涌入我们国内。自95年开始，我国几个铁路客车生产企业分别陆续批量安装了IFE、康尼、BODE及FAIVELEY4家公司的产品为今后我国客车塞拉门的最后定型及生产打下基础。由于工作环境原因，我将着重给大家介绍一下康尼公司MS730CP电控气动塞拉门的结构原理与常见故障分析。关键词：MS730CP型；结构原理；常见故障；改进设计MS730CP型塞拉门结构原理与常见故障分析及改进设计第1章 绪论MS730CP塞拉门是高速旅客列车使用的系列化外摆塞拉门。可分为直形、弯形和弧形
2、等多种形式：门扇有左右之分。驱动方式有手动、气动、电动等，控制方式有机控、电控和集控等方式。 门锁为双重闭锁，另设独立的保险锁（隔离锁），安全可靠。 门扇采用铝蜂窝复合结构，其优点是重量轻、强度高、密封性能好，隔音、隔热。 门系统的移动承载机构具有结构简洁，运动阻力小，安装方便，可靠性高等优点。车门系统具有防挤压和列车速度大于5KM/H自动锁闭功能（5KM/H信号由车辆提供）；另外，可实现整列车门系统的集中控制。 第2章 MS730CP电控气动塞拉门的结构 2.1 基础部件 基础部件包括：1.上，前，后压条，上，下滑道，防护罩，防护罩胶条，门框胶条等零件；其主要作用是引导门扇的运动及实现门扇与
3、车体的密封。2.翻转脚蹬传动杆：下拉杆，接杆，套，气缸之间及气缸等组成。3.翻转脚蹬：转轴箱，支撑架及踏脚板等组成。2.2 门扇部件门扇部件包括：1.门扇2.锁扣3.保险锁（隔离锁）4.下支架5.携门架2.3 驱动部件驱动部件包括：1.移动承载部件：支架，挂架，长导柱，短导柱及直线轴承等.2.气动机构机气路系统：无杆气缸，气缸支架，球阀（做气源开光用）快排气阀，过滤减压阀组件，消音器，节流阀，气管，管接头等。2.4 操作部件操作部件包括：1.内操作装置（电控锁）2.外操作装置（手动，电控双功能锁）3.连动机构4.紧急解锁装置（手动锁）。2.5 门锁部件门锁部件包括：1.开锁气缸2.闭锁气缸3.
4、锁体，锁叉定位机锁扣。2.6 闭锁气缸 闭锁部件包括：1.锁体，锁叉定位机锁扣等零件。2.MK0403电控系统：电控系统包括：PLC可编程控制器，电源开关机指示灯蜂鸣器，电磁阀，压力继电器，压力波开关，磁感应开关 电气箱及其附件。 图1 塞拉门结构图第3章 MS730CP电控气动塞拉门的气动原理塞拉门动力输出装置有四个，分别为无杆气缸、脚蹬气缸、开锁缸和闭锁缸。塞拉门控制装置有两个，分别为开、闭锁电磁阀，每个电磁阀内部由开、闭门阀，单向节流阀与快排气阀组成。图2 塞拉门气路图塞拉门动作原理为当开门动作时，开门阀开通，压力气体经开门阀分三路：1、开锁缸，使其做出开锁动作，使塞拉门形成开锁状态。2
5、、经单向节流阀流入脚蹬气缸，使其对脚蹬作用，将其落下。 3、经单向节流阀流入无杆气缸，使塞拉门打开。关门动作时，关门阀开通，压力气体经关阀分四路：1、经单向节流阀流入无杆气缸，使塞拉门关闭。2、经单向节流阀流入脚蹬气缸，使其对脚蹬作用，使其收起。3、闭锁缸，使其做出闭锁动作，使塞拉门形成锁闭状态。4、塞拉门在关门动作中还可以做出防挤压动作，当障碍物阻碍时，塞拉门停止关门动作，并做出开门动作。防挤压动作由无杆气缸上压力波开关和闭锁电磁阀与无杆气缸中间风路相联的压力开关共同检测并做出开锁动作。3.1紧急解锁作用过程1、当需要使用紧急解锁作用时，用三角钥匙转动紧急解锁手动开关装置，使微动开关的滚轮落
