成都地鐵1號(hào)線電客車門控器檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)與使用

張立明

（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，成都 610081）

成都地鐵1號(hào)線電客車門控器檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)與使用

張立明

（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，成都 610081）

門控器檢修平臺(tái)是以信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱為核心，以示波器為主要檢測(cè)手段，對(duì)比門控器總成為參照物的綜合性平臺(tái)，主要功能是對(duì)門控器進(jìn)行檢測(cè)、維修、測(cè)試。平臺(tái)集成了開關(guān)車門的相關(guān)控制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)負(fù)載，在門控器工作原理的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，把大的控制系統(tǒng)桌面化。通過(guò)對(duì)比測(cè)試，快速發(fā)現(xiàn)故障原因并及時(shí)排除故障，完成控制器的芯片級(jí)維修。

門控器 信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱 檢測(cè) 芯片級(jí)維修

門控器芯片級(jí)維修一直是電客車維修的重難點(diǎn)項(xiàng)目。在對(duì)門控器工作原理分析和研究的基礎(chǔ)之上，按照電客車對(duì)車門控制的要求，利用現(xiàn)有條件，成都地鐵1號(hào)線自主搭建高仿真的門控器檢修平臺(tái)，滿足門控器維修、檢測(cè)和調(diào)試需要。

1 門控器檢修平臺(tái)的組成

門控器檢修平臺(tái)是進(jìn)行門控器檢測(cè)、維修、測(cè)試的專業(yè)化平臺(tái)，含信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱1個(gè)，多功能示波器2臺(tái)，開關(guān)門自動(dòng)信號(hào)控制器1臺(tái)，10A、0～150V可調(diào)電源1套。它以信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱為核心，示波器為主要檢測(cè)手段，對(duì)比門控器總成為參照物的綜合性集成平臺(tái)。其總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 門控器檢修平臺(tái)組成及結(jié)構(gòu)

2 門控器檢修平臺(tái)的功能

門控器檢修平臺(tái)既含有車門開關(guān)所需集控、手控開關(guān)門信號(hào)，也含有開關(guān)門電機(jī)、鎖閉指示、開關(guān)門指示等負(fù)載，能在0速信號(hào)有效的情況下進(jìn)行開關(guān)門對(duì)比檢測(cè)的系統(tǒng)?？赡M電客車集控開關(guān)門功能，進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)測(cè)試，為經(jīng)過(guò)維修的門控器上車使用提供可靠保障；可模擬電客車單門開關(guān)過(guò)程，避免現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的麻煩及對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損耗；能快速查找門控器故障芯片，對(duì)門控器進(jìn)行修復(fù)。其中，能實(shí)現(xiàn)的主要檢測(cè)和故障判斷項(xiàng)目有：第一，確認(rèn)車門故障是門控器故障還是機(jī)械結(jié)構(gòu)故障；第二，零速信號(hào)、集控開關(guān)門輸入回路功能檢測(cè)及故障判斷；第三，服務(wù)按鈕、隔離開關(guān)、鎖閉開關(guān)、緊急解鎖按鈕輸入回路功能檢測(cè)及故障判斷；第四，編碼器回路功能檢測(cè)及故障判斷；第五，110V、12V、5V電源功能檢測(cè)及故障判斷；第六，電機(jī)及控制回路功能檢測(cè)和故障判斷；第七，指示燈、蜂鳴器控制回路功能檢測(cè)及故障判斷；第八，CANOPEN控制器及通訊回路功能檢測(cè)及故障判斷；第九，數(shù)碼顯示回路功能檢測(cè)及故障判斷。

3 門控器檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建思路

門控器檢修平臺(tái)的搭建是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，既沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，也無(wú)參照樣本。在搭建之前，我們對(duì)車門的檢修現(xiàn)狀及對(duì)車門檢修工作中的重難點(diǎn)工作進(jìn)行調(diào)研。在平臺(tái)搭建設(shè)計(jì)階段，立足車門檢修工作的需要，將平臺(tái)搭建和車門故障分析判斷及門控器芯片級(jí)維修相結(jié)合，既要滿足車門故障類型的判斷，也要滿足電氣元件故障的判斷，并對(duì)門控器進(jìn)行深度維修。在門控器檢修平臺(tái)上既能對(duì)門控器總成進(jìn)行測(cè)試，還能查找故障點(diǎn)，并進(jìn)行門控器總成的深度維修。

3.1 開關(guān)門信號(hào)控制與處理的設(shè)計(jì)

