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軌道交通“第一門”如何筑成

來源:生活匯 時間:2019年06月25日

  軌道交通“第一門”如何筑成

軌道交通“第一門”如何筑成

  “復興號”列車生產線 視覺中國

  如今,乘坐高鐵已成為很多人出行的首選。城市軌道和高速鐵路的快速發展,迫切需要車輛及其關鍵部件的自主國產化,而車門就是其中的關鍵部件之一。

  在近期舉行的江蘇省科學技術獎勵大會上,南京康尼機電股份有限公司(以下簡稱康尼公司)與南京工程學院合作的項目“高速列車門系統關鍵技術研發及應用”,摘得江蘇省科學技術一等獎。

  目前,“復興號”列車上的門,80%以上都是他們合作研發的。從“地鐵第一門”到“高鐵第一門”,“康尼門”在軌道車門全球市場占有率已達32%,連續3年穩居全球第一。

  一點創新改變地鐵車門頑疾

  長期以來,城市軌道交通車門作為重要部件一直依靠進口。此前,國外公司利用幾十年的技術壁壘在車門系統領域申請了近700項專利,構建了密不透風的專利保護池,憑借技術壟斷帶來市場壟斷。

  而國內城軌車輛經常處于滿負荷運行狀態,通常情況下,車門的故障要占到車輛運行故障的30%左右,車門的嚴重故障會導致列車停運甚至危及乘客安全。

  列車門又被稱為塞拉門,主要是因為這種車門具有塞和拉兩種動作。即門關閉時是由車內或車外塞入車門口處,使之關閉、密封;門開啟時,當門移開門口一定距離后,能延車體內側或外側滑動。

  而塞拉門“關門難”一直是列車門急需攻克的難題。普通的移門(門扇連接滑輪并在固定軌道上可移動的門)易安裝,即使乘客比較擁擠時仍能保證障礙檢測常態化。但塞拉門不一樣,當車廂內乘客擁擠時,塞拉門在關閉到接近zuì后一段距離時,門板同時要向車廂內移動,并對人體產生擠壓力,門板受到乘客人體阻力反作用過大,會使自動門檢測系統的障礙檢測起作用,使關門動作不能及時實現。

  為此康尼公司研發人員開發了一種兼有移門與塞拉門優點的新型微動塞拉門,通過減小塞拉門的塞拉距離,大大減少車輛中擁擠乘客作用在門板上的人體阻力;改變了關門過程的受力狀態,將塞拉導角減少。

  軌道交通門系統涉及技術較多,除了塞拉門難題,康尼門系統曾經還在上海地鐵車輛實車試驗zhōng chū現開閉不靈敏問題,項目總包方西門子公司要求康尼在3個月內解決,否則改用其他企業產品。要么“關”上地鐵門,要么賣掉企業關門。這是一次被“bī”出來的超越式創新。

  在當時,康尼機電總工程師史翔聯想到,和千斤頂的原理相似,地鐵車門的開合也是利用螺桿旋轉帶動與門鏈接的螺母移動實現的,只不過螺桿的螺距大,不能實現自鎖閉而已。如果在門關閉的位置將螺桿螺距變小,就能像千斤頂一樣“鎖死門”。zuì終,這項“無鎖而閉”的發明專利成為現今城軌門鎖國際主流技術,形成了對國外企業的反向專利制約。

  如今,已有20多萬套康尼地鐵車門安裝在北京、上海、廣州、南京等國內近百條地鐵線路上,真正實現了中國地鐵車門系統的自主國產化。

  攻克高鐵車門“三高一無”

  “2007年,高鐵‘和諧號’開通,但高速車門的核心技術和市場也完全由國外企業壟斷,車門全部依靠進口。”史翔對十多年前的境況還記憶猶新。

  “研發高鐵列車的車門有四大難點——簡稱‘三高一無’。”史翔告訴記者,“三高”是指高氣動載荷、高寒和強風沙、高強度電磁干擾,“一無”則表示時速高達350公里的車門的設計理論、試驗評價體系及標準在全世界根本還是一片空白。研發tuán隊長達十多年的技術攻關,高速車門系統的四大難點被一一破解。

  據史翔介紹,列車在高速運行中,帶來的高氣動載荷,會引起車門的密封失效和車門脫落。對此他們發明了具有新型運動機構和密封技術的車門,利用車體約束平衡氣動載荷,實現車門復合運動,既防止了車門外脫、又強化了車門的安全性和氣密性。這一車門的隔音性高,車內噪音更低,壓力波動對耳膜的影響更小,乘坐舒適性顯著提高。

  而到冬季,北方-40℃的高寒和西部地區的強風沙,可能會造成車門凍住打不開、潤滑油脂失效以及車門運動磨損的加劇。“我們巧妙地利用‘石墨’這一材料的潤滑功能,發明了具有固體自潤滑的自適應滾動螺旋傳動與變導程鎖閉裝置,實現了傳動與鎖閉一體化,解決了高寒造成車門運動阻滯、強風沙導致細沙進入車門系統引起磨損加劇的難題,提高了高鐵車門的可靠性和適應性。”史翔表示。

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