6、入槽轮的定位浅槽中，并保持可靠的压下微动开关；（系统有电时，报警蜂鸣器持续报警，此时门扇可手动开关门）。 图3 紧急解锁过程示意图2、松开三角钥匙扳手，三角锁芯自动恢复到原来位置。用三角钥匙逆时针旋转，使微动开关的滚轮落入槽轮的定位深槽中，并使微动开关完全。 3、松开（系统有电时，报警蜂鸣器消声）。第4章 塞拉门的故障与分析 MS730CP电控气动塞拉门故障分为塞拉门自动状态检测故障和塞拉门实际使用出现的故障两大类。4.1 塞拉门自动状态检测故障 塞拉门具有自动检测自身故障功能，出现故障的显示方式为指示灯与蜂鸣器提运示。指示灯有脚蹬位置指示灯和状态指示灯两种，蜂鸣器分为紧急解锁报警蜂鸣器和状态
7、检测报警蜂鸣器两种。状态检测与指示1、开/关门，蜂鸣器以短促音提示；2、关门时间超过12秒未压下门关到位开关，蜂鸣器以间断长音报警声提示；3、脚蹬位置指示灯和状态指示灯：表1指示灯状态表故障指示故障原因蜂鸣器1B1(2B1)脚蹬翻板指示灯1HL1(2HL1)门关到位开关脚蹬位置开关报警亮故障故障正常故障报警不亮故障正常4、状态指示灯闪烁：表2指示灯闪烁状态表闪烁次数故障说明故障原因排除方法闪1次外1操作接通时间超过20秒微动开关损坏或微动开关位置不对更换微动开关或重新调整微动开关位置机械装置无法复位，检查钢丝绳和机械装置上的弹簧更换钢丝绳或更换弹簧闪2次内操作接通超过20秒微动开关损坏或微动开
8、关位置不对更换微动开关或重新调整微动开关位置机械装置无法复位，检查机械装置上的弹簧更换弹簧闪3次关门10秒未到98%开关气源不足调整气源有障碍物排除障碍98%开关坏更换98%开关闪4次开门5秒未到98%开关气源不足调整气源98%开关坏更换98%开关闪5次防挤压失效开关门气管接反检查电磁阀与气缸气管压力开关或压力波开关常通将两开关断开分别检查闪6次关门12秒未到“门关到位”开关气源不足调整气源有障碍物排除障碍“门关到位”开关损坏更换“门关到位”开关4.2 塞拉门实际使用中出现的故障及处理方法4.2.1运行状态故障诊断 1、打开电源开关 PLC上的RUN 指示灯不亮，这种现像可能是电源不通，检查输
9、入电源和空气开关QF1。 2、状态指示灯常亮蜂鸣器响，车门不能打开。这种情况下开门电磁阀有可能损坏，首先检查气路气压和机械部分是否能够正常运动；检查PLC输出口Q4（左门）、Q5（右门）应点亮，如果输出口信号灯不亮，请检查输入信号是否正常；如果输出口信号指示灯亮，检查PLC输出口与电磁阀接线是否良好，检查电磁阀动作是否正常。如不正常更换电磁阀 3、有电、有气时用三角钥匙操作内操作装置不能打开和关闭车门。可能是微动开关损坏，首先检查保险锁开关是否打开，若三角钥匙扳下时微动开关没有动作，请重新调整微动开关位置。微动开关有动作，但PLC输入口I2（左门）I3（右门）没有信号输入。表示微动开关损坏，更
10、换微动开关。 4、状态指示灯亮蜂鸣器响，门能开不能关。12秒种后，蜂鸣器报警。这是关门电磁阀损坏，首先检查气路和机械部分是否正常；检查PLC输出口Q6（左门）Q7（右门）应点亮，如果输出口信号指示灯不亮，检查输入信号，如果输出口信号指示灯亮，检查PLC输出口与电磁阀接线是否良好，检查电磁阀动作是否正常。如不正常更换电磁阀。 5、门关到位后自动返回。这是98%位置开关有问题，检查开关位置是否调整好，如未调整好按安装调试说明书的要求调整风98%位置开关位置；如果98%位置开关损坏，检查PLC输入口信号I6（左门）I7（右门），如果在开门状态，门开间隙大于20mm时，仍然有信号输入，表示98%位置开