門控器檢修平臺(tái)是一個(gè)桌面平臺(tái)，車門控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，有效簡(jiǎn)化車門控制信號(hào)，抽取實(shí)際輸入到門控器的信號(hào)，在不缺少控制信號(hào)和輸出負(fù)載的情況下，實(shí)現(xiàn)車門的開關(guān)控制。將龐大的車門控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化、集成化、桌面化。車門控制的信號(hào)主要有：①司機(jī)室左/右側(cè)屛開門信號(hào)；②司機(jī)室操控臺(tái)左/右側(cè)開門信號(hào)；③ATO自動(dòng)開左/右側(cè)門信號(hào)；④司機(jī)室左/右側(cè)屛關(guān)門信號(hào)；⑤司機(jī)室操控臺(tái)左/右側(cè)關(guān)門信號(hào)；⑥ATO自動(dòng)關(guān)左/右側(cè)門信號(hào)；⑦ATO模式下左/右0速列車線；⑧左/右0速列車線。

以上信號(hào)中，①～③實(shí)際輸入到門控器的信號(hào)線為M11/M21，對(duì)應(yīng)門控器接入端子為X1︰2，即將左/右開門列車線合并為開門列車線；以上信號(hào)中④～⑥實(shí)際輸入到門控器的信號(hào)線為M00/M01，對(duì)應(yīng)門控器接入端子為X1︰1，即將左/右關(guān)門列車線合并為關(guān)門列車線；以上信號(hào)中⑦～⑧實(shí)際輸入到門控器的信號(hào)線為M12/M22，對(duì)應(yīng)門控器接入端子為X1︰3，即將左/右0速列車線合并為0速列車線。

這樣，司機(jī)室繁復(fù)的開關(guān)門控制信號(hào)線可簡(jiǎn)化為開門信號(hào)、關(guān)門信號(hào)、0速信號(hào)，并將這些信號(hào)集成在信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱上，實(shí)現(xiàn)桌面集成控制。車門開關(guān)的工作狀態(tài)取決于門控器信號(hào)輸入端的狀態(tài)，其邏輯見(jiàn)表1。門控器檢修平臺(tái)的輸入信號(hào)和開關(guān)門動(dòng)作也嚴(yán)格遵循該邏輯。

表1 車門控制邏輯表

3.2 信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱的作用及功能

信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱是整個(gè)檢修平臺(tái)的核心部件，不但能進(jìn)行手動(dòng)開關(guān)門的模擬，還能接受外接自動(dòng)開關(guān)門信號(hào)，實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制和轉(zhuǎn)接。信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱面板開關(guān)及接口功能：該面板上設(shè)置有“電源1”“電源2”“電源3”等3個(gè)電源開關(guān)，不但為測(cè)試門控器提供電源，而且還能為外界設(shè)備提供110V直流電源。

在控制箱頂部設(shè)有一個(gè)外接輸入信號(hào)接口，可將外接自動(dòng)開關(guān)門、0速信號(hào)引入控制箱，在控制箱的頂部和底部共設(shè)有3路門控器輸出控制信號(hào)，其主要作用是將控制箱內(nèi)手動(dòng)信號(hào)，如服務(wù)按鈕、鎖閉、緊急解鎖、隔離、0速信號(hào)和自動(dòng)開關(guān)門信號(hào)通過(guò)箱內(nèi)電路轉(zhuǎn)換處理，同時(shí)分配傳輸給外接門控器，實(shí)現(xiàn)外接門控器信號(hào)源的統(tǒng)一。

為滿足多路門控器通訊測(cè)試的需要，并兼顧空調(diào)控制器、CSC等CANOPEN設(shè)備組網(wǎng)需求，在控制箱的右側(cè)設(shè)有3個(gè)CANOPEN接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和門控器、空調(diào)控制器、CSC等組網(wǎng)需求。通過(guò)計(jì)算機(jī)和示波器對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障器件，并查找出故障點(diǎn)。

3.3 門控器檢修平臺(tái)的檢測(cè)思路

信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱能統(tǒng)一提供：開門、關(guān)門、0速、鎖閉、緊急解鎖、隔離等信號(hào)。這6個(gè)信號(hào)分別產(chǎn)生于不同的信號(hào)源，通過(guò)內(nèi)部電路進(jìn)行分解后，由各接口輸出。在外加同樣信號(hào)的前提下，故障門控器和對(duì)比門控器所加信號(hào)是一致的，但待修門控器故障點(diǎn)的信號(hào)和對(duì)比門控器相應(yīng)點(diǎn)的示波器波形是不一致的。在掌握門控器工作原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)故障現(xiàn)象的分析、判斷，輔以門控器檢測(cè)平臺(tái)的測(cè)試，快速找出故障芯片，修復(fù)門控器。

