地鐵車輛門系統(tǒng)行程開關(guān)異常動作原因分析

蒲晨亮, 武 瑩, 蒲天昊, 董 俊

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 運(yùn)營分公司， 陜西西安 710016)

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地鐵車輛門系統(tǒng)行程開關(guān)異常動作原因分析

蒲晨亮, 武 瑩, 蒲天昊, 董 俊

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 運(yùn)營分公司， 陜西西安 710016)

介紹西安地鐵2號線車輛門系統(tǒng)行程開關(guān)的功能，通過對影響行程開關(guān)觸發(fā)條件的分析，結(jié)合運(yùn)營過程中發(fā)生的典型故障，闡述導(dǎo)致行程開關(guān)異常動作的故障原因，并對相關(guān)故障提出相應(yīng)的預(yù)防措施及整改方案。

西安地鐵； 門系統(tǒng)； 行程開關(guān)； 觸發(fā)條件

西安地鐵2號線車輛車門系統(tǒng)采用雙扇電控電動齒帶傳動內(nèi)藏門。車門系統(tǒng)主要組成包括門板總成和驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成包括機(jī)械控制及電氣控制兩部分，機(jī)械控制部分由安裝底板組成、門扇吊掛部件、傳動裝置、鎖閉解鎖裝置等部件組成；電氣控制部分由門控器、驅(qū)動電機(jī)及實現(xiàn)自動門功能的其他附件構(gòu)成。在安裝底板上，安裝有5個行程開關(guān)，將門系統(tǒng)的機(jī)械動作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢崟r傳遞給門控器。

在門關(guān)閉過程中，位于左、右側(cè)門吊板組成之上的鎖閉撞軸進(jìn)入鎖鉤中，鎖鉤通過復(fù)位氣缸內(nèi)部的彈簧可以使之自動復(fù)位，同時門到位行程開關(guān)以及鎖到位行程開關(guān)被觸發(fā)，提供門系統(tǒng)鎖閉到位信號。電動開門時，通過對電磁鐵組成的控制，電磁鐵得電吸合，使鎖鉤轉(zhuǎn)動從而釋放出鎖閉撞軸，在驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)和齒帶的直線運(yùn)動下，帶動左右吊板和門扇運(yùn)動，實現(xiàn)車門打開，同時引起門到位行程開關(guān)以及鎖到位行程開關(guān)動作，提供門系統(tǒng)開門到位信號。在特殊情況下，通過操作緊急解鎖裝置和隔離裝置可以實現(xiàn)車門的緊急解鎖和隔離，同時觸發(fā)緊急解鎖行程開關(guān)和隔離鎖行程開關(guān)，提供車門緊急解鎖信號和隔離信號。

1 門系統(tǒng)行程開關(guān)介紹

1.1 門行程開關(guān)安裝

西安地鐵2號線單個門安裝底板上安裝有5個行程開關(guān)，分別為：

S1：鎖到位行程開關(guān)。如圖1所示，S1行程開關(guān)為單聯(lián)行程開關(guān)，有兩對觸點，一對為動斷觸點，為門控器提供中央鎖動作信號；一對為動合觸點，提供門關(guān)好信號。行程開關(guān)的擺臂滾輪與中央鎖頂部接觸，在開關(guān)門時，門控器控制電磁鐵動作，電磁鐵拉動中央鎖鉤轉(zhuǎn)動，觸發(fā)行程開關(guān)動作。

S2、S3：左,右門到位行程開關(guān)。如圖2所示，S2,S3

圖1 S1行程開關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)

圖2 S2、S3行程開關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)

行程開關(guān)為單聯(lián)行程開關(guān)，有2對觸點，一對為動斷觸點，為門控器提供門到位信號；一對為動合觸點，提供門關(guān)好信號。行程開關(guān)的擺臂滾輪與安裝在左右門吊板上的行程開關(guān)碰片接觸，當(dāng)門處于關(guān)好狀態(tài)時，行程開關(guān)碰片觸發(fā)行程開關(guān)。

S4：隔離鎖行程開關(guān)，有4對觸點，一對動斷觸點為門控器提供門隔離信號；兩對動合觸點，分別提供門關(guān)好信號和為隔離指示燈提供110 V電源。隔離鎖行程開關(guān)只有在手動旋轉(zhuǎn)隔離鎖凸輪后才能被觸發(fā)。