11、关损坏。更换98%位置开关。 6、门未关到位即自动返回。防挤压压力开关有问题，检查防挤压压力开关设定压力是否太小，重新调整防挤压压力开关；如果防挤压压力开关损坏，检查PLC输入口信号I4（左门）、I5（右门），如果在开门状态，仍然有信号输入，表示防挤压压力开关损坏。更换防挤压压力开关。 7、每次开关门报警蜂鸣器一直响。有可能是防挤压压力开关失效或开关/关门气管接反或压力波开关接的是常闭触点，因为防挤压压力开关损坏后有可能使车门使终关不上，因此在开门状态时就检测是否有防挤压压力开关信号，如果有就认为该防挤压压力开关失效，控制系统将自动屏蔽掉该信号，并在每次开、关门时，提示防挤压压力天关失效，重新
12、调整或更换该开关。 8、所有信号正常，有气压，但车门不能动作。检查手控紧急解锁开关装置是不复位？如果在复位位置，那有可能是手控开关装置上的微动开关损坏，检查手控开关装置上的微动开关常闭触点是不是良好，如损坏更换新品。4.2.2集中控制系统的故障及排除 1、电源钥匙接通，开左侧门按钮、开右侧门按钮不起作用。这是电源不通，设法接通电源。 2、电源接通，揿下开左侧门按钮，某一辆车开右侧门。该辆车二位侧的TW5与TW4反接。 3、某一辆车的对角门同时开，该辆车二位端的TW5与TW4没有反接，将该辆车二位端的TW5与TW4反接。 4、当所有门都关闭，“门未关到位”指示灯亮。门关到位开关或脚蹬位置开关故障
13、，用排除法，此时该车的蜂鸣器会响。若是脚蹬位置开关未到位，则脚蹬位置开关位置指示灯会亮。 5、电源接能，揿下开左侧门按钮，某一辆车以后的所有门开右侧门。该车的集控控制箱的TW5与TW4接反，将集控控制箱的TW5与TW4反接。 6、当有任意一扇门打开，“门未关到位”指示灯不亮。检查指示灯是否完好，如果没有问题，就是“门关到位”开关故障，检查该门的“门关到位”开关。4.2.3运用中的塞拉门实际出现的故障与检修 1、翻转脚蹬机构的故障与维修：在运用中，翻转脚蹬会出现翻转作用不良，出现这种情况时首先检查是否为翻转装置润滑不良，如润滑不良请对其进行润滑。如果不是润滑不良，检查是否是脚蹬端啮紧固螺栓松脱，
14、使脚蹬处放下状态，并紧固螺栓。如果以上两种现像都没有，但翻转脚蹬还是作用不良的话，请调整气缸的上、下位置，使脚蹬翻板无论收起还是放平时，气缸活塞与上下端盖均有一段距离。 2、保险锁（隔离锁）的故障与维修：气动关门后，检查长插销是否很容易插入锁挡斜楔，并有最小5.5mm的覆盖（搭接）（如图4）。否则，通过增、减垫片来调整。反转三角钥匙，使锁复位。关掉气源，试通过旋转三角钥匙再一次锁住。若轻轻将门将门扇推向门框，应可将门锁住，否则，重新调整。检查锁挡上微动开关的位置，确保保险锁正常锁闭时，长插销能有效地压下微动开关。图4 保险锁3、门锁的调整：关门并对门气缸和门锁机构的闭锁缸供气（见图5）。检查锁
