地铁车辆是乘客的载体，它的安全、稳定、可靠需要一套良好的维修体系支撑，了解其在服役期内的性能和故障规律，将会最大限度发挥其全部价值[1-2]。青岛地铁3号线试运营初期，连续发生司机室侧门不易打开、不易关闭等现象，多次造成车辆下线及晚点事件，对正线运营造成较大影响。
1 司机室侧门及门锁
1.1 概述
目前国内地铁车辆司机室侧门主要结构有内藏门、塞拉门、外挂门、折页门4种结构，塞拉门与其他车门相比具有如下特点：良好的密封性能，对传入的噪声有较好的屏蔽作用，同时可降低客室空调能耗，但关门时容易过压；侧门关闭后，外观平滑，整体和谐美观，门页外表面与车体在同一平面，有利于列车高速运行时减小空气阻力；部件较多，关闭时由关和塞2个动作组成，机构运动较复杂[3-4]。
青岛地铁3号线司机室侧门采用手动塞拉门，主要由门扇、驱动机构和基础部件组成（见图1（a））。司机室侧门开、闭灵活，关闭后密封性能良好。司机室两侧门上的玻璃为安全玻璃，采用外滑型垂向降落窗，窗在关闭位置能闩牢固。窗滑动灵活，设有耐候性密封条，挡风、挡尘、挡雨，并采取防止振颤噪声的措施。门板为复合结构，包括一个由铝型材焊接而成的骨架，内、外侧蒙皮，在内部填充铝蜂窝。司机室侧门装设门锁，内侧为门把手锁，外侧为钥匙锁。门锁在司机室内外均能方便锁闭和打开，门锁具有足够强度，并能承受一定的冲击力。另外，该锁设有一套二级保护锁，在外部通过钥匙、在内通过旋钮对其
操作，门可以完全锁闭，锁的把手不能转动，以防止除司机外的其他人开门及在司机室内意外碰到把手而开门。
1.2 门锁基本结构原理
青岛地铁3号线车辆司机室侧门门锁结构主要由锁栓、锁钩、牙板、扭簧、拉簧、门把手、二级锁等结构组成（见图1（b））。开门过程中，通过门把手的作用力将牙板与锁钩板自锁闭接触面处分开，门把手因拉簧作用力恢复至初始位置，锁钩板在扭簧作用力下从锁栓处脱开，车门打开；关门过程中，通过锁栓撞击锁钩板使锁钩板右侧与牙板锁闭接触面充分接触，锁钩板在拉簧作用力下固定至图1（b）所示位置，车门关闭。通过二级锁控制机构A左右移动，当机构A在图1（b）所示位置时，门把
青岛地铁3号线车辆司机室侧门门锁改进
■ 庞明潇 梁青 飞
摘 要：司机室侧门是地铁车辆车门系统必不可少的组成部分，门锁锁闭方案的合理性直接影响司机在正线运营过程中处理故障的效率。介绍手动塞拉门及门锁基本结构原理，分析在使用过程中发生故障的原因，并对安装尺寸及门锁结构进行改进，优化门锁内部结构，从根本上消除了故障隐患，提高了故障处理效率，降低了列车晚点率。
关键词：青岛地铁；地铁车辆；塞拉门；门锁；牙板；拉簧
中图分类号：U270.38+6 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2017）03-0108-04
DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2017.03.108
手可正常转动；当机构A移动至左侧位置时，门把手由于被机构A阻挡不能旋转，车门不能打开，以此防止司机室侧门由于误操作而打开，造成安全隐患。
2 问题分析
2.1 安装调整
根据设计要求，锁栓与锁钩的搭接量为0～1 mm，锁栓表面和前门框密封胶条表面距离为2302 mm，车门关闭顺畅，密封良好（见图2）。
锁栓表面和锁舌表面距离为24.5-12 mm（见图3）。车门关闭到位时，此时前门框胶条和门扇胶条被压缩
给门板施加回弹力，如果锁栓调整不当，牙板没有及时复位勾住锁舌到达锁闭状态，车门会在锁闭到位
前被门框密封胶条反弹力弹回，不易关闭；防跳轮调整过紧，导致关门时阻力加大，车门难以锁闭，门立罩安装位置偏差，前门框胶条变形，车门难以锁闭，叠加人员操作等其他因素，偶然造成不易锁闭。
2.2 门锁内部结构
牙板复位相对速度较慢的主要原因：拉簧力小和锁舌及牙板等零件变形运动卡滞，造成牙板复位时间滞后于门板被胶条弹回时间。车门关闭力太大，造成车门在很短时间内被胶条弹回，而牙板复位时间相对滞后[5-7]。
锁钩和牙板材料为Q345D，且边缘无倒角，关门时，锁钩前端受到撞击，造成内部零部件碰撞损伤（磕碰、卷边）或变形（锁钩和牙板安装转动孔由圆形变为轻微椭圆形），具体伤损情况见图4、图5。
3 新型门锁改进
3.1 性能初步改进
针对司机室侧门不易打开、不易关闭问题进行分析，并根据分析结果对新型门锁在以下4方面进行初步改进。
（1）重新调整安装尺寸，制定司机室侧门一、二级检查标准，并严格按照工艺标准定期测量安装尺寸，检查门锁安装结构变化。