S5：緊急解鎖行程開關(guān)，有4對觸點，一對動斷觸點為門控器提供門緊急解鎖信號；兩對動合觸點，分別提供門關(guān)好信號和為緊急解鎖指示燈提供110 V電源。緊急解鎖行程開關(guān)在進(jìn)行緊急解鎖操作后，由緊急解鎖撥片觸發(fā)。

1.2 門關(guān)好線連接方式

為保證乘客安全，在牽引回路中，串接一個門關(guān)好繼電器常開觸點。在列車各門之間，門關(guān)好線通過串聯(lián)方式連接，只有在所有車門關(guān)到位的情況下，門關(guān)好繼電器得電，常開觸點閉合，列車才能發(fā)出牽引指令。單個車門門關(guān)好線連接方式如圖3所示，在車門關(guān)到位，S1、S2、S3行程開關(guān)被觸發(fā)，動合觸點閉合，且沒有緊急解鎖的情況下，單個門門關(guān)好線才能導(dǎo)通。在單個車門故障時，通過操作隔離鎖裝置，觸發(fā)S4行程開關(guān)，同樣可以使門關(guān)好線導(dǎo)通，防止因單門故障影響運(yùn)營。

圖3 單個車門門關(guān)好線連接方式

2 行程開關(guān)異常動作的原因

2.1 行程開關(guān)自身故障，不能給門控器提供穩(wěn)定的門狀態(tài)信號

(1)行程開關(guān)制造工藝達(dá)不到設(shè)計要求，開關(guān)觸點接觸不徹底，接觸面積小，導(dǎo)致觸點高溫打火，行程開關(guān)有拉弧現(xiàn)象或燒毀觸點，影響行程開關(guān)的使用壽命和導(dǎo)電能力。

(2)維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，行程開關(guān)觸點污染或腐蝕，影響行程開關(guān)導(dǎo)電性能。

(3)安裝緊固力過大，行程開關(guān)輕微變形或破裂，導(dǎo)致行程開關(guān)卡滯，下擺臂折損。

(4)安裝設(shè)計缺陷。西安地鐵二號線門系統(tǒng)行程開關(guān)安裝支架只能使行程開關(guān)左右移動，不能上下移動。如圖1～圖2所示，行程開關(guān)的安裝要求為開關(guān)觸點圓柱面與碰片頂部之間有1.5～2.5 mm的空行程，但在實際檢修中發(fā)現(xiàn)，行程開關(guān)觸發(fā)后間隙達(dá)不到安裝要求，造成行程開關(guān)復(fù)位彈簧疲勞失效。

(5)維修其他設(shè)備時損壞行程開關(guān)。從門系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析，承載輪故障最高，在更換承載輪時，要將門吊板拆下，因此需對行程開關(guān)進(jìn)行防護(hù)。但由于作業(yè)不熟練或防護(hù)不到位，常常造成行程開關(guān)擺臂折斷損壞。

2.2 電磁鐵組成故障

如圖4所示，開門時，門控器控制電磁鐵動作，電磁鐵拉動中央鎖鉤旋轉(zhuǎn)，鎖鉤釋放鎖閉撞軸，同時觸發(fā)鎖到位行程開關(guān)，開關(guān)動斷觸點將開門信號傳送給門控器。電磁鐵組成故障時，電磁鐵無法拉動中央鎖鉤，行程開關(guān)無法將開門信號傳遞給門控器，此時車門報3 s不釋放故障。

(1)電磁鐵故障。門控器對電磁鐵輸出正常，但電磁鐵內(nèi)部線圈損壞，無法動作。

(2)電磁鐵內(nèi)部或拉桿上有油污等雜質(zhì)，導(dǎo)致電磁鐵動作不靈活，行程開關(guān)觸發(fā)異常。

(3)電磁鐵與中央鎖鉤連接處開口銷斷裂，銷軸從鎖鉤球關(guān)節(jié)處脫出，電磁鐵無法帶動中央鎖旋轉(zhuǎn)。此故障已多次發(fā)生，其原因如下：

