車門(下)
「ST 式戸閉機構」的劃時代設計雖然可以普及至以 103 系為首的各款國鐵形列車,但它也不是十全十美:兩個佔空間的氣筒需收納在座椅下,而維修金屬臂連動皮帶的結構亦需很多功夫。因此 JR 東日本在引進 205 系 500 番台時就採用了小巧的「直動式」裝置去控制氣動門。🚪
「直動式」背後原理為齒輪齒條傳動,最初的款式以壓縮空氣控制車門開關,所有部件都可設於門頂。兩塊門板分別都裝上一條齒條,讓夾在中間的一個齒輪控制它們相反方向的滑動,而齒輪的動力就靠壓縮空氣進入氣筒提供。這種「直動式」設計亦可由電動機提供動力,其他地方的構造則大致相近。⚙️
對比氣動門,電動車門可以省去安裝各類壓縮空氣管綫,免卻了因漏氣而失靈的風險,檢修亦較簡單;另外車門開關反應會更靈敏,並可調節開關速度去對應各種情況;檢測個別車門夾到物件(開門及關門時)的情況亦變得更容易。👍
電動車門開閉裝置要到九十年代才正式普及,當中具代表性的例子就是 901 和 209 系採用的外國製螺旋式裝置了。裝置中有一條固定位置的阿基米德螺旋桿(左右兩段的旋向相反),並由電動機操控螺旋桿軸轉動;而這次兩塊門板各自套住兩段相反旋向的螺旋桿,當螺旋桿自轉時就會朝相反方向滑動,原理與螺絲轉進螺絲孔中相同。🔩
之後,部份長距離路綫的 E231 系和 E531 系採用了綫性電動機車門開閉裝置,原理類似綫性電動機列車。車門板上部設有綫圈電磁鐵,它與固定在門軌的磁石的產生吸引和排斥,從而自己滑動。這亦可以套用類似「直動式」的齒條設計,讓一邊門板的滑動可以牽動另一邊。⚡️
最新型的車門開閉裝置名叫 FCPM(Flat Cup Permanent magnet Motor)式驅動,這方式將「直動式」兩條齒條中央的齒輪添上扁平的永磁同步電動機,E235 系和ゆりかもめ(百合海鷗號) 7300 系這些新車都有採用。對比綫性電動機車門開閉裝置,這個小型的永磁同步電動機可以省去不少磁石數量。🧭
在日本最普及的車門安裝方式就是上篇提及的內藏式,因為它能夠安全應付超載的車廂。日本人通勤時擠上列車的畫面屢見不鮮,早前也發生過車門窗戶破損的意外,可見車門承受巨大壓力。對比內嵌式和外吊式車門,內藏式車門的四邊實際上都有支撐固定,避免人潮推破門板。明顯的位置有上部開閉裝置和兩側「戸袋」的支撐,看似沒有支撐點的門底位置亦設有金屬塊,而這個在導軌中心位置的金屬塊能夠從外側頂住門板。🚄
外吊式車門早年在キハ 35 系採用,而現時部份新交通(膠輪捷運)系統的車輛亦有採用。通勤形的キハ 35 系當年採用每邊三趟兩開趟門,並設台階來對應沿途的低地台月台。若採用內藏式的話,延伸到車門下方的「戸袋」就會干涉轉向架;因此當時就用上外吊式車門,車門下部亦變得較薄來避免碰觸月台邊緣。🚉
2000 年代登場的試驗車 E993 系「ac@train」曾使用外吊式車門來增加車內空間,因為沒有「戸袋」就代表著車體外板和內板之間的夾層可以更薄。不過外吊式車門在日本致命的缺點就是兩側的空隙:首先是門板的支撐點會變成只有上下的導軌支持,其次就是空隙會讓冷風進到車廂,下雪時甚至會阻礙車門滑動。😯
內嵌式車門主要在日本的新幹線、特急列車和路面電車中看得到。車門開閉方式分為向外或向內滑開,而向內滑開的設計同樣需要「戸袋」。內嵌式車門可以使車身平滑而降低風阻及噪音,例子有 500 系新幹線向內滑開的內嵌門。N700 系駕駛室後的車門跟隨了車頭形狀而彎曲,所以用向內滑開的內嵌門來取代內藏式趟門。🚅
內嵌式車門另一個好處是它不會霸佔車廂空間,這對低地台路面電車特別有用,避免干涉轉向架等零件緊密的配置。這些列車通常都很少發生人滿為患、車門前非常擁擠的狀況;通勤形列車就需要考慮擁擠及車門受壓問題,無論是向外或向內滑開也好,它們都不適合採用內嵌式車門(過往 JR 四國亦發生特急列車的內嵌式車門鬆脫事故)。🚃
近年首都圈的鐵道公司致力減少車門重開、乘客或物件被夾等意外,避免造成延誤。其中的策略包括在內側門邊貼上大型警告貼紙,同時貼紙的滑溜質地可以避免乘客在開門時被「戸袋」夾到,而新車(例如東急 2020、6020 系)的門板內側也換成滑溜材質。東急電鐵亦修正了溝の口站彎軌的超高角度,避免乘客的物件垂下時被車門夾到。😊
有時一些郊外路綫的列車停站時不會開啟全部車門,避免車內溫度受室外環境影響;這些情況多數發生在炎夏或寒冬,而在總站或中途站長時間停車的列車也會如此。舊式的氣動門可以將氣筒放氣來讓乘客手動開關車門(與緊急開門鈕的原理相同),不過更多的情況就是利用門邊的開關鈕來操控車門。❄️