地铁车辆客室塞拉门运动仿真及安装工艺分析

摘要

城市轨道交通都是以快速、大量输送旅客为宗旨，因而作为旅客上下车通道的客室车门，在车辆的运营中扮演着重要的角色。塞拉门系统因其突出的综合性能，在地铁车辆上得到了大量应用，但它同时也具有结构复杂，安装困难，开关门性能较差等不足，因此未能得到普遍使用。并且由于地铁车辆生产在国内起步较晚，对地铁车辆的客室车门系统等非主要部件的理论分析不足，特别是针对塞拉门的理论研究尚属空白。为此，本文对现有地铁车辆客室塞拉门的力学性能和安装工艺等进行了较为详细的理论分析和探讨。
　　本文根据现有地铁车辆塞拉门的安装工艺并结合尺寸链相关知识，分析车门调试过程中对车门的安装影响比较大的关键尺寸及其误差范围。通过计算得出当车门门扇的尺寸误差控制在1.5mm时，要求滑道的尺寸误差、下摆臂的尺寸差理论上均应控制在0.5mm以内。然后根据这些尺寸要求在满足淋雨试验要求的前提下对车门安装工艺提出了几点改进意见。
　　本文采用三维建模软件Pro/E建立了地铁车辆客室塞拉门系统的三维实体模型。在Pro/E中完成零件设计后，根据要求对组成零件进行装配和干涉检验，并采用相应的应对手段排除零件间的干涉，保证装配的正确性和精度。模型建好后采用直接导入的方法将其导入ADAMS软件。
　　根据地铁车辆车门的结构及运动特点，建立车门系统运动学方程，在理论上获得车门的位移、速度和加速度之间的关系。然后利用ADAMS软件的分析功能，对地铁车辆车门系统进行运动学分析，得到的仿真结果与理论分析基本一致，进而证明了利用Pro/E与ADAMS软件建立的地铁车门系统的模型的正确合理性。
　　车门在运动过程中其相对运动的机械零部件之间不可避免地存在阻力，但是由于涉及的零部件较多，通过建立力学方程进行推导计算将会非常困难，故本文利用ADAMS对车门受力进行仿真分析。当车门受到的摩擦力发生变化时一般对车门的开关门性能影响不大，但是车门的运动轨迹发生变化时对车门的关门性能影响较大。当塞拉角度误差大于3°时，车门的受力会超出要求的安全值，造成车门误开。本文通过建立密封橡胶的力学模型，分析不同变形量的橡胶密封条对车门的关门性能的影响得知车门互指胶条的尺寸最为重要，其误差应尽可能为零；车门门扇外摆的最优安装尺寸范围是54mm～56mm。
　　研究结果表明，本文所采用的研究方法为车门的安装工艺的优化和改进提供了更为充分的理论依据。