（2）增强扭簧和拉簧，并改善锁钩板和与其接触的牙板接触面，锁钩板与牙板接触面角度由35°改为26°，增大自锁可靠性。经试验验证解锁力比以前增大很多，但不影响正常开门，把手更不容易被误操作，效果良好（见图6）。
（3）增大拉簧拉力、扭簧扭力系数（见图7），拉簧拉力系数由0.638 N/mm改为2.150 N/mm，扭簧扭力系数由2.52 N·mm/（°）改为5.50 N·mm/（°）。
（4）更换牙板和锁栓材料及进行表面处理，提
高硬度和强度，并在相对运动的部件边缘进行倒圆角
图2 锁栓与锁钩、密封胶条结构示意图
（a）锁栓与锁钩搭接量（b）锁栓至密封胶条距离
图1 司机室侧门及门锁结构
（a）侧门
（b）门锁
图3 锁栓与锁舌距离示意图图4 锁钩碰撞损伤图5 牙板安装孔轻微椭圆
门框
门锁
驱动组成
可滑动
玻璃窗
下导轨
扭簧
锁钩板牙板拉簧门把手
二级锁
机构A
0～1 mm
23 mm
锁栓
（R 0.2 m m），使其更有利于锁闭（见图8）。锁钩和牙板的材料由Q345D改为Q690D，屈服强度由345 MPa 增加到690 MPa，硬度由140 HB提高到230 HB；锁栓材料由Q345D改为25CrMo4，屈服强度由345 MPa增加到680 MPa，硬度由140 HB提高到230 HB；表面均作盐浴硫碳氮处理，提高耐磨性。
3.2 新型门锁效果跟踪及优化
在完成司机室侧门门锁改进后，正线运营过程中未再次发生司机室侧门不易打开、不易关闭问题，司机室侧门开关顺畅灵活，无卡滞，未再次发生因司机室侧门原因造成的晚点事件，司机处理故障的效率大大提高。验证中，发现司机室侧门门锁拉簧出现批量断裂，开门手柄不能回弹现象。分析问题原因，由于在拉簧拉力加大后，材料未更改，多次开关门使拉簧应力集中，疲劳失效风险系数增大，后续对拉簧、扭簧进行同步改进。同时，考虑R簧弹性定位存在失效风险；二级锁空行程较大，二级锁拨片有脱出机构A的可能，对二级锁R簧及拨片行程进行改动。
针对发现的问题进行分析，提出以下解决措施。（1）拉簧：材料由不锈钢升级成琴钢丝；通过降低初始位置的预紧力提高韧性，由34 N降为23 N；解锁位置由80 N降为76 N；初始位置力值下降30%但仍远大于最初设计值14 N，解锁位置力值相差不大。
对改进后拉簧进行疲劳实验（见图9），20万次后未发生断裂，自由长度符合图纸要求，指定高度下负荷符合要求。
（2）扭簧：材料由不锈钢升级成琴钢丝；簧丝直径由1.6 mm降为1.5 mm，提高扭簧的韧性，预紧位置力矩由100 N·mm下降为90 N·mm，解锁位置扭矩由380 N·mm下降为320 N·mm，通过降低力值提高寿命，降低的力值影响不大。
（3）R簧：主要是弹性不好，容易产生塑性变形。解决措施是将R型片簧改为弹性钢珠，以此来限制机构A 的运动。
（4）二级锁空行程问题：二级锁拨片带动机构A运动到锁闭和解锁位后，仍有30°左右的空行程。为此，对二级锁拨片两侧增加定位销，限制二级锁拨片行程，以此杜绝拨片脱出机构A（见图10）。
青岛地铁3号线车辆司机室侧门门锁通过优化改进、装车试验，未再次出现司机室侧门门锁问题，解决了因此造成的晚点事件。
4 结束语
通过分析青岛地铁3号线车辆由于司机室侧门故障出
现的各类晚点问题，分析发现原因主要集中在两方面：
（a）改动前
（b）改动后
图6 调整接触面角度
图7 增大扭簧力及拉簧力
图8 更换牙板和锁栓材料并进行边缘倒圆角图9 拉簧疲劳试验
改动前接触面角35°
改动后接触面角26°
一是门锁安装尺寸不合理；二是门锁内部结构存在一定设计缺陷。塞拉门调节尺寸要求较多，后续应加强设计文件的审核，严格按照标准工艺检修维护司机室侧门，保证载客运营车辆的最佳状态。
5 参考文献
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庞明潇：青岛地铁集团有限公司运营分公司，助理工 程师，山东 青岛，266000梁 青：青岛市交通运输委员会，助理工程师，山东 青岛，266000
飞：青岛地铁集团有限公司运营分公司，工程
师，山东 青岛，266000
责任编辑 高红义
图10 增加定位销限制二级锁拨片行程
二级锁锁闭位
二级锁解锁位
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封三天津嫣稳伟业塑料制品有限责任公司 前插1《中国铁路》杂志
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