摘要：城市轨道交通是现代都市公共交通体系中的关键环节，其安全与可靠性对市民出行至关重要。作为列车与乘客直接接触的重要部件，车门系统的性能直接关系到列车运行效率和乘客的使用感受。本文全面总结了城市轨道交通列车车门系统的技术现状，内容涉及车门类型的介绍、结构构成的分析、控制技术的应用、故障诊断方法的探讨等多个方面，旨在为该领域的研究工作和工程实践提供有价值的参考资料。

关键词：城市轨道交通；列车；车门系统；技术

1车门系统的类型

1.1按驱动方式分类

车门系统可以大致分为电动式和气动式两大类。电动式车门使用电机作为其动力来源，通过特定的传动装置将电机产生的旋转运动转换为车门所需的直线运动。这种传动机制包括丝杠螺母传动和齿带传动等多种形式。电动式车门的优点在于其高控制精度、快速响应以及低噪音特性，同时易于实现自动化操作和远程监控功能，在现代城市轨道交通列车中得到了广泛的应用。另一方面，气动式车门则依赖压缩空气来驱动，通过气缸的伸缩动作来实现车门的开启与关闭。这类车门的特点是结构简单、成本效益较高且可靠性强，但它们在响应速度和控制精度方面通常不如电动式车门。

1.2按车门的开启方式分类

城市轨道交通车辆的车门系统主要可以分为三种类型：内藏嵌入式车门、外挂式车门和塞拉式车门。每种类型都有其独特的设计特点和适用场景。首先，内藏嵌入式车门在关闭状态下隐藏于车厢侧墙内部，当开启时，车门会沿着设置在车厢内部的导轨横向滑动，从而不占用车辆外部的空间。这种设计不仅密封性能优异，外观上也显得简洁大方，有助于减少列车运行时的空气阻力及噪音。

其次，外挂式车门则是在关闭时位于车厢侧墙的外部，开启时沿着车体外部的导轨滑动。这类车门的优点在于其结构简单，便于安装调试，并且维修成本较低。不过，由于车门暴露在外，它们更容易受到外界环境的影响，导致密封性不如内藏嵌入式车门。

最后，塞拉式车门的设计独特，在关闭过程中，车门先是向外移动一小段距离，然后旋转并紧密贴合到车体侧墙的密封槽中。打开时的动作顺序相反。塞拉式车门以其优良的密封性和隔音效果著称，能够显著提升乘客的乘坐舒适度，同时它的外观设计美观，与列车的整体造型相得益彰。

2车门系统的结构组成

2.1门体与传动装置

门体作为车门系统的核心组件，是乘客直接接触的部分，其设计需确保在各种使用条件下的安全性与可靠性。门体通常由门板和骨架构成，要求具备足够的强度和刚性。门板材料多选用铝合金或不锈钢，因为这些材料具有重量轻、抗腐蚀的优点。

传动装置的功能在于将驱动源的动力传递给门体，以完成开门和关门的动作。对于电动式车门，常见的传动方式包括丝杠螺母传动和齿带传动。在丝杠螺母传动中，电机通过联轴器使丝杠旋转，而与丝杠上的螺母相连的门体则沿着导轨进行直线运动。而在齿带传动中，电机驱动主动带轮旋转，通过齿带带动从动带轮，从而促使门体移动。至于气动式车门，其传动机制主要依赖于气缸。压缩空气推动气缸内的活塞运动，活塞杆连接到门体上，以此来实现车门的开启和关闭操作。

2.2导轨与门锁装置

导轨为车门的开合提供了必要的导向支持，确保门体在操作过程中能够平稳且准确地移动。为了达到最佳性能，导轨通常使用高强度钢材制造，并经过特殊的表面处理来减少摩擦并增强耐磨性。导轨安装时的精确度对于保证车门系统的运行效果至关重要，因此需要严格的质量控制措施。