4 門控器檢修平臺(tái)的使用

為方便多門控器總成的檢測(cè)及深度維修，信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱上各接口和門控器各接口采用了一致性設(shè)計(jì)。為滿足信號(hào)傳輸?shù)囊螅奖愀鹘涌诘穆?lián)接，并降低制作成本，我們用BVR線編制了7芯電纜，實(shí)現(xiàn)帶檢門控器即插即用，大大提高了檢修的方便性。

4.1 電氣故障和機(jī)械故障的診斷

將電氣系統(tǒng)中的門控器、電機(jī)總成等從車上拆下和信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱相連，接通電源和開關(guān)門信號(hào)，如果能正常開關(guān)門，門控器無(wú)報(bào)警，則可判斷車門系統(tǒng)中的電氣系統(tǒng)工作正常，故障是由車門機(jī)械原因造成的。

4.2 外接輸入信號(hào)的診斷

外接輸入信號(hào)主要有“鎖閉”“緊急解鎖”“隔離”“服務(wù)按鈕”“集控開門”“集控關(guān)門”“0速信號(hào)”等。為方便說(shuō)明，現(xiàn)以“服務(wù)按鈕”故障為例進(jìn)行說(shuō)明，其他輸入信號(hào)的判斷方法和此類似。

（1）故障現(xiàn)象。按動(dòng)“服務(wù)按鈕”，門控器無(wú)響應(yīng)，車門無(wú)動(dòng)作。

（2）故障診斷過(guò)程。將門控器總成和信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱相連，接通電源和開關(guān)門信號(hào)，按動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱上“服務(wù)按鈕”，如果能進(jìn)行開關(guān)門，門控器無(wú)報(bào)警，則診斷為“服務(wù)按鈕”壞。反之，則說(shuō)明門控器“服務(wù)按鈕”信號(hào)處理電路故障。

4.3 輸出負(fù)載故障的診斷

輸出負(fù)載主要有“開關(guān)門電機(jī)”“鎖閉指示”“開關(guān)門指示”“蜂鳴器”等，為方便說(shuō)明，現(xiàn)以常見(jiàn)故障——“開關(guān)門電機(jī)”故障為例，其他輸出負(fù)載的診斷方法和此類似。

（1）故障現(xiàn)象。按動(dòng)“服務(wù)按鈕”，電機(jī)無(wú)動(dòng)作，隨后門控器顯示“H”報(bào)警。

（2）故障診斷過(guò)程。將門控器和檢修平臺(tái)上信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱、電機(jī)總成相連，接通電源和開關(guān)門信號(hào)，按動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱上“服務(wù)按鈕”，如果檢修平臺(tái)上電機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，門控器無(wú)報(bào)警，則診斷為車門上“開關(guān)門電機(jī)”故障。反之，則診斷為門控器故障。

4.4 門控器內(nèi)芯片及各電子元器件的診斷

診斷方法是將故障門控器、正常門控器分別和信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱、電機(jī)總成相連，打開示波器，接通電源和開關(guān)門信號(hào)，按動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)接控制箱上“服務(wù)按鈕”，根據(jù)故障現(xiàn)象和門控器電氣原理圖，將正常門控器和故障門控器進(jìn)行同點(diǎn)波形比較，查找異常點(diǎn)，從而診斷出故障芯片或元件。取下故障件，并換上新件，再次進(jìn)行測(cè)試，如正常，則故障診斷及處理完成。

5 門控器檢修實(shí)例

自門控器檢修平臺(tái)成功搭建以來(lái)，已穩(wěn)定運(yùn)行約6個(gè)月，通過(guò)該平臺(tái)，已維修多起門控器總成故障，大大提高了維修能力，節(jié)約了維修費(fèi)用，現(xiàn)通過(guò)2個(gè)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)例1：司機(jī)報(bào)某列1車3門DDU顯粉，但跟車人員上車查看該門正常，而1車7門卻報(bào)DEF（門位置編碼器故障），列車在回庫(kù)過(guò)程中，1車車門不斷出現(xiàn)各類故障報(bào)警。

