許 哲

(廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司, 福建 廈門 361023)

客車作為公共交通工具,其安全性直接關(guān)系到乘客的生命安全,其乘客門是乘員正常上下車及緊急逃生時(shí)至關(guān)重要的窗口[1]。目前國內(nèi)客車的乘客門常以壓縮空氣或電機(jī)作為動(dòng)力源(本文僅涉及壓縮空氣動(dòng)力源),通過儀表臺(tái)翹板開關(guān)提供的電信號(hào)控制乘客門控制系統(tǒng)中的電磁閥換向,從而實(shí)現(xiàn)乘客門的開啟與關(guān)閉[2]。

本文以提升乘客門安全性能為出發(fā)點(diǎn),分析國內(nèi)外相關(guān)乘客門法規(guī)要求,結(jié)合售后出現(xiàn)的問題,總結(jié)出乘客門需要具備的多種功能(正常開關(guān)門、應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能、一鍵開關(guān)門及開關(guān)門緩沖功能),并開發(fā)一種適合多種功能集成的乘客門(集成)控制系統(tǒng)。

1 開發(fā)背景及意義

GB 7258—2012對(duì)乘客門的相關(guān)要求如下:“乘客門除了保證正常開關(guān)門外,在出現(xiàn)故障或意外的情況下,仍應(yīng)能通過車門應(yīng)急控制器簡便地從車內(nèi)打開”[3]。同時(shí),為充分保證行車過程中乘員的安全,JT/T 1240—2019中有更進(jìn)一步的要求:“當(dāng)車輛以大于5 km/h的速度正常運(yùn)行時(shí),乘客門控制器應(yīng)處于被抑制狀態(tài),防止非正常操作而危及乘客的安全;當(dāng)車輛靜止或車速小于或等于5 km/h時(shí),乘客門控制器應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)其正常功能;乘客門控制系統(tǒng)宜在駕駛員座位附近,易于駕駛員操作部位設(shè)置駕駛員位應(yīng)急控制器。在緊急情況下,當(dāng)車輛靜止或以小于或等于5 km/h的速度運(yùn)行時(shí),操作該應(yīng)急控制器可同時(shí)開啟所有乘客門。打開后,保持門處于開啟狀態(tài)”[4]。

乘客門控制系統(tǒng)的相關(guān)安全功能在國外的現(xiàn)行法規(guī)中也有所體現(xiàn)。以歐盟UN R107法規(guī)為例,相關(guān)要求如下:“在緊急情況下,當(dāng)客車靜止或車速≤3 km/h時(shí),不論是否有動(dòng)力供應(yīng),都應(yīng)能通過控制器從車內(nèi)開啟,車門未鎖時(shí),可從車外開啟;當(dāng)車速>3 km/h時(shí),內(nèi)部控制器應(yīng)處于失效狀態(tài),此要求也適用于外部控制器?！?/p>

此外,在日常維護(hù)中,如果乘客門缺少開關(guān)門緩沖功能,在應(yīng)急控制器復(fù)位時(shí),通氣過程中門泵兩端的氣壓差大,開關(guān)門速度較快,容易造成維護(hù)人員受傷。

目前市場上的乘客門(包括內(nèi)外擺門及近些年受市場歡迎的塞拉門)控制系統(tǒng)大多數(shù)由乘客門廠家配套提供。廠家提供的乘客門控制系統(tǒng)的功能不完全相同,但工作原理大同小異。以“一鍵開門功能”為例,其功能實(shí)現(xiàn)都是在常規(guī)二位五通電磁閥上進(jìn)行變型改造,且單獨(dú)增加一路進(jìn)氣口,通過電信號(hào)或氣源實(shí)現(xiàn)開門/關(guān)門功能。其氣路走線大致如圖1所示[5]。

圖1 市面上現(xiàn)有產(chǎn)品的氣路原理

乘客門廠家提供的控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:①有利于提升乘客門廠家產(chǎn)品的適用性(不涉及整車廠引進(jìn)氣路改造);②可保證產(chǎn)品的獨(dú)立性(專利保護(hù))[6]。其缺點(diǎn)是過度依賴此款特殊開發(fā)的二位五通電磁閥,使控制系統(tǒng)的成本居高不下。