①設(shè)計缺陷，開口銷安裝處無墊片。當(dāng)開口銷連接處球關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動時，開口銷兩端受力不平衡，受剪切力的作用。

②開口銷規(guī)格小，易斷裂。

圖4 中央鎖閉機(jī)構(gòu)

2.3 復(fù)位氣缸組成故障

如圖4所示，在門關(guān)閉過程中，4個位于門吊板之上的鎖閉撞軸進(jìn)入鎖鉤中，鎖鉤通過復(fù)位氣缸內(nèi)部的彈簧可以使之自動復(fù)位，門系統(tǒng)以這種方式被鎖閉。同時S1、S2、S3行程開關(guān)的動開觸點同時將門關(guān)到位信號傳遞給門控器。當(dāng)復(fù)位氣缸故障時，鎖鉤不能落下，S1行程開關(guān)不能被觸發(fā)，無法將門關(guān)到位信號傳遞給門控器，根據(jù)程序設(shè)計，車門將自動進(jìn)行3次防夾開關(guān)門，最后車門處于打開至200 mm狀態(tài)，門控器報車門3次以上檢測到障礙物故障。導(dǎo)致復(fù)位氣缸組成動作異常的原因如下：

(1)復(fù)位氣缸故障

①復(fù)位氣缸內(nèi)部復(fù)位彈簧失效，復(fù)位力不足。

②復(fù)位氣缸內(nèi)部或復(fù)位氣桿附著油污等雜質(zhì)，造成氣缸內(nèi)部卡滯，阻礙復(fù)位氣桿彈出。

(2)復(fù)位氣缸安裝支座斷裂

①車門復(fù)位氣缸行程不足，內(nèi)部彈簧沒有壓縮余量。車輛在開門時氣缸內(nèi)部彈簧被壓縮到極限，使沖擊力直接傳遞到復(fù)位氣缸后端部，對復(fù)位氣缸安裝支座產(chǎn)生剛性沖擊力。

②支座設(shè)計缺陷。如圖5所示，支座根部為直角過度，導(dǎo)致支座根部應(yīng)力集中，容易斷裂；此外，安裝底板與復(fù)位氣缸安裝支座之間無墊片，由于底板安裝面不平整，安裝緊固后支座受到軸向力的作用。同時，支座橫截面偏小，不能把沖擊力有效的分散到安裝底板的四周面上。

③復(fù)位氣缸與中央鎖連接處開口銷斷裂，銷軸從鎖鉤球關(guān)節(jié)處脫出，復(fù)位氣缸無法帶動鎖鉤旋轉(zhuǎn)。

圖5 復(fù)位氣缸支座改造前后對比

2.4 門系統(tǒng)下導(dǎo)軌中夾有異物

此故障在正線已發(fā)生多次，主要原因是客流量大，乘客不小心將物品掉落到下導(dǎo)軌中。西安地鐵門系統(tǒng)防夾功能最小檢測障礙物大小為25 mm×60 mm(寬×高)，按照下導(dǎo)軌中所夾異物的大小，導(dǎo)致的故障主要有以下兩種：

(1)當(dāng)下導(dǎo)軌中障礙物尺寸大于25 mm×60 mm時，車門將自動進(jìn)行3次防夾開關(guān)門，最后車門處于打開至200 mm狀態(tài)，由于S2,S3行程開關(guān)沒有被觸發(fā)，動開觸點沒有斷開，不能將門關(guān)到位信號傳遞給門控器，門控器報車門3次以上檢測到障礙物故障。

(2)當(dāng)下導(dǎo)軌中障礙物尺寸小于25 mm×60 mm時，車門將正常關(guān)閉，但由于下導(dǎo)軌中夾有物體，導(dǎo)致門縫間隙過大，中央鎖鉤與鎖閉撞軸間隙過小，開門時鎖鉤無法抬起釋放鎖閉撞軸。同時，S1行程開關(guān)動開觸點無法閉合，不能給門控器提供中央鎖動作信號，門控器報3 s不釋放故障。