门锁装置是保障车门安全闭合的核心组件。它分为机械锁和电子锁两大类。机械锁依靠实体的机械结构完成锁闭与解锁功能，以其高可靠性著称；而电子锁则利用电子控制技术，不仅支持远程操控还能实现智能化管理，不过这也意味着对电子元件的稳定性提出了更高的要求。为了防止车门在行驶中意外开启，门锁装置一般配备了多级锁定机制，例如一级锁、二级锁等，以此来提供额外的安全保障。

2.3控制单元与传感器

控制单元在车门控制系统中扮演着核心角色，它负责接收来自列车控制系统发出的开门与关门指令以及车门状态传感器反馈的信息，并依据预设逻辑对车门进行精确控制。现代车门控制单元通常采用微处理器或者可编程逻辑控制器（PLC），这些技术提供了快速运算、高精度控制及高度灵活性的优势。

在车门系统内配置了多种类型的传感器以监测车门的状态和位置。例如，位置传感器用于确定车门是否完全打开或关闭，为控制单元提供必要的位置数据；压力传感器则检测车门关闭时的压力情况，避免夹伤乘客或物体；而红外传感器能够识别车门周围的障碍物，在检测到障碍物存在时，会立即通知控制单元，促使车门暂停关闭动作或重新开启，确保安全。

3车门系统的控制技术

3.1速度同步控制

为了保障列车运行期间车门的安全性，必须确保车门的开启和关闭与列车的速度相协调。具体来说，当列车行驶速度超过预设的安全阈值时，车门控制系统应当自动阻止任何开门指令，以避免因车门意外开启而导致的安全隐患。此外，在执行关门操作时，如果列车的速度出现变动，车门控制系统需要能够迅速响应这种变化，并相应地调整关门的速度。这样的动态调节机制保证了即使在列车速度不恒定的情况下，车门也能够平稳且安全地关闭。通过这种方式，不仅提高了乘客上下车的安全系数，同时也减少了由于突然加速或减速可能引起的车门损坏或其他机械问题的风险。

3.2防夹控制

防夹功能作为车门系统中一项关键的安全特性，旨在防止车门在关闭时夹到人或物。一旦检测到障碍物，车门控制系统应立即中断关闭过程，并自动将车门回退一段距离以解除夹持风险。为了实现这一目标，通常会结合使用压力检测和红外检测两种技术。具体而言，压力传感器被安装于车门边缘位置，能够在车门接触到物体时感知到压力的变化，并迅速向控制单元发送相应的信号。与此同时，红外传感器会在车门关闭路径周围创建一个不可见的光幕。如果有任何物体穿过这个区域并阻挡了红外光线，红外传感器就会识别出这种遮挡并向控制单元发出警告。基于这些输入信号，控制单元能够准确判断是否存在障碍物，并据此执行适当的防夹动作。

3.3自动关闭控制

当列车抵达站台并完全停稳后，列车控制系统会向车门控制系统发送开门指令，从而实现车门的自动开启。这一步骤确保了乘客能够顺利地上下车。一旦乘客完成进出，列车控制系统将再次发出关门指令，促使车门自动关闭，准备下一阶段的行驶。为了进一步提升运营效率，车门控制系统被设计为具备一种智能自动关闭功能。这意味着，在车门开启一段时间之后，如果系统没有检测到任何乘客进出的动作，它将会自动启动关门程序。这种机制不仅减少了不必要的等待时间，也保证了列车能够按照预定的时间表运行，提高了整体的运输效率和服务质量

3.4车门系统的网络控制技术

随着城市轨道交通列车智能化水平的持续提升，车门系统的网络控制技术正变得越来越普及。借助于这种先进的网络控制技术，车门控制系统能够与列车的其他关键系统实现无缝对接和信息交互，促进协同工作。例如，当车门进行开启或关闭操作时，车门控制系统可以与列车的广播系统同步，自动触发相应的语音提示，确保乘客得到及时的通知。此外，车门控制系统还能够与视频监控系统相连接。一旦检测到车门出现故障或者异常情况，视频监控系统将立即切换至相关车门的画面，使得运营人员能够迅速获取现场状况，并采取必要的应对措施

