龐巴迪CX-100型電客車門阻塞功能原理探究及故障處理

金 慶，班 勃

（1.廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510000；2.廣東工業(yè)大學(xué)，廣東廣州 510006）

1 CX-100車型

該車型雖屬于城市軌道交通列車，但其在自身結(jié)構(gòu)上與普通軌道交通列車存在較大的差別。最為明顯的不同點(diǎn)即是CX-100型車為橡膠輪，每節(jié)車共計(jì)8個(gè)橡膠輪胎。因?yàn)槠錇橄鹉z輪胎，該車在垂向震動(dòng)頻率較鋼輪列車低，但震動(dòng)幅度較大，總體乘客舒適度方面更好[1]。圖表1為CX-100車型的主要參數(shù)。

圖1 CX-100車型照片

表1 車輛尺寸、材料及性能[1]

因?yàn)镃X-100型列車為全自動(dòng)無人駕駛，故其在安全方面要求更為嚴(yán)格。作為乘客進(jìn)出列車的車門，其安全性能直接影響列車在行駛中的安全。與普通地鐵列車相同，所有列車車門必須具有緊急解鎖功能，該功能能夠確保列車車內(nèi)一旦發(fā)生緊急情況時(shí)，乘客可以在司機(jī)監(jiān)控情況下手動(dòng)打開安全側(cè)的車門進(jìn)而疏散。CX-100型車由于是無人駕駛，故無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控各車門狀態(tài)，確保行車時(shí)的車門及停車后非安全側(cè)的車門不被乘客意外打開，因此APM1型電客車車門均設(shè)計(jì)具有門阻塞功能。所謂門阻塞功能，就是指防止列車運(yùn)行過程中乘客打開車門及打開列車停車后非安全側(cè)的車門（無疏散平臺(tái)側(cè)）的車門，簡(jiǎn)單點(diǎn)概括為防止人為不安全的打開車門。該項(xiàng)功能關(guān)系CX-100型列車能否上線運(yùn)行，是最基本的安全致關(guān)功能之一。

2 門阻塞原理及執(zhí)行機(jī)構(gòu)

結(jié)合廣州地鐵APM線列車運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，以及維護(hù)過程中的多次調(diào)試，個(gè)人對(duì)CX-100型列車的門阻塞功能原理進(jìn)行了深入探究，并研究出門阻塞功能的機(jī)制，最終經(jīng)在線調(diào)試與故障模擬成功進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.1 門阻塞功能的施加

CX-100型電客車采用CITYFLO650信號(hào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)CX-100型列車ATC（列車自動(dòng)控制）、ATS（列車監(jiān)控）、ATO（列車自動(dòng)運(yùn)行）。該信號(hào)系統(tǒng)采用雙通道來確保各種安全至關(guān)信息的采集，如零速、安全側(cè)、位標(biāo)和開門使能等。

當(dāng)一列經(jīng)過初始化、通信正常的CX-100列車在正線運(yùn)行時(shí)，該列車本身會(huì)通過ATC的自動(dòng)計(jì)算（運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間、上次位置）及通信從而計(jì)算出列車位置，同時(shí)列車會(huì)通過軌道上的位標(biāo)對(duì)所估算的列車位置進(jìn)行修正，在經(jīng)過與其內(nèi)部存儲(chǔ)的物理地圖進(jìn)而確定列車在何位置、哪個(gè)站臺(tái)或者區(qū)間。在確定列車位置后，車載ATC就會(huì)根據(jù)列車的速度確定列車兩側(cè)是否施加門阻塞。

當(dāng)列車通過轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)速確定列車處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，列車兩側(cè)均默認(rèn)為非安全側(cè)，兩側(cè)都會(huì)施加門阻塞功能防止乘客通過車門緊急解鎖手柄打開車門。當(dāng)列車停車后，不論是區(qū)間停車還是在站臺(tái)正常停車，列車只會(huì)在非安全側(cè)施加門阻塞，此時(shí)乘客可以通過操作車門緊急解鎖手柄打開。

2.2 安全側(cè)與非安全側(cè)

安全側(cè)與非安全側(cè)的區(qū)分在于，安全側(cè)是指站臺(tái)側(cè)或者區(qū)間具有疏散平臺(tái)側(cè)，該側(cè)未安裝任何設(shè)備，乘客可以在該側(cè)進(jìn)行疏散；非安全側(cè)是指非站臺(tái)側(cè)且無疏散平臺(tái)，且該側(cè)安裝了各類弱電設(shè)備，不利于乘客安全，無法疏散。

2.3 門阻塞功能的冗余控制

當(dāng)列車確定施加門阻塞后，兩側(cè)施加門阻塞均會(huì)由不同的ATC板件(XA3/XA10)施加驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)門阻繼電器DL1/2/3/4得電。繼電器得電后會(huì)使得其控制的觸點(diǎn)導(dǎo)通至門控制器的24 V電源，進(jìn)而使得乘客解鎖車門時(shí)會(huì)接通該電源至車門電機(jī)，車門電機(jī)反轉(zhuǎn)關(guān)閉車門，實(shí)現(xiàn)阻止乘客打開非安全側(cè)的車門。