15、是否在第二啮合处锁住，并且是否有1mm左右的倒转量。当倒转量大于2mm增加垫片；当倒转量小于1mm减少垫片（见图5）手动关门，检查在第二啮合处锁住时，有无倒转量（见图5）安装并调整锁舌，将锁舌先装入锁体内，并预装两片调整垫片，轻拧螺钉。气动关门，将锁舌移向滚轮，保证二者之间无间隙，并使之固定（见图5）。装好锁舌后，切断气源，手动开、关门。检查门是否在第二啮合处被楔紧，若没有，用锁舌调整垫片调整锁舌。（见图5）。在调整过程中，按图5所示确定锁舌的高度位置。图5 门锁调整 4、门扇运行状态有问题时；给门系统供气，门扇上的框架方档密封条与门框橡胶密封条的齿形应在门外侧贴合（见图6）。若因门框制造和安
16、装误差不能贴合，可通过调整上、下滑道弯曲部的前后位置来校正（见图6）注意：门扇外侧表面必须与车体外侧表面平齐。 图6 门扇运行状态底部撞块的调整：将门打开，直到上部缓冲头触及门框。检查底部下支架23部件和底部橡胶挡块之间的距离约为2-3mm，可通过旋转橡胶挡块来调整，调整结束加螺纹锁固胶用螺母锁紧固定（见图6）。5、当出现关门后自动打开时说明98%开关与“门关到位”开关有问题。98%位置开关安装在无杆气缸上。当关闭到全行程的98%的位置时，发出信号，此信号用来屏蔽防挤压压力开关信号。因此在门关闭到全行程的98%位置以后，没有防挤压功能。接线方式如图15-8所示。它的位置调整方法是：手推动门板使
17、门板边缘离门框胶条约15mm处。移动98%开关直至开关上的信号灯亮，旋紧开关上的小螺钉。图7 接线图 “门关到位”开关采用行和开关，一常开一常闭触点。“门关到位”开关安装在门锁锁体上部塑料防护罩内，调整时取下塑料防护罩，关上车门，使开关处于完全松开状。 6、脚蹬翻板指示灯不亮而脚蹬却已落下说明脚蹬位置开关有问题。脚蹬位置开关采用微动开关，用于检测脚蹬位置。压下此开关，脚蹬位置指示灯熄灭，表示脚蹬已收起。调整此开关时，应注意脚蹬翻板收起时，微动开关应可靠压下；脚蹬翻板落下，微动开关应处于自然状态。接线如图7所示。第5章 改进设计5.1 材料的优化为了满足列车高速运行的需要，国外普遍采用塞拉门结构
18、(图8)。密封形式一般采用两种充气密封(图8)和多唇密封，据报道，法国的TGV高速列车采用的充气密封式塞拉门能够满足300km/h的运行要求。由于充气密封自动门系统可以自动补偿门扇与车体门框之间的不均匀间隙，因而对车体制造精度和设计刚度可以不做过分要求，车辆制造成本得以控制，维修费用也会相应减少，从而给车辆制造厂商和车辆运用部门带来直接的经济效益。因此，这种充气密封自动门系统是高速列车和高原列车的首选装。图8 层合板结构示意图1.复合材料是两种或两种以上不同性能的材料组成的多相材料，其组分材料虽然彼此作为一个整体，但是在交界面处可以将它们物理地区分出来。概括地说，复合材料是由两个或者两个以上独
19、立的物理相组成的固体材料。通常称复合材料中的连续相为材基体材料。，称不连续相为。増强材科。复合材料按增强材料的几何特征可分为纤维复合材料、粒子复合材料，薄片复合材料。按基体材料可分为塑料基复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等、复合材料是两种或两种以上不同性能的材料组成的多相材料，其组分材料虽然彼此作为一个整体，但是在交界面处可以将它们物理地区分出来。概括地说，复合材料是由两个或者两个以上独立的物理相组成的固体材料。通常称复合材料中的连续相为材基体材料称不连续相为。2、层合板是最简单的层状复合材料，它是由不同方向配置的单向板迭合构成的。层合板中各单向板的顺序由下向上编号，层合板的标记用由下