4车门系统的故障诊断技术

4.1基于传感器数据的故障诊断

在车门系统中，多种传感器被用来实时监测车门的运行状态，包括但不限于位置、速度以及压力等参数。这些数据对于评估车门系统的健康状况至关重要。通过对传感器收集的数据进行分析和处理，可以识别出潜在的故障，并确定其类型和具体发生的位置。

例如，如果位置传感器反馈的信息显示车门的实际位置与控制系统预设的目标位置存在偏差，这可能意味着传动机构或门锁组件出现了问题。同样地，当压力传感器检测到车门关闭过程中的压力值异常增加时，这可能是由于车门夹到了物体或者是密封条存在缺陷导致的。基于传感器数据进行的故障诊断方法具有显著的优点，比如高实时性和准确性，能够迅速响应并定位问题。然而，这种方法的有效性高度依赖于传感器本身的可靠性和用于解析数据的算法的精确度。因此，必须对这两方面进行严格的测试和优化，以确保故障诊断结果的可信度和有效性。

4.2基于故障树分析的故障诊断

故障树分析（FTA）是一种系统化的图形演绎方法，它通过将系统的故障原因从整体到局部逐层细化，形成类似树枝结构的逻辑图。在车门系统的背景下，FTA首先识别出各种可能的故障现象，并将其设定为“顶事件”。然后，进一步探索导致这些故障的所有潜在原因，并将它们分类为“中间事件”或“底事件”，并通过逻辑门来表示这些事件之间的因果关系。

当执行故障诊断时，技术人员可以根据实际观察到的故障现象，从构建好的故障树顶端开始分析，沿着逻辑路径向下追踪，直至找到具体的“底事件”——即引发故障的根本原因。这种方法的优点在于其直观性和全面性，能够有效地揭示所有可能导致故障的因素，并提供一个清晰的框架用于问题的解决。

4.3基于人工智能的故障诊断

近年来，随着人工智能技术的进步，其在车门系统故障诊断中的应用日益广泛。其中，神经网络和专家系统是两种常用的人工智能故障诊断方法。神经网络通过分析大量的车门系统故障样本数据，建立起故障模式与潜在原因之间的映射关系。当实际运行中采集到的车门状态数据被输入到已训练好的神经网络模型时，该模型能够快速识别并输出故障的具体类型。这种方法依赖于大数据的学习能力，能够适应复杂的故障模式，并提供精准的诊断结果。

另一方面，专家系统则是将领域内专家的知识和经验转化为规则，并存储在一个专门的知识库中。当系统接收到故障信息时，推理机根据这些预设规则进行逻辑推理，从而得出故障的诊断结论。

5结束语

城市轨道交通列车车门系统作为列车的重要组成部分，其技术的发展对于提高列车的运行效率、保障乘客的安全出行具有重要意义。本文对城市轨道交通列车车门系统的类型、结构组成、控制技术、故障诊断技术等方面进行了全面综述。随着科技的不断进步，车门系统将朝着智能化、轻量化、高安全性和可靠性以及与列车其他系统深度融合的方向发展。相关领域的研究人员和工程技术人员应密切关注车门系统技术的发展动态，不断进行技术创新和实践应用，为城市轨道交通事业的发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]樊润洁，李宏菱.浅谈城市轨道交通车辆运行中车门故障的防范[J].新西部（中旬刊），2015（10）：58.

[2]朱开勇.城市轨道交通车辆转向架轴承故障诊断相关问题分析[J].住宅与房地产，2016（15）：247.

[3]吴强.城市轨道交通曲线轨检里程惯性偏差分析与校正[J].交通技术，2018，7（3）：123-128.