CN220104344U - 一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，所述装置包括门架、双滑块单轴驱动器、单滑块单轴驱动器、双直线导轨模块、位移传感器及限制器模块、受力测量模块与移动底座；所述门架固定双直线导轨模块；所述单滑块单轴驱动器通过滑轨与双直线导轨模块连接，并在双直线导轨模块上左右自由移动；所述双滑块单轴驱动器与单滑块单轴驱动器连接，单滑块单轴驱动器通过电机带动双滑块单轴驱动器上下移动。

Description

一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置

技术领域

本实用新型涉及车门夹紧力测试技术领域，尤其涉及一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置。

背景技术

随着城市轨道交通产业的高速发展，高铁动车、地铁车辆、轻轨机车越来越多，其电动车门的使用日益广泛。伴随着高速运送乘客的同时，行车安全压力也日益增加，站台作为乘客集中上下车重点区域，为减少人车冲突，安全屏蔽门也大量安装到站台上，在提高运力并大幅降低人车冲突安全风险的同时，却伴随车门夹人夹物事故的频发，如何降低车门、安全门夹人夹物事件的发生，避免发生夹人夹物的风险自然而然成为当今研究的重要课题。其中，机车车门和安全屏蔽门的整体安全性也受到普遍关注。

自动车门控制原理如下，列车的开门控制时EDCU单元为保证安全，对列车开门实行了零速保护，简单的描述：列车车门要正常打开时须同时具备两个条件：列车的实际速度为零；有开门指令。在EDCU(电子门控单元)同时收到这两个信号后，将开门指令发出给车门电机，将对应车门的两个门页运动至打开状态。其主要功能如下：

1.开/关门

整个门系统的运动是由电子门控单元来控制，电机通过传动系统驱动丝杆，丝杆上的螺母(螺母通过铰链与门页相连)驱动门页运动，从而实现开关车门；同时，丝杆/螺母机构保证同一车门两个门页的同步性。

通常开关门是通过安装在司机室内开关门控制面板上的开关门按钮来实现的，开关门控制面板安装在司机室内，司机室内每侧设一套，分为列车的左右侧开关门控制面板，分别控制列车左右两侧车门的开门、关门，每侧都有单独的电路。当司机用主控钥匙激活司机台时，开关门控制面板上的开关门按钮得电。当所有车门被关闭且锁闭良好时，两侧的关门按钮指示灯点亮、且所有关门指示灯点亮；如果有任意一侧的任意一个车门没有关闭且锁闭良好的时候，相应侧的关门按钮指示灯将无法点亮、且所有关门指示灯也不会亮；两侧的关门按钮指示灯和所有关门指示灯显示当下列车车门的状态，方便司机能及时准确确认车门是否正常。

在通常的操作中，开门可以由ATP自动实现(列车以ATO进站，门模式选择开关2S11在自动开门位)。当列车停车且停在站台的正确位置时，ATP子系统才能给出车门使能信号，车门可以实现自动开门。但在URM模式下，列车将一直有车门使能信号，但列车不能实现自动开门功能，只能通过操作司机室的开门按钮来实现开门。无论在任何情况下，车门使能与牵引控制单元的零速信号互锁。

当司机按下关门按钮后(主控钥匙激活司机操纵台后关门按钮有效)，关门信号通过列车线向EDCU发出，每个车门的EDCU收到关门信号后将控制电机驱动丝杆，从而使门页关闭且锁闭到位。

单个车门的开关还可以通过乘务员钥匙开关来实现，在每辆车上的二位端的两个车门内外侧都安装有乘务员钥匙开关。当车门关闭锁到位且蓄电池电源可用时，可使用专用钥匙操作乘务员钥匙开关来进出车辆。乘务员钥匙开关有三个档位，即“开”、“断”和“关”。只有当开关处于“断”位置时，钥匙才可以插入和拔出；当开关处于“开”位时将导致对应车门被解锁并部分打开，同时可以手动全部打开该车门；当开关处于“关”位时，对应车门将自动关闭且锁闭或可以完成手动关闭且锁闭，列车安全回路将重新形成；将钥匙重新设定在“断”位不会影响对应车门的状态。