20、向上依次写出的各单向板相对于参考坐标轴的夹角表示。按照各单向板相对于中面的排列位置，层合板可有如下几种形式图9 复合材料示意图5.2 结构的优化塞拉门的重要特点是门板采用铝蜂窝层合板结构，属于一种复合材料结构。随着复合材料的发展和铁路运输速度的不断提高，原先应用于航天航空工业的复合材料大量应用于机车制造。本文关于塞拉门的工程分析涉及到大量复合材料知识，为此本章对复合材料的一般概念、复合材料力学和材料的失效及强度准则等做简要介绍。图10 塞拉门的结构 CRH380BL型动车组的边门采用单扇、密封的电动塞拉门，水平向外打开。全列共有52扇门，其中头车、VIP车和一等车两侧各设置一扇门，餐车没有门，
21、其余车辆两侧各设置两扇门。该塞拉门主要由门扇、驱动装置、设备安装架、操作面板、站台补偿器以及门控器等组成结构如图10所示。5.3 故障检修的优化 自只高速动车组开行以来，塞拉门故障频频发生。结合动车组运用的故障统计，针对三类最为典型故障一开门阻力过大、防挤压胶条故障及站台补偿器故障进行分析。 开门时，门控器接收到开门信号后，控制辅助气动锁、主锁解锁，门扇向外流出，由直流电机驱动向开门方向运动。开门过程中，门校器实时监控电机的电流值，防止电机过流烧损或其他部件卡住而电机持续工作导致损坏，当电机电流増大到超过最大允许电流，门控器起保护控制电机停止动作触发故障。影响开门阻力大小的因素主要有以下两点着
22、封胶条的润滑状态不良，开门时胶条与门框摩擦力过大。5.3.1 注重关键部件的清洁、润滑 重点对塞拉门的设备架、站台补偿器、防挤压胶条等关键部位进行清洁，确认设备架表面无明显污物、设备架底部与站台补偿器中间区域无杂物、站台补偿器翻板缝隙间无异物、防挤压胶条无严重脏污。重点对塞拉门的驱动丝杠、导轨、机械锁、防挤压胶条、站台补偿器等关键部件进行润滑，润滑完成后需及时防护，避免异物污染润滑部位，以保证润滑作业的质量。5.3.2 合理安排检修周期合理安排塞拉门各部件的检修周期，制定详细的检修计划。一、二级修中，主要对门扇、门框、防挤压胶条以及站台补偿器进行外观检查、清洁和维护，尤其是站合补偿器踏板附近，
23、确认外观状态良好、无杂物I集控全车塞拉门动作确认。5.3.3后续检修建议 动车组在运营过程中，塞拉门故障无法避免，只能通过在运用与检修中加强塞拉门的检脊和维护，尽可能地降低故障率。结合以上典型故障分析和改进措施，针对如何降低塞拉门故障率的问题，提出以下四点建议。 建立完善的塞拉门故障库，由专人对运用中发生的塞拉门故障进行整理、收录，并定期开展故障数据分析、归类，及时主动地掌握各类故障发生的规律，合理调整相关部件的检修周期。对故障库中的故障数据进行分析，列出易发多发的重点故障，并定期进行集中化査，提前发现潜在的塞拉门故障，尽可能地降低动车组在正线运行时暴发故障的发生率。针对塞拉门易发多发的重点故
24、障，将故障率较高的部件作为菔点检修项目，提高塞拉门的检修作业质量。在检修过程中，对于发现的任何异常问题都要做到闭环处理，防止因检修不力造成更严重的故障。加强对动车组机械师进行塞拉门结构及原理的理论培训，并通过模拟运行中可能出现的故障进行实作演练，提高检修与应急处置的相关业务技能水平。5.4 改进展望 高速铁路是铁路运输的重要发展方向，高速机车作为高速行车的核心，空气动力学作用是必需考虑的问题、作为车辆重要装备的车门，为了商足更高的气密性、可控制性和可靠性要求，采用复合材料塞拉门结构是被实践证明取得良好效果的解决方法。目前大多数国内车门制造厂商还停留在直接利用国外图纸进行生产的阶段，尚未形成独立
