引言

當軌道車輛運行速度較高時,在車輛進出隧道或車輛交會時會產(chǎn)生較大的壓力波動,如果車輛沒有良好的密封性,該波動就會對人耳產(chǎn)生沖擊,使乘客不適,影響乘坐舒適性體驗。車門作為連接車廂內外的通道,其密封性在很大程度上影響著車體的密封性。當前隨著車輛速度的不斷提升,車門系統(tǒng)的氣密性也越來越受關注。

城市軌道列車一般采用電動雙開塞拉門系統(tǒng),傳統(tǒng)的車門鎖閉模式已無法滿足氣密性要求。為解決此問題,最新的方案參考高速動車組塞拉門,在門扇后部布置氣動鎖閉裝置,向門扇施加壓緊力。實際應用中發(fā)現(xiàn),車門氣動鎖閉過程中產(chǎn)生的噪聲較大,嚴重影響乘客舒適度。本文針對塞拉門氣動鎖閉噪聲較大的問題,分析噪聲來源,制訂針對性優(yōu)化方案并進行改進效果驗證。

1氣動鎖閉裝置布置方案及工作原理

1.1氣動鎖閉裝置的布置方案

塞拉門系統(tǒng)方案如圖1所示,其中氣動鎖閉裝置布置在車門兩側。當車門關閉后,兩側氣動鎖閉裝置同時向車門中心方向施加壓緊動作,使門扇密封膠條緊貼門框,實現(xiàn)車門氣密。

1.2氣動鎖閉裝置的工作原理

氣動鎖閉裝置結構如圖2所示,主要由鎖體、氣缸、鎖舌、承載軸、內擺臂、止動軸、復位彈簧等組成。

氣動鎖閉裝置鎖閉過程如圖3所示,具體如下:

(1)車門關閉到位后,門控器控制電磁閥得電,鎖閉氣缸的氣缸桿伸出并推動承載軸轉動,進而帶動鎖舌壓緊門扇鎖扣。鎖閉到位后限位開關觸發(fā)。

1一驅動機構:2一門扇:3一氣動鎖閉裝置:4一平衡輪組件:

5一下檔銷:6一鎖鉤組件:7一門框壓條。

圖1塞拉門系統(tǒng)方案示意圖

1一鎖體:2一氣缸:3一承載軸:4一內擺臂:5一止動軸:6一鎖舌:

7一復位彈簧。

圖2氣動鎖閉裝置結構示意圖

1一鎖體:2一鎖舌:3一內擺臂:4一氣缸:5一承載軸:6一門扇鎖扣。

圖3氣動鎖閉裝置鎖閉過程示意圖

(2)收到開門指令后,門控器控制電磁閥失電,鎖閉氣缸的氣缸桿自動收回。承載軸和鎖舌在復位彈簧和鎖舌扭簧的作用下自動復位,與門扇鎖扣脫離接觸,實現(xiàn)解鎖動作。

實際應用中發(fā)現(xiàn),車門鎖閉噪聲過大,經(jīng)實測噪聲值達到75dB左右,嚴重影響乘客舒適度,因此降低車門鎖閉噪聲勢在必行。

2鎖閉噪聲來源分析及優(yōu)化方案

2.1噪聲來源

鎖閉噪聲的直接來源是鎖閉動作過程中相互運動零件之間的沖擊,從氣動鎖閉裝置的結構及工作原理出發(fā),分析得出噪聲主要來源于兩個位置:

(1)內擺臂和止動軸之間的撞擊。內擺臂和止動軸均為金屬材質,其中內擺臂由氣缸驅動,旋轉帶動鎖舌壓緊門扇:止動軸固定于鎖體上,提供鎖閉終止位置的限位。在鎖閉動作過程中,內擺臂快速旋轉并最終撞擊止動軸,產(chǎn)生較大噪聲。

(2)鎖舌和門扇鎖扣之間的撞擊。鎖舌與門扇鎖扣均為金屬材質,在鎖閉過程中,鎖舌快速旋轉撞擊門扇鎖扣,產(chǎn)生較大噪聲。

2.2降噪方案

基于以上分析,制訂針對性降噪方案如下:

(1)在氣動鎖閉裝置的動作末段降低內擺臂與止動軸之間的運動沖擊。具體實施方案是在鎖體上增加緩沖頭,在鎖閉末段緩沖頭上的橡膠墊會先與內擺臂接觸,起到運動緩沖作用:當緩沖頭上的橡膠墊產(chǎn)生一定壓縮量(約1mm)后,內擺臂才與止動軸接觸,此時兩者之間的沖擊相比之前會有顯著降低,如圖4所示。

1一鎖體:2一內擺臂:3一鎖舌:4一緩沖頭:5一止動軸。

圖4鎖閉末段增加緩沖頭示意圖

(2)降低鎖舌與門扇鎖扣之間的運動沖擊。具體實施方案是在氣動鎖閉裝置氣缸的前端增加單向節(jié)流閥,通過調節(jié)進入氣缸的氣體流量控制氣缸桿的伸出速度,進而降低內擺臂和鎖舌的轉動速度,最終減小鎖舌對門扇鎖扣的沖擊。同時,因節(jié)流閥僅起到調節(jié)流量的作用,不會降低氣源壓力,因此不會對鎖閉裝置的鎖閉力產(chǎn)生影響。改進后的氣路原理圖如圖5所示。

圖5氣路原理圖(鎖閉氣缸前端增加節(jié)流閥)

3改進效果驗證

3.1驗證策劃

3.1.1試驗條件

(1)測試地點:已安裝塞拉門系統(tǒng)的車廂內部:

(2)背景噪聲:小于50dB:

(3)測試儀器:手持式聲級計:

(4)采集位置:門口中心區(qū)域、車寬方向距離門板內側表面300mm、高度方向距離地板面1200mm,如圖6所示。

圖6數(shù)據(jù)采集位置示意圖

3.1.2試驗對象

(1)優(yōu)化前氣動鎖閉裝置:不帶緩沖頭和單向節(jié)流閥:

(2)優(yōu)化后氣動鎖閉裝置:在優(yōu)化前方案基礎上增加了緩沖頭和單向節(jié)流閥,如圖7所示。

圖7優(yōu)化后氣動鎖閉裝置

3.1.3試驗步驟

(1)將優(yōu)化前裝置安裝在塞拉門系統(tǒng)上,在上文所述試驗條件下對鎖閉裝置進行通氣動作,檢測鎖閉門扇過程中的噪聲值:

(2)在氣動鎖閉裝置上實施優(yōu)化方案,增加節(jié)流閥和緩沖頭,并通過節(jié)流閥調節(jié)鎖閉氣缸的進氣流量,確保鎖閉動作在2~3s內完成:

(3)再次進行通氣動作,檢測優(yōu)化后鎖閉裝置在鎖閉過程中的噪聲值:

(4)對每套門測量3次,取平均值,累計檢測10套塞拉門系統(tǒng),記錄檢測數(shù)據(jù)。

3.2驗證數(shù)據(jù)

現(xiàn)車驗證后的數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

3.3試驗小結

通過試驗數(shù)據(jù)可以看出,采用了優(yōu)化方案后,氣動鎖閉裝置的動作噪聲相比改進前降低了9.75dB,說明改進方案降噪效果顯著。同時,因鎖閉氣缸內的壓力并未降低,氣動鎖閉裝置的輸出力相比改進前也沒有降低,能夠確保車門鎖閉安全和可靠密封。

4結語

可靠的車門鎖閉裝置是實現(xiàn)車門密封的基本保證,而氣動鎖閉裝置的動作噪聲值也直接影響著乘客的舒適性。本文針對塞拉門系統(tǒng)應用中實際出現(xiàn)的氣動鎖閉噪聲較大的問題,通過明晰氣動鎖閉裝置的工作原理和噪聲來源,制訂了針對性的降噪方案,并通過策劃現(xiàn)車試驗證明了改進方案的有效性,也為后續(xù)類似裝置動作噪聲問題的優(yōu)化改進提供了參考。