2.“零速”保护

列车速度为“0”时，得到“零速”信号后才能实现车门开、关的控制功能。当列车速度大于5km/h时，仍然开启的车门将自动关闭。

3.安全回路

每节车同一侧所有车门的锁闭行程开关的常开触点是串联在一起的，当车门完全关闭后，门锁闭行程开关的常开触点闭合，形成每节车的关门安全连锁回路，一列车的关门安全连锁回路形成环路；整列车的所有车门关好后，司机室内左右两侧的“关门”指示灯亮，列车才能启动。由于车门的状态关系到乘客及运营安全，列车的所有车门正确锁闭才能保证列车正常运行，只要列车上有一个车门没有正确锁闭，列车将无法正常起动；而在运行过程中，如果有乘客拉下车门紧急解锁手柄，车门的安全回路则会断开、无法形成环路，将触发紧急制动直至列车停车。

4.车门的切除

当单个车门出现故障(开门、关门或其他异常情况)时，为了保证列车的正常运行，使用专用的钥匙对该车门进行切除(即将该车门的控制从整条回路里单独隔离称为车门切除)。切除车门后，安全回路将不再检测该车门的安全状态，开关门指令也无法控制该车门。

5.障碍物探测

障碍物探测功能的启动根据车门的传动方式而定，气动门是以关门过程中的产生的阻力值通过压力传感器测定后实现的，当阻力值超过压力传感器设定额定压力值，则启动障碍物探测功能；电动门则是以关门过程中电机产生的电流值实现的，当电流值超过设定额定值，则启动障碍物探测功能。

如果关门过程中门页碰到障碍物，设定的上限关门力最多可持续0.5s，车门将随之自动重新打开至距离障碍物30CM的位置，然后重新关闭或保持这个位置进行一段时间的调节后再重新关闭；如果障碍物一直存在两门叶之间，经过三次开关探测后，车门将处于完全打开状态。障碍物探测的车门开关次数及障碍物的大小可以通过EDCU来设定。

鉴于城市轨道交通电客列车开关的频繁性及故障的多发性，结合车门控制原理及开、关门工作原理，需要对机车车门障碍物探测方式进行研究。

在探测障碍物过程中，车门夹紧力(也叫车门闭合力)大小直接影响车门对障碍物探测的结果，同时影响乘车人员上下车时的人身、物品的安全，如果闭合力过大会对乘车人员、随身物品造成巨大伤害，因而闭合力的大小是机车检修必需进行的项目之一。

目前，夹紧力的测量大多是采用简单的弹簧测力装置对正在进行关闭的车门进行模拟阻挡测量，以粗略判断车门夹紧力是否符合检测标准的相关要求。据调查，现有技术针对客车车门夹紧力的测量系统中，市面上主要有两种测力方式：弹簧测力计和数字测力仪，后者能即时读取夹紧力的数值，是当今普遍采用的技术。但是单一的测力仪无法实现有效测量，必须研究合适的车门夹紧力测量装置，对车门夹紧力进行整体测量分析。此系统要实现对地铁车辆车门、安全门的闭合峰值力、闭合时间进行检测，可进行最小障碍和防夹保护检测，以判断车门能否可靠的工作，确保车门安全运行。而现有的装置在测量位置以及精准度等方面都还存在一些如下的问题：第一、现有的车门夹紧力测量装置都是将装置置于地下或者人手工拿着进行测量，该种测量方式只能测得车门某一个位置上的车门夹紧力，如需测量车门不同位置夹时需要人工调整测量装置的高低；第二、测量车门不同开合距离时的夹紧力要更换不同距离规格夹具，操作繁琐，无法实现车门关闭时间段内的持续测量；第三、装置数据采集只是进行单点采集，无法实现对整个关门时间、空间域内的数据持续采集，从而无法进行整体分析研究。

因而，作为检修地铁车辆的一项重要的专用设备-车门夹紧力检测系统，要能够保证对地铁、城市轻轨等机车车门、安全隔离门的闭合峰值力、闭合时间进行准确度高的检测，以判断车门能否可靠的工作，确保车门运行时的安全性能。但由于检测过程是动态性的，其力值检测误差普遍较高，又因过程需要人为过多的参与，影响了力值检测结果，因而现有设备的检测结果不能准确如实的反映车门运行过程中实际夹紧力的大小，对运行中机车车门夹紧力数据失去控制性，从而会对开关门时间段的人身物品造成了极大的安全隐患。故而急需一种准确可靠，测量结果不确定度小的车门夹紧力在线测量系统对夹紧力实现有效测量，以利于机车车门、安全屏蔽车门夹紧力的检修控制，消除影响人身安全的潜在因素，间接保证人身财产安全。

