摘 要：滑动门机械传动机构是地铁屏蔽门系统中最重要的机构设计部分，其可靠性、耐用性将直接影响到地铁的运行水平、服务质量和维护费用。文章通过分析说明深圳地铁屏蔽门系统使用的重载型同步齿形带传动和滚珠丝杆传动两种传动机构的设计原理和寿命计算，给出了维护保养方面的工作经验。

关键词：屏蔽门；传动机构；齿形带；丝杆

在屏蔽门系统中，每档屏蔽门单元都是通过本单元控制器接受滑动门开启、关闭的信号指令，控制伺服电机带动传动机构实现滑动门开启、关闭运动。这其中，机械传动机构尤为重要，深圳地铁选用了重载型同步齿形带传动和滚珠丝杆传动两种，介绍如下。

1 深圳地铁对于滑动门机械传动机构的主要设计要求

1.1 滑动门为中分对开式；开启速度0.1～0.75m/s，全程要求无级可调，时间控制在3.0～3.5s；关闭速度0.1～0.55m/s，全程要求无级可调，时间控制在3.5～4.0s。

1.2 传动机构全年工作365天，每天20小时。

1.3 为避免乘客在屏蔽门系统滑动门开启、关闭时抢上抢下，特设计防夹人夹物功能。首先要求每扇滑动门运动时最大动能≤10J，且在关门时最后100mm行程范围内每扇滑动门运动时最大动能≤1J；阻止滑动门关闭的外力≤133N，阻止滑动门关闭的障碍物厚度≤5mm。

2 重载型同步齿形带传动机构

深圳地铁已建成运营的一号线（罗宝线）首期工程，二号线（蛇口线），三号线（龙岗线），四号线（龙华线），五号线（环中线）屏蔽门系统均使用重载型同步齿形带传动机构。

现以五号线（环中线）西屋屏蔽门系统为例，其采用单电机同轴驱动，由减速器齿轮带动齿形带运转，回程终端装有惰轮装置。在列车车头、车尾的边门为非标准门，分为一扇标准门和一扇小门，齿形带长度也相应缩短，保证两扇门运行同步。

深圳地铁通常利用夜间停止运营的空隙进行屏蔽门系统的维护保养，每次维护保养时间仅有四个小时左右，同时由于地下环境的振动和粉尘影响，因而规定每月维护保养检查一次齿形带张紧力，每年调节一次齿形带张紧力。

调节时，通过一个砝码测试，一个齿形带螺丝扣用于张紧，一套专用工具用于门的校直。从最早已服役8年多的重载型同步齿形带现状观看，在此维护条件下，暂不需要更换。

针对重载型同步齿形带传动中的滚动轴承，设计要求其实际使用寿命不低于30年。

2.1 吊架使用的滚动轴承寿命计算如下

2.2 惰轮使用的滚动轴承寿命计算如下

3 滚珠丝杆传动机构

深圳地铁仅在已建成运营的一号线（罗宝线）二期工程使用了深圳方大自动化系统公司提供的滚珠丝杆传动机构，通过滚珠丝杆带动耐磨螺母的直线运动来实现。

标准屏蔽门单元的滚珠丝杆传动为单电机同轴驱动（如下图所示），传动机构由一个滚珠丝杆与球形螺母系统组成，滚珠丝杆由三个安装在门机横梁的轴承支撑，依据门扇运动的方向分为左旋和右旋。传动机构装配有两个与对应门扇相连接的螺母，螺母装配有一个滚筒（锁定销），它在门机梁的滑槽上滑动。

在列车车头、车尾的边门为非标准门，改为采用双电机、双螺杆进行开关门，通过机械调整保证两扇门运行同步。

深圳地铁通常利用夜间停止运营的空隙进行屏蔽门系统的维护保养，每次维护保养时间仅有四个小时左右，同时由于地下环境的振动和粉尘影响，因而规定每月清洁、润滑滚珠丝杆传动机构两次。从最早已服役3年半的滚珠丝杆现状观看，在此维护条件下，暂未出现需要更换的情况，而设计要求其实际使用寿命不低于30年。

3.1 滚珠丝杆寿命计算如下

输入条件：滑动门的最大重量90Kg；滚珠丝杆行程1m，最大转速n=675rpm；加速时间t1=0.5s，匀速时间t2=2s，减速时间t3=0.5s；疲劳寿命L=（Cr/Pr×Fw）3×106。

查设计手册得到：额定动负荷Cr=4490（N）；径向力Pr=334.1N；负载系数fw=1.5；即L=（4490/334.1×1.5）3×106=719.18×106。

理论寿命计算：Lt=L/60×n=719.18×106/60×675=1.78万小时；按照开门3s，关门3.5s，开关门的周期13s计算，滚珠丝杆寿命=1.78×60×60/13=493万次，满足30年以上使用寿命要求。

3.2 针对滚珠丝杆和耐磨螺母配合的传动机构，郑州机电工程研究所张永庆助理工程师曾提出一种改进的丝杠副传动无偏载机构，采用高速多头大导程非自锁丝杠螺母传动副，有兴趣的同志可查阅，本文不再赘述。

4 使用效果

从2004年12月28日深圳地铁一号线（罗宝线）首期工程开通至今，深圳地铁已多次选用搭载重载型同步齿形带传动机构的屏蔽门系统，其免维护、低噪音的特点比较切合地铁运营管理的实际需求。

从2009年9月28日深圳地铁一号线（罗宝线）二期工程首通段开通至今，深圳地铁开始选用搭载滚珠丝杆传动机构的屏蔽门系统，采取每月两次清洁、润滑保养。丝杆传动对比齿形带传动噪音偏高，需继续设计改进，以切合地铁运营管理的实际需求。

5 结束语

地铁屏蔽门系统是集机械、电气、自动控制、计算机和网络等技术于一体的设备，同时也是影响地铁列车行车安全的重要设备。滑动门机械传动机构作为地铁屏蔽门系统最重要的机构设计部分，其可靠性、耐用性将直接影响到地铁的运行水平、服务质量和维护费用。本文通过分析说明深圳地铁屏蔽门系统使用的重载型同步齿形带传动和滚珠丝杆传动两种传动机构的设计原理和寿命计算，给出了维护保养方面的工作经验，还请诸同志斧正。

参考文献

[1]曾莹莹，陈海辉.地铁屏蔽门的机械设计[J].南华大学学报（理工版），2003，03：54-58.

[2]陈海辉.地铁屏蔽门的机械设计及力学模型[J].华南理工大学学报（自然科学版），2004，04：74-77.

作者简介：彭志坚（1987-），男，广东丰顺人，深圳市地铁集团有限公司助理工程师，研究方向：机械设计及其自动化。