浅谈轨道交通自动检票机门体结构及材质

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摘要：分析广州轨道交通自动检票机门体的使用情况，针对出现的外护套层脱落、内部骨架变形等问题，采用新材料与新结构相结合的方式对自动检票机门体实施改造，使改造后门体具有强度高、刚性强、结构合理等特点，且在防撞、防挤压性能均有所提升，自动检票机服务水平、维修效率相应提高。其结构稳定可靠，耐磨耐撞，既可用于地铁检票系统，也可用于类似的需要进行自动检票机的场合，如停车场、场馆、会所、车站、码头、轮渡等场合。
关键词：自动检票机门体；硅橡胶；新型骨架
中图分类号:U239.5文献标识码:A
1背景技术
目前，在城市轨道交通自动检票领域，扇门机构主要由电机、连接机构组件和门体构成，而门体的基本结构为：内部骨架－填充层－外护套层。其中，内部骨架采用金属网孔板折成笼状焊接而成，填充层的主要填充物质为钙类填充物，外护套层的材料成分为PU海锦，通过发泡工艺加工制作而成（见图1）。这种门体结构的特点在于重量轻、惯性小。由于门体重量轻，驱动门体动作的电机可选用低功率、小扭矩型号的电机，从而降低自动检票机内部工作温度及能耗；门体的惯性小，可对闯闸乘客的人身安全起到最大限度的保护作用。
图1. 原门体横截面图
2自动检票机门体结构分析
2.1 原自动检票机门体的技术缺陷分析
2.1.1 采用金属网孔板折成笼状焊接的内部骨架结构，虽然能使门体骨架重量减轻，但其强度也相应降低. 另一方面，焊接工艺的好坏也直接影响了骨架的刚性。
2.1.2 通过PU海锦发泡加工工艺形成的外护套层抗磨损能力较差。在实际使用过程中，由于乘客碰撞、挤压、行李撞击等因素，造成门体外层的PU发泡海锦局部损坏及脱落，骨架受力不均而变形、断裂等，直接影响了自动检票机的正常运作。
3自动检票机门体改造方案
3.1 门体外护套层材料的选用
针对原门体外护套层PU海锦发泡抗磨损能力较差、易燃，燃烧后会产生有毒气体的技术缺陷，本次技术改造选用硅橡胶为原材料来替填充层和外护套层（见图2），其优点如下：
3.1.1 耐磨、耐温性能较PU海锦发泡材料大幅提高，在耐温性能上，即耐高温也耐低温，在150°C下长期使用而无性能变化，在200°C下可连续使用10,000小时，在－60°C内仍具有较好的弹性。
3.1.2 加工工艺简单，由于本次采用硅橡胶直接挤包填充层和外护套层的加工工艺，省去了以住需要填充钙类物质的工序，不仅节省材料，还可简化加工工艺；同时，硅橡胶加工时容易流动，因而可以在能耗较低的情况下模压、压延、挤出，提高了生产效率。
3.1.3 硅橡胶柔软性能好，可塑性能优越，最大限度地保护了乘客的人身安全。
3.1.4 硅橡胶在燃烧时具有阻燃性和自熄性，且因其不含有机卤化物，因而燃烧时仅产生少量无毒白烟，完全满足消防及环保要求，很好地解决了以住PU海锦发泡燃烧后会产生有毒气体的技术缺陷。
图2. 硅橡胶材料
3.2 门体内部骨架的改造
选用硅橡胶为原材料制造的门体填充层和外护套层可有效解决以往门体外包PU发泡海锦局部损坏及脱落的问题，但同时，由于硅橡胶材料的密度比PU发泡海绵大（比重为约为1.5~3:1），为避免硅橡胶材料重量过重而增加门体驱动机构的功率、扭矩和惯性，本次技术改造重新设计门体内部骨架结构（见图3），保证改造后门体的重量及强度与原来的一致。
改造的门体内部骨架结构，其材料为合金铝，利用合金铝的重量轻、刚性强、防腐性能好等特征，通过加工铸造成内部空心网格状、表面封闭的特定形状结构，克服了以往门体内部骨架采用金属网孔板折成笼状焊接的技术缺陷，提高了门体骨架整体的刚性，同时也减轻了门体的重量。
图3 .改造后的门体内部骨架结构
4自动检票机门体改造前后参数对比
本次技术改造采用了合金铝铸造空心骨架再外包硅橡胶的加工方式，这样技改后的门体在不改变门体整体比重的情况下，具有强度高、刚性强、柔软性好等特点，在防撞、防挤压性能均有所提升。
新旧自动检票机门体参数对比（见表1）。
表1新旧自动检票机门体参数比较：
图4.技改前门体
图5.技改后门体
5结语
通过对自动检票机门体结构进行分析与研究并对其进行技术改造，使技改后门体具有强度高、刚性强、柔软性好等特点，且在防撞、防挤压性能均有所提升。技改后的自动检票机门体使用范围广，既可用于地铁检票系统，也可用于类似的需要进行自动检票机的场合，如停车场、场馆、会所、车站、码头、轮渡等场合。
参考文献
[1]北京有色冶金设计研究总院编.机械设计手册[M].第四版第1卷. 北京：化学工业出版社,2002.
[2]北京有色冶金设计研究总院编.机械设计手册[M].第四版第2卷. 北京：化学工业出版社,2002.