列車回庫(kù)后，對(duì)故障現(xiàn)象和原因進(jìn)行初步分析，判斷應(yīng)是1車3門門控器通訊故障。將該門控器接入門控器檢測(cè)平臺(tái)，示波器檢測(cè)線分別接在CANOPEN接口CAN-、CAN+端，同時(shí)接通電源1、2，啟動(dòng)門控器循環(huán)開關(guān)門信號(hào)，持續(xù)觀察故障門控器和對(duì)比門控器的波形，圖2為正常波形。大約兩小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)故障門控器波形瞬時(shí)中斷，幾分鐘后波形再次中斷，隨著測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)，波形中斷頻率越來(lái)越高，但此時(shí)，對(duì)比門控器波形一直正常。由此判斷，故障門控器CANOPEN通訊回路故障。通過(guò)電原理圖進(jìn)行分析，進(jìn)一步查找，發(fā)現(xiàn)CAN控制器上芯片U1 VP251輸出波形異常，判斷該芯片損壞，更換同類型芯片后，經(jīng)過(guò)連續(xù)4h測(cè)試均正常，上車測(cè)試正常，成功修復(fù)該門控器。圖2、圖3分別是VP251⑥、⑦腳輸出的正常與異常波形。

圖2 正常CANOPEN通訊輸出波形

圖3 異常CANOPEN通訊輸出波形

實(shí)例2：某列5車6門集控和單門手動(dòng)開關(guān)門均無(wú)動(dòng)作，DDU該門一致顯示綠色，狀態(tài)無(wú)變化。

將該門控器置于檢修平臺(tái)和信號(hào)轉(zhuǎn)接箱相聯(lián)，按下“服務(wù)按鈕”，故障門控器無(wú)動(dòng)作，用示波器測(cè)量對(duì)比門控器和故障門控器上CPU ATMEGA 128A（42）腳，即“服務(wù)按鈕”輸入CPU信號(hào)，同點(diǎn)信號(hào)波形一致，說(shuō)明開關(guān)門輸入信號(hào)正確，判斷故障應(yīng)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路。查看電原理圖，發(fā)現(xiàn)CPU輸出的調(diào)制信號(hào)經(jīng)計(jì)算電路計(jì)算后通過(guò)光耦輸入到前置驅(qū)動(dòng)芯片IC16、IC17后，驅(qū)動(dòng)功率MOS管。示波器觀察IC16、IC17無(wú)輸入輸出電壓波形，測(cè)量其（3）腳，示波器無(wú)Vcc電壓顯示，進(jìn)一步測(cè)量發(fā)現(xiàn)Po1 WTG335-2電壓模塊，無(wú)12VDC輸出，判斷該模塊損壞，更換該模塊后正常。

6 結(jié)語(yǔ)

成都地鐵1號(hào)線大部分電客車已運(yùn)行5年多，各部件逐漸超出質(zhì)保期，各電氣系統(tǒng)的故障判斷和維修日益增多，為提高檢修能力、縮短檢修時(shí)間、減小故障率，建立適合本公司的檢修平臺(tái)成為當(dāng)務(wù)之急。門控器檢修平臺(tái)是一個(gè)仿真的集成式桌面平臺(tái)，不但可以對(duì)車門機(jī)械故障和電氣故障進(jìn)行識(shí)別，判斷鎖閉、緊急解鎖、隔離、編碼器等輸入信號(hào)的故障，判斷確認(rèn)開關(guān)門電機(jī)、開關(guān)門指示燈、隔離指示燈、蜂鳴器等輸出信號(hào)的好壞，還能判斷門控器自身的故障，確認(rèn)故障點(diǎn)，進(jìn)行門控器的芯片級(jí)維修。通過(guò)該平臺(tái)，已確認(rèn)和維修多起車門及門控器故障，為公司節(jié)省了研發(fā)、制作及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)，提高了車門檢修的保障能力。

Design of Chengdu Metro Line 1 Door Controller Maintenance Platform And Used

ZHANG Liming
(Chengdu Metro Operation Co., Ltd.,Chengdu 610081)

Door controller maintenance platform is based on the signal switching control box as the core, the oscilloscope as the main means of detection, the door controller unit as a reference ,the main function is to detect, repair, test of door controller. The platform integrated the open or close control si gnal of t he door and the driving load , bas ed on the working principle of the door, the complex system is simplified, and the control s ystem is made into desktop. Through the contrast test, the reason of the f ault is quickly found out, and the chip level maintenance of the controller is realized.

door controller, s ignal s witching control box,detection, chip level maintenance