近些年主機(jī)廠的競爭比以往更加激烈,面臨的經(jīng)營成本壓力越來越大,產(chǎn)品的成本管控迫在眉睫。由乘客門廠家配套提供的乘客門控制系統(tǒng)已無法滿足客車主機(jī)廠成本控制及方便售后維護(hù)的需求。一款由客車主機(jī)廠開發(fā)的多功能乘客門控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 功能需求及特性

依據(jù)GB 7258—2012《機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)條件》[3]、JT/T 1240—2019《城市公共汽電車車輛專用安全設(shè)施技術(shù)要求》[4]以及UN R107《關(guān)于M2和M3車輛一般結(jié)構(gòu)的認(rèn)證要求》[7]的要求,結(jié)合售后出現(xiàn)的問題,除常規(guī)的一鍵開關(guān)車門功能外,新增應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能和開關(guān)門緩沖功能,并對(duì)一鍵開門功能進(jìn)行改進(jìn)。各功能具體描述如下:

1) 新增應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能。車內(nèi)外所有乘客門的應(yīng)急控制器,可根據(jù)車速信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能。

2) 新增開關(guān)門緩沖功能。無論是正常開關(guān)門或操作應(yīng)急控制器開關(guān)門,均能實(shí)現(xiàn)開關(guān)門緩沖功能,且緩沖速度可調(diào)節(jié)。

3) 對(duì)一鍵開門功能進(jìn)行改進(jìn)。在駕駛員附近設(shè)置一鍵開關(guān)門按鈕(非電控),緊急情況下操作此按鈕可同時(shí)自動(dòng)開啟所有乘客門,復(fù)位后可同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉所有乘客門。一鍵開關(guān)門按鈕屬于應(yīng)急控制器,必須同時(shí)滿足“應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能”。原一鍵開門功能僅能實(shí)現(xiàn)一鍵開門,無法實(shí)現(xiàn)一鍵關(guān)門且無法實(shí)現(xiàn)抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能。

客車乘客門控制系統(tǒng)除了滿足功能要求還需具備以下5個(gè)要求:①3種功能自由選裝,可單一實(shí)現(xiàn)、組合實(shí)現(xiàn)、同時(shí)實(shí)現(xiàn),終端客戶可根據(jù)車輛運(yùn)行場景選配;②氣路改造簡便,無需對(duì)乘客門內(nèi)部氣路結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改造;③無特殊開發(fā)零部件,系統(tǒng)中各零部件均為市面上常見的零部件,無需單獨(dú)研發(fā);④安全性可靠性有保證;⑤成本低。

3 技術(shù)原理及性能指標(biāo)

通過對(duì)各控制器(電磁閥)運(yùn)行機(jī)理的分析,結(jié)合多種預(yù)期功能的使用要求及條件,在現(xiàn)有控制系統(tǒng)上進(jìn)行改造,形成初步的控制系統(tǒng)。再進(jìn)一步優(yōu)化整合控制邏輯及各部件,最終形成多功能一體的控制系統(tǒng)[8]。

3.1 技術(shù)原理

基本原理是對(duì)現(xiàn)有常規(guī)乘客門氣路進(jìn)行改造[9],氣路原理如圖2所示。通過改變?cè)袣饴泛驮黾佣鄺l回路,用以實(shí)現(xiàn)新增應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)、開關(guān)門緩沖和一鍵開門的改進(jìn)3個(gè)功能。圖2中的氣路1、氣路2、氣路3為3條并聯(lián)氣路,通過邏輯控制,在不同工況下開啟對(duì)應(yīng)氣路回路,實(shí)現(xiàn)所需功能。

圖2 本項(xiàng)目的氣路原理

1) 氣路1為乘客門常規(guī)開關(guān)控制車門氣路(即常規(guī)功能控制氣路)。

2) 氣路2(新增)為車速大于5 km/h時(shí)抑制應(yīng)急控制器的氣路,以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控制器的抑制及自動(dòng)恢復(fù)功能。