以CX-100型列車的1、2對(duì)門頁為例介紹下該繼電器及相應(yīng)觸點(diǎn)的動(dòng)作情況。當(dāng)ATC確認(rèn)1、2對(duì)門頁側(cè)需要施加門阻塞功能后即會(huì)通過DBRE1/2兩條電路驅(qū)動(dòng)DL1/2繼電器動(dòng)作，繼電器動(dòng)作后會(huì)接通DL1/2繼電器13/14、15/16觸點(diǎn)，將MCS電路的24 V電源送至DRS1觸點(diǎn)進(jìn)而到達(dá)車門控制器。其中DL繼電器觸點(diǎn)為冗余控制避免單個(gè)觸點(diǎn)不導(dǎo)通影響門阻塞功能施加，進(jìn)而影響乘客安全。龐巴迪列車的在關(guān)系安全方面的功能多采用冗余設(shè)計(jì)，CX-100型列車控制中也多次出現(xiàn)，本文中不作詳述。

圖2 門阻繼電器控制電路

CX-100型列車車門緊急解鎖裝置如圖3所示。

圖3 CX-100列車車門緊急解鎖裝置

3 常見故障及處理建議

門阻塞故障，當(dāng)列車無法施加門阻塞功能或者無法判斷安全側(cè)時(shí)，列車即會(huì)報(bào)門阻塞故障。故障報(bào)警原理簡(jiǎn)單通俗，但深入到如何檢測(cè)列車功能無法施加或者如何無法判斷安全側(cè)，由于缺乏資料，該問題一直困擾著同行。現(xiàn)將門阻塞功能如何檢測(cè)闡述如下。

3.1 無法判斷安全邊

由列車無法判斷安全引起的門阻塞功能分為兩種，一是當(dāng)列車未初始化、丟失通信或者ATP故障時(shí)，此時(shí)均無法判斷安全邊，會(huì)伴隨著門阻塞故障。此種情況，可以忽略該報(bào)警，將列車正確初始化、重置ATP即可。二是當(dāng)ATC預(yù)存物理地圖故障，此種情況需要對(duì)ATC更新軟件，重載其物理地圖。針對(duì)廣州地鐵APM線CX-100型列車ATC故障情況，建議結(jié)合定修定期更新ATC軟件，從而避免出現(xiàn)ATC軟件故障，如初始化不成功、停車參數(shù)跳變和交叉檢驗(yàn)錯(cuò)誤。

3.2 列車無法施加門阻塞功能

CX-100型電客車判斷列車是否可以施加門阻塞功能主要涉及兩個(gè)方面，一是門鎖繼電器（DL）是否正常得電動(dòng)作，二是車門是否具有開門等與門阻功能沖突的指令。當(dāng)列車檢測(cè)到兩種情況有任一正確時(shí)，會(huì)通過控制EEBF繼電器失電，從而導(dǎo)通至XA13板件的報(bào)警回路，列車報(bào)門阻塞故障。

3.2.1 門阻繼電器DL

該繼電器在XA4/XA9板件驅(qū)動(dòng)下會(huì)相應(yīng)動(dòng)作，如果動(dòng)作不同步，車載ATC即會(huì)通過DL檢測(cè)回路發(fā)現(xiàn)故障，從而列車判定門功能未施加，斷開EEBF，報(bào)門阻塞故障。

圖4 DL繼電器驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)回路

3.2.2 車門狀態(tài)

當(dāng)列車任一側(cè)車門具有開門或者關(guān)門指令時(shí)，車載ATC默認(rèn)此時(shí)該側(cè)車門正在動(dòng)作，不具備施加門阻塞功能的條件。該項(xiàng)檢測(cè)是列車載ATC通過監(jiān)測(cè)車門開門繼電器MCR，判斷列車車門狀態(tài)。此種檢測(cè)方式以列車每側(cè)為單元，通過串聯(lián)MCR常閉觸點(diǎn)（13/15腳），監(jiān)測(cè)MCR是否動(dòng)作。

3.2.3 故障處理流程

綜合以上分析，當(dāng)列車報(bào)門阻塞故障時(shí)，一般可以遵從圖5的故障處理順序。

圖5 門阻塞故障處理流程

4 總結(jié)

以上關(guān)于CX-100型列車門阻功能原理探究及故障處理全部來源于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)及正線調(diào)試，是通過實(shí)際驗(yàn)證的，可以完全解析CX-100車型的門阻功能原理，為該車型的故障處理提供了較大的參考。目前，國內(nèi)北京、廣州兩地已開通該車型的線路，上海也已著手開建相同線路，相信本文的研究將會(huì)為國內(nèi)城市該車型的維保提供一定幫助，也為國內(nèi)逐步突破國外該車型的壟斷提供一定借鑒。

［1］APM線車輛設(shè)備手冊(cè)［Z］.匹茲堡：龐巴迪運(yùn)輸（控股）美國有限公司，2010.