本发明参考相应标准《GB 13094-2007客车结构安全要求》、《QC/T678-2001客车乘客门门泵》中，对于夹紧力大小和测量位置做的如下要求：①夹紧力大小的要求：车门关闭平均夹紧力不得超过150N，峰值力可短时间高于150N，但不能超过300N；②测量位置要求：测量夹具放置在车门与门框的距离为30mm或60±10mm处(单扇门)；测量夹具放置在两扇门中间位置，其间距为200±20mm(双扇门)。此标准中简单一维参数的检测要求能初步反映固定位置的车门夹紧力状况，为避免人物被夹的发生提供最基础的要求，但是仍旧无法反映其他关门位置的夹紧力大小，从而无法完全避免夹人隐患。

目前的夹紧力测试仪主要应用一个弹性元件测力或者单一力值传感器实现初步评估，而且只评定在即将闭合的一刹那的阻挡力，加紧间距只是测试仪自身不可压缩距离的，具有很大的局限性。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，该装置不仅仅为了实现标准要求的参数测量，更能同时进行进一步的优化参数采集，实现测试不同时间，不同关门位置时的夹紧力大小，从整个时间域、运行空间域内对各种自动门的运动状态进行检测安全评估。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，包括：

门架、双滑块单轴驱动器、单滑块单轴驱动器、双直线导轨模块、位移传感器及限制器模块、受力测量模块与移动底座；所述门架固定双直线导轨模块；所述单滑块单轴驱动器通过滑轨与双直线导轨模块连接，并在双直线导轨模块上左右自由移动；所述双滑块单轴驱动器与单滑块单轴驱动器连接，单滑块单轴驱动器通过电机带动双滑块单轴驱动器上下移动。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

(1)实现检测过程的不中断，连续重复测量能更好的车门夹紧力的实际情况。

(2)实现不同位置的夹紧力检测，应对不同被夹物的夹紧力工况。

(3)可检测位置自动定位，实现关门空间域全域范围的夹紧力监测。

(4)实现实时力值采集传输，双力值传感器设置，同步对称测量双门所受阻挡力，夹紧力分析测试更加全面。

(5)双力值传感器对称布置，利用弹性组件缓冲，测量时实现双门缓冲功能，避免冲击碰撞的产生。

(6)定向自锁螺纹导轨，精确定位双传感器位置，实现二维空间的连续采点检测。

(7)单边独立测量功能，应对不同门型布置。

附图说明

图1是用于轨道机车车门夹紧力的测试装置的立体结构示意图；

图2是用于轨道机车车门夹紧力的测试装置的正视结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大视图；

图4是用于轨道机车车门夹紧力的测试装置测量双扇门过程中的俯视结构示意图；

图5是图4所示右视结构示意图；

图6是图1所示用于轨道机车车门夹紧力的测试装置的爆炸结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。

如图1-图6所示，本实用新型的用于轨道机车车门夹紧力的测试装置包括：门架1、双滑块单轴驱动器2、单滑块单轴驱动器3、双直线导轨模块4、位移传感器及限制器模块5、受力测量模块与移动底座7；所述门架1固定双直线导轨模块4；所述单滑块单轴驱动器3通过滑轨与双直线导轨模块4连接，并在双直线导轨模块4上左右自由移动；所述双滑块单轴驱动器2与单滑块单轴驱动器3连接，单滑块单轴驱动器3通过电机带动双滑块单轴驱动器2上下移动。

上述双滑块单轴驱动器2和位移传感器及限制器模块5，用于实时调整和读取夹挡块间的距离；所述单滑块单轴驱动器3和位移传感器及限制器模块5，用于实时调整和读取双滑块单轴驱动器的高度位置，以测量车门不同高度位置的关闭夹紧力；所述受力测量模块，用于测量车门关闭时的夹紧力的大小；双直线导轨模块4，用于消除测量门在夹紧过程中车门之间与夹挡块间不同时接触受力的影响；移动底座7，包括脚轮固定装置，对调整后的测试装置进行锁定。