3) 氣路3(新增)為車輛靜止或車速小于等于5 km/h時(shí)一鍵開關(guān)門的氣路,以實(shí)現(xiàn)一鍵開關(guān)門功能。

4) 在抑制閥后面新增緩沖閥,通過調(diào)節(jié)閥體兩端氣流速度,實(shí)現(xiàn)開關(guān)門緩沖功能[10]。

3.2 功能指標(biāo)

經(jīng)過實(shí)車反復(fù)測試,各功能指標(biāo)如下:

1) 一鍵開關(guān)門功能。當(dāng)車輛靜止或以小于或等于5 km/h的速度運(yùn)行時(shí),操作副儀表臺(tái)應(yīng)急控制器可同時(shí)開啟所有乘客門,從觸發(fā)到車門完全開啟的時(shí)長不超過4 s,遠(yuǎn)低于法規(guī)要求的8 s。同時(shí)該應(yīng)急控制器兼具復(fù)位功能,可同時(shí)關(guān)閉所有乘客門。

2) 控制器自動(dòng)抑制及恢復(fù)功能。當(dāng)車輛以大于5 km/h的速度正常運(yùn)行時(shí),乘客門控制器(含一鍵開關(guān)門控制器)處于被抑制狀態(tài);當(dāng)車輛靜止或車速小于或等于5 km/h時(shí),乘客門控制器(含一鍵開關(guān)門控制器)自動(dòng)恢復(fù)其正常功能。

3) 開關(guān)門緩沖功能。相比現(xiàn)有系統(tǒng),操作應(yīng)急控制器時(shí),門泵兩側(cè)氣壓差由原來的0.8 MPa降低到0.3 MPa(氣壓差可在0.1～0.6 MPa調(diào)節(jié))。對(duì)應(yīng)乘客門開啟速度由原來的3 m/s降低到0.5 m/s;開啟極限力值由原來的580 N降低到50 N。

4) 成本優(yōu)勢。相比市面上現(xiàn)有系統(tǒng)(僅能實(shí)現(xiàn)一鍵開關(guān)門、應(yīng)急控制器抑制兩種功能),本控制系統(tǒng)單車可實(shí)現(xiàn)降成本1 500元,成本優(yōu)勢明顯。

4 應(yīng)用及測試

該多功能的客車乘客門控制系統(tǒng)可應(yīng)用于使用壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)力的各種車輛,包含但不限于車輛乘客門系統(tǒng)、車輛行李艙門系統(tǒng)、車輛外推窗系統(tǒng)等,適用范圍廣[11]。

該多功能的客車乘客門控制系統(tǒng)在現(xiàn)有控制系統(tǒng)上進(jìn)行優(yōu)化整合,采用的各零部件均為市面上的成熟產(chǎn)品,安裝便捷、控制邏輯清晰、安全性高。經(jīng)過相關(guān)耐久、耐腐蝕、高低溫等試驗(yàn),部分試驗(yàn)結(jié)果見表1和表2。

表1 電磁閥銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)及結(jié)果

表2 車門管路氣流試驗(yàn)及結(jié)果

該控制系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)至落地期間,陸續(xù)完成裝車驗(yàn)證20多套,經(jīng)試用驗(yàn)證后,目前已作為我司海內(nèi)外、公路公交全系車型的選裝配置,也作為售后加裝改制項(xiàng)目。截至2023年8月,選裝該乘客門控制系統(tǒng)的海內(nèi)外訂單已累計(jì)達(dá)到900余套。

5 結(jié)束語

多功能客車乘客門控制系統(tǒng)的研究是基于國內(nèi)外現(xiàn)行的法規(guī)要求,歷經(jīng)9個(gè)月時(shí)間,通過對(duì)逃生時(shí)間、預(yù)防乘客誤觸、預(yù)防乘客夾傷等方面的優(yōu)化,形成了安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的控制系統(tǒng)。提升了乘客門在正常使用及應(yīng)急逃生情況下的綜合性能,最大程度地保障廣大乘員的生命安全,為公共交通工具的安全運(yùn)行貢獻(xiàn)了一份力量。