3 行程開關(guān)異常動作的應(yīng)對措施

3.1 行程開關(guān)故障的處理方法

(1)在各級修程中，對外觀破損、復(fù)位彈簧失效、觸點腐蝕或內(nèi)部有拉弧痕跡的行程開關(guān)，直接進(jìn)行更換，在安裝時，注意力矩校核。

(2)對外觀正常，出現(xiàn)卡滯或復(fù)位力不足的行程開關(guān)，進(jìn)行清潔，并將緊固螺釘松開，對安裝力矩進(jìn)行重新校核。

(3)針對行程開關(guān)無法上下調(diào)整，緊固螺釘扭矩不易控制的問題。在2號線增購車上，修改開關(guān)支架結(jié)構(gòu)，方便開關(guān)上下調(diào)整；緊固螺釘由標(biāo)準(zhǔn)件改為機(jī)加工件，結(jié)構(gòu)為臺階螺釘，如圖6所示。

圖6 改造后的行程開關(guān)支架及螺釘

3.2 電磁鐵組成故障的處理方法

(1)在檢修作業(yè)時，對電磁鐵拉桿表面的油污雜質(zhì)進(jìn)行清潔；對門控器輸出正常，電磁鐵失效的，直接進(jìn)行更換。

(2)針對中央鎖閉機(jī)構(gòu)連接處開口銷易斷裂的問題，在2號線增購車上，增大開口銷規(guī)格，由φ1.6×12 mm改為φ2.0×14 mm，同時增加墊片。并對現(xiàn)有車的開口銷故障進(jìn)行跟蹤，根據(jù)故障情況進(jìn)行整改。

3.3 復(fù)位氣缸組成故障的處理方法

(1)如圖5所示，對復(fù)位氣缸支座桿進(jìn)行改造，其尺寸由原有的8 mm增加到14 mm；在氣缸支座根部與安裝底板之間增加1個3 mm金屬平墊，使支座受到復(fù)位氣缸的徑向彈性作用力時，能夠把沖擊力均勻地分散在平墊周圍；安裝支座桿根部由直角過度變?yōu)閳A角過度，避免支座根部應(yīng)力集中。

(2)如圖7所示，氣缸行程由10 mm改為15 mm，增加調(diào)節(jié)余量，保證鎖鉤抬起時復(fù)位氣缸內(nèi)部仍然有空行程，不會對氣缸支座造成剛性沖擊。

當(dāng)正線列車發(fā)生3 s不釋放和車門3次以上檢測到障礙物故障，車門無法正常打開或關(guān)閉時，首先檢查車門下導(dǎo)軌中是否夾有異物，避免不必要的下線。

圖7 增加氣缸行程

4 結(jié)束語

車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用頻率高，在列車運(yùn)行過程中，受外界干擾大。從目前運(yùn)營和維修情況分析，相對

于車輛其他系統(tǒng)，故障率較高。通過對影響行程開關(guān)異常動作的典型故障進(jìn)行梳理，系統(tǒng)的分析故障原因和掌握故障規(guī)律，提高作業(yè)人員對門系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備故障的判斷和維修處理能力。同時，通過備件消耗量的統(tǒng)計和維修經(jīng)驗的積累，為各級修程及普查作業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐，為進(jìn)一步的技術(shù)改造積累經(jīng)驗。

[1] 羅映紅．電工技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[2] 濮良貴,紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2006．

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更 正

2015年第2期，第102頁“高速動車組牽引電機(jī)軸承電蝕及對策

相阿峰， 郭秀違”

更改為： “高速動車組牽引電機(jī)軸承電蝕及對策

相阿峰， 郭秀文”

Cause Analysis of Travel Switch Abnormal Action of Metro Vehicle Door System

PUChenliang,WUYing,PUTianhao,DONGJun

(Operating Company, Xi'an Metro Operation Co., Ltd., Xi'an 710016 Shaanxi, China)

The function of vehicle door system's travel switch for Xi'an Metro Line 2 is introduction. Through analysis on the trigger condition of travel switch, combining with the typical faults occurred during operation, this paper explains the fault causes of travel switch abnormal action, and proposes the appropriate preventive measures and corrective solutions.

Xi'an metro; door system; travel switch; trigger condition

1008-7842 (2015) 03-0120-04

??)男，助理工程師(

2014-12-01)

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.03.29