25、的设计和研发能力，本课题采用对高速列车塞拉门进行的结构分析和设计优化，积累了一定的设计优化经验，取得了大量阶段性的结论和认识，其中部分工作和结论在国内车门制造厂商和研究课题中尚未发现先例。本文所作工作和得出的结论主要包括。 1、总结了塞拉门结构的力学特点，认为复合材料塞拉门属于板梁结构，主要承力部件为型材骨架，蜂窝层合板具有很高的比刚度，整个结构的变形程度取决于骨架的刚度和布置。2、制定了复合材料塞拉门的模型建立方案，采用材料等效和截面等效的方法，极大地减小了计算规模和模型建立难度，有限元模型结点可控制在10000个之内，计算时间控制在几小时之内。3、对塞拉门工程分析中的约束和边界条件进行了探
26、讨，认为四个锁点处和携门架与门板连接处在受力时是固定的，可作为分析时的约束位置。4.总结归纳了各种交会压力波曲线，建立了简化的塞拉门极限载荷，认为列车交会时塞拉门的极限工况为正压不大于3900Pa，负压不大于5500Pa，两者间隔时间不少于0.2秒。 5、建立了塞拉门综合实验台，进行了多项塞拉门实验，利用实验验证了分析方案的正确性，除个别点外实验值与分析值不误差大于30%。 6、认为塞拉门锁点的布置、峰R层的性能和厚度在很大程度上影响整个车门的变形，是优化设计变量的重要组成部分。在本文的优化设计举例中，只通过改变锁点位置，最大变形量就减小了25%左右。参 考 文 献1吴海超.车辆运用与管理M.
27、北京:中国铁道出版社.2013.2袁清武.货车结构与检修M.北京：中国铁道出版社.2013.3袁清武.车辆构造与检修M.北京：中国铁道出版社.2014.4张曙光.高速列车设计方法研究M.北京：中国铁道出版社.2015.5蔡紹先.铁道车辆检修工艺及其管理M.北京：中国铁道出版社.2014.6宋顺宝，钱文博.客车车辆结构与检修M.北京：中国铁道出版社.2015.7鄢桂珍，宋正飞.铁路客车用自动塞拉门M.青岛：四方机车车辆厂.2011.8杨鲁会，罗芝华.车辆车体与车端链接装置M.北京：中国铁道出版设.2014.9宋昌林，李治.MS730CP电控气动塞拉门使用说明书M.徐州：江苏康尼机电新技术公司.2
28、015.10钱立新.MS730CP电控气动塞拉门安装调试说明书M.徐州：江苏康尼机电新术公司.2014.总 结 铁路用客车电控气动塞拉门是一种设计先进，功能全面，维修简单，使用方便的值得大规模推广用于铁路运输旅客列车上的门种，在实际使用中解放了广大列车员对列车门的频繁操作，节省了时间和精力。在日常维修中也发挥了结构简单，方便维修的特点。做为一个在车辆段专职保养修理塞拉门的工作人员来说，塞拉门是一种非常适合用于先进列车车箱上的一种门类。现在此种类门已经安装在高速铁路客车和谐号上，这就更证明了它的先进性和易维修性。祝愿我们的铁路客车能够越来越先进，铁路的发展如同们的和谐号一样行驶在高速发展之路。历
29、时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师周志辉老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢! 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正!