上述受力测量模块安装在双滑块单轴驱动器2上，并在双滑块单轴驱动器2的驱动下向左右两边移动。

上述夹挡块包括左门夹挡块8和右门夹挡块11，并通过调整左门夹挡块8和右门夹挡块11的间距距离来适应不同车门所需的测量距离。

上述受力测量模块包括左受力测量模块和右受力测量模块；所述左受力测量模块包括左门夹挡块8、左辅助垫块9、左力传感器12、左弹性组件13；所述左门夹挡块8固定在左力传感器12上，所述左辅助垫块9固定在左力传感器12后，并与左弹性组件13固定连接，用于支撑左力传感器12并实现关门时惯性冲击的缓冲；所述右受力测量模块包括右门夹挡块11、右辅助垫块10、右力传感器14、右弹性组件15；右门夹挡块11固定在右力传感器14上，右辅助垫块10固定在右力传感器14后，并与右弹性组件15固定连接，用于支撑右力传感器14并实现关门时惯性冲击的缓冲；

上述左弹性组件13与右弹性组件15固定在螺栓上，螺栓在双滑块单轴驱动器的螺杆上通过驱动器的作用左右移动。

上述左受力测量模块和右受力测量模块左右对称。可分别单独测量左车门和右车门的关闭夹紧力，对于单扇门或测量空间受限的其他车门，可通过采用拆除左受力测量模块或右受力测量模块中的左门夹挡块和右门夹挡块与左力传感器和右力传感器进行单一测量。

如图3所示，采用左力传感器和右力传感器与左弹性组件和右弹性组件组合的方式，并相对于现阶段采用的弹性变形应变转化力值和弹簧系数变形换算力值的测量方式，提供更高精度的计量溯源。

上述滑块包括左滑块16和右滑块17；所述车门包括左车门18和右车门19。

测试装置的调整包括：将测试装置推动至被测左车门和右车门前，并调整位置，使得左门夹挡块8和右门夹挡块11受力轴线方向与左车门18和右车门19夹紧关闭，并传动方向一致后锁定移动底座脚轮固定装置。

上述双直线导轨模块4为自由滑动模块，可自由直线带动双滑块单轴驱动器、单滑块单轴驱动器、夹挡块、受力测量模块、左力传感器、右力传感器、左滑块及右滑块。

在测量位置确定后，由于实际中左车门和右车门两扇门的关门速度和关门夹紧力有差别，且由于人为固定位置的中心线不一定与车门关闭中心线重合，通过设置双直线导轨模块为自由滑动模块在测量门夹紧力过程中消除左车门18和右车门19与左门夹挡块8和右门夹挡块11不同时接触受力的影响。上述移动底座7中包含伺服电机测控系统。

上述装置实现技术方案优点如下：

第一、利用单滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取双滑块单轴驱动器的高度位置；

第二、利用双滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取夹挡块间的水平距离；

第三、利用左右受力测量模块同时对关门时不同门间距的夹紧力实现持续跟踪测量；

第四、利用双直线导轨模块，消除车门在关闭过程中门与夹挡块间不同时接触造成的偏载影响；

第五、利用左右弹性组件对车门与左右夹挡块接触时产生的惯性冲击进行缓冲，减缓冲击对力传感器的示值影响，保证测量的安全性；

第六、左受力测量模块和右受力测量模块左右对称，可分别单独测量左车门和右车门的关闭夹紧力，对于单扇门或测量空间受限的其他车门，可通过采用拆除左受力测量模块或右受力测量模块中的左门夹挡块和右门夹挡块与左力传感器和右力传感器进行单一测量。

其具体实施过程如下：

使用此装置时，首先利用伺服电机测控系统移动底座至车门对应的位置，使左右夹挡块处在车门关闭路线上；然后利用单滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取双滑块单轴驱动器的高度位置，从而得出左右力传感器所在的车门关门空间域的高度位置信息，再通过双滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取夹挡块间的水平距离，从而得出左右力传感器所在的车门关门空间域的水平位置；有了这两个位置后就能确定测量点在关门空间域中的具体位置，然后操作车门进行关闭，当左右车门与左右夹挡块接触时，利用左右弹性组件实现缓冲，夹紧力通过左右辅助垫块一起对左右力传感器实现加压，左右力传感器就可感知到夹紧力的存在并记录其大小变化，随着左右车门距离越来越近，左右力传感器检测到的力值也越来越大，当达到车辆所设置的夹紧力最大值时，车门将自动固定或者弹回(与车门本身设置有关)，这时左右力传感器记录的力值变化就是这一点的车门夹紧力变化状态，并能读取此点车门的最大夹紧力从而判断是否符合夹紧力标准；同理可得，可以通过调节不同高度、不同水平距离的信息，测量并判断其他位置点的最大夹紧力的大小是否符合要求。

