轨道列车双开塞拉门锁闭噪声问题的改进优化

引言

当轨道车辆运行速度较高时,在车辆进出隧道或车辆交会时会产生较大的压力波动,如果车辆没有良好的密封性,该波动就会对人耳产生冲击,使乘客不适,影响乘坐舒适性体验。车门作为连接车厢内外的通道,其密封性在很大程度上影响着车体的密封性。当前随着车辆速度的不断提升,车门系统的气密性也越来越受关注。

城市轨道列车一般采用电动双开塞拉门系统,传统的车门锁闭模式已无法满足气密性要求。为解决此问题,最新的方案参考高速动车组塞拉门,在门扇后部布置气动锁闭装置,向门扇施加压紧力。实际应用中发现,车门气动锁闭过程中产生的噪声较大,严重影响乘客舒适度。本文针对塞拉门气动锁闭噪声较大的问题,分析噪声来源,制订针对性优化方案并进行改进效果验证。

1气动锁闭装置布置方案及工作原理

1.1气动锁闭装置的布置方案

塞拉门系统方案如图1所示,其中气动锁闭装置布置在车门两侧。当车门关闭后,两侧气动锁闭装置同时向车门中心方向施加压紧动作,使门扇密封胶条紧贴门框,实现车门气密。

1.2气动锁闭装置的工作原理

气动锁闭装置结构如图2所示,主要由锁体、气缸、锁舌、承载轴、内摆臂、止动轴、复位弹簧等组成。

气动锁闭装置锁闭过程如图3所示,具体如下:

(1)车门关闭到位后,门控器控制电磁阀得电,锁闭气缸的气缸杆伸出并推动承载轴转动,进而带动锁舌压紧门扇锁扣。锁闭到位后限位开关触发。

1一驱动机构:2一门扇:3一气动锁闭装置:4一平衡轮组件:

5一下档销:6一锁钩组件:7一门框压条。

图1塞拉门系统方案示意图

1一锁体:2一气缸:3一承载轴:4一内摆臂:5一止动轴:6一锁舌:

7一复位弹簧。

图2气动锁闭装置结构示意图

1一锁体:2一锁舌:3一内摆臂:4一气缸:5一承载轴:6一门扇锁扣。

图3气动锁闭装置锁闭过程示意图

(2)收到开门指令后,门控器控制电磁阀失电,锁闭气缸的气缸杆自动收回。承载轴和锁舌在复位弹簧和锁舌扭簧的作用下自动复位,与门扇锁扣脱离接触,实现解锁动作。

实际应用中发现,车门锁闭噪声过大,经实测噪声值达到75dB左右,严重影响乘客舒适度,因此降低车门锁闭噪声势在必行。

2锁闭噪声来源分析及优化方案

2.1噪声来源

锁闭噪声的直接来源是锁闭动作过程中相互运动零件之间的冲击,从气动锁闭装置的结构及工作原理出发,分析得出噪声主要来源于两个位置:

(1)内摆臂和止动轴之间的撞击。内摆臂和止动轴均为金属材质,其中内摆臂由气缸驱动,旋转带动锁舌压紧门扇:止动轴固定于锁体上,提供锁闭终止位置的限位。在锁闭动作过程中,内摆臂快速旋转并最终撞击止动轴,产生较大噪声。

(2)锁舌和门扇锁扣之间的撞击。锁舌与门扇锁扣均为金属材质,在锁闭过程中,锁舌快速旋转撞击门扇锁扣,产生较大噪声。

2.2降噪方案

基于以上分析,制订针对性降噪方案如下:

(1)在气动锁闭装置的动作末段降低内摆臂与止动轴之间的运动冲击。具体实施方案是在锁体上增加缓冲头,在锁闭末段缓冲头上的橡胶垫会先与内摆臂接触,起到运动缓冲作用:当缓冲头上的橡胶垫产生一定压缩量(约1mm)后,内摆臂才与止动轴接触,此时两者之间的冲击相比之前会有显著降低,如图4所示。

1一锁体:2一内摆臂:3一锁舌:4一缓冲头:5一止动轴。

图4锁闭末段增加缓冲头示意图

(2)降低锁舌与门扇锁扣之间的运动冲击。具体实施方案是在气动锁闭装置气缸的前端增加单向节流阀,通过调节进入气缸的气体流量控制气缸杆的伸出速度,进而降低内摆臂和锁舌的转动速度,最终减小锁舌对门扇锁扣的冲击。同时,因节流阀仅起到调节流量的作用,不会降低气源压力,因此不会对锁闭装置的锁闭力产生影响。改进后的气路原理图如图5所示。

图5气路原理图(锁闭气缸前端增加节流阀)

3改进效果验证

3.1验证策划

3.1.1试验条件

(1)测试地点:已安装塞拉门系统的车厢内部:

(2)背景噪声:小于50dB:

(3)测试仪器:手持式声级计:

(4)采集位置:门口中心区域、车宽方向距离门板内侧表面300mm、高度方向距离地板面1200mm,如图6所示。

图6数据采集位置示意图

3.1.2试验对象

(1)优化前气动锁闭装置:不带缓冲头和单向节流阀:

(2)优化后气动锁闭装置:在优化前方案基础上增加了缓冲头和单向节流阀,如图7所示。

图7优化后气动锁闭装置

3.1.3试验步骤

(1)将优化前装置安装在塞拉门系统上,在上文所述试验条件下对锁闭装置进行通气动作,检测锁闭门扇过程中的噪声值:

(2)在气动锁闭装置上实施优化方案,增加节流阀和缓冲头,并通过节流阀调节锁闭气缸的进气流量,确保锁闭动作在2~3s内完成:

(3)再次进行通气动作,检测优化后锁闭装置在锁闭过程中的噪声值:

(4)对每套门测量3次,取平均值,累计检测10套塞拉门系统,记录检测数据。

3.2验证数据

现车验证后的数据记录如表1所示。

3.3试验小结

通过试验数据可以看出,采用了优化方案后,气动锁闭装置的动作噪声相比改进前降低了9.75dB,说明改进方案降噪效果显著。同时,因锁闭气缸内的压力并未降低,气动锁闭装置的输出力相比改进前也没有降低,能够确保车门锁闭安全和可靠密封。

4结语

可靠的车门锁闭装置是实现车门密封的基本保证,而气动锁闭装置的动作噪声值也直接影响着乘客的舒适性。本文针对塞拉门系统应用中实际出现的气动锁闭噪声较大的问题,通过明晰气动锁闭装置的工作原理和噪声来源,制订了针对性的降噪方案,并通过策划现车试验证明了改进方案的有效性,也为后续类似装置动作噪声问题的优化改进提供了参考。