本实施例拟利用双滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取夹挡块间的距离；利用单滑块单轴驱动器和位移传感器及限制器模块，实时调整和读取双滑块单轴驱动器的高度位置，实现左右力传感器的位置调整，用以测量车门不同高度、不同水平距离的夹紧力；

左右力传感器具有准确度高、测量范围广、测量过程安全、测量结果全面等优点，能实现车门夹紧力动态、在线检测，并能对车门开闭时间域、运行空间域内的夹紧力进行全面测量，能利用采集到的数据分析车门夹紧力的动态分布，为车门关门系统的优化设计提供可靠的检测数据，减少人为影响因素，实现测量不确定度的最优化。

本发明设计的全域定位与测量装置，其结构型式为框架式，能实现稳定安全支撑和动态实时测量，通过水平方向的双滑块单轴驱动器和垂直方向的单滑块单轴驱动器实现受力测量模块在关门空间域的调整和固定的运动，实现了不同位置处的夹紧力力值测量跟踪。

左右力传感器设计了自动采集记录并能实现远距离无线传输数据功能，实现全位置障碍物探测数据分析，提升车门夹紧力探测效果。

此装置具有可测量不同关门位置、不同关闭距离的车门夹紧力，从而获得的数据更加完整、测量结果更加准确，做出的判断更加有信服力。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述装置包括门架(1)、双滑块单轴驱动器(2)、单滑块单轴驱动器(3)、双直线导轨模块(4)、位移传感器及限制器模块(5)、受力测量模块与移动底座(7)；所述门架(1)固定双直线导轨模块(4)；所述单滑块单轴驱动器(3)通过滑轨与双直线导轨模块(4)连接，并在双直线导轨模块(4)上左右自由移动；所述双滑块单轴驱动器(2)与单滑块单轴驱动器(3)连接，单滑块单轴驱动器(3)通过电机带动双滑块单轴驱动器(2)上下移动。

2.根据权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述受力测量模块安装在双滑块单轴驱动器(2)上，并在双滑块单轴驱动器(2)的驱动下向左右两边移动。

3.根据权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述装置还包括夹挡块，该夹挡块包括左门夹挡块(8)和右门夹挡块(11)，并通过调整左门夹挡块(8)和右门夹挡块(11)的间距距离来适应不同车门所需的测量距离。

4.根据权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述受力测量模块包括左受力测量模块和右受力测量模块；

所述左受力测量模块包括左门夹挡块(8)、左辅助垫块(9)、左力传感器(12)、左弹性组件(13)；所述左门夹挡块(8)固定在左力传感器(12)上，所述左辅助垫块(9)固定在左力传感器(12)后，并与左弹性组件(13)固定连接，用于支撑左力传感器(12)并实现关门时惯性冲击的缓冲；

所述右受力测量模块包括右门夹挡块(11)、右辅助垫块(10)、右力传感器(14)、右弹性组件(15)；右门夹挡块(11)固定在右力传感器(14)上，右辅助垫块(10)固定在右力传感器(14)后，并与右弹性组件(15)固定连接，用于支撑右力传感器(14)并实现关门时惯性冲击的缓冲；

所述左弹性组件(13)与右弹性组件(15)固定在螺栓上，螺栓在双滑块单轴驱动器的螺杆上通过驱动器的作用左右移动。

5.根据权利要求4所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述左受力测量模块和右受力测量模块左右对称。

6.根据权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述滑块包括左滑块(16)和右滑块(17)；所述车门包括左车门(18)和右车门(19)。

7.如权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述双直线导轨模块(4)为自由滑动模块，可自由直线带动双滑块单轴驱动器、单滑块单轴驱动器、夹挡块、受力测量模块、左力传感器、右力传感器、左滑块及右滑块。

8.如权利要求1所述的用于轨道机车车门夹紧力全域测试装置，其特征在于，所述移动底座(7)，包括脚轮固定装置，对调整后的测试装置进行锁定。