地鐵車門系統(tǒng)故障診斷與維修決策的方法研究

顏偉康　關(guān)菁　許雙雙

摘 要：隨著我國城市化進(jìn)程的加快，作為城市公共交通的重要組成部分，地鐵在方便人們?nèi)粘９ぷ魃钪邪l(fā)揮著重要的作用。但是，作為一種公共交通，在日常工作中極易出現(xiàn)各種故障問題，而車門作為乘客上下通道，車輛運行中高頻率動作的一個系統(tǒng)，對地鐵日常的順利運行產(chǎn)生了很大的影響?；诖?，本文以湖北省武漢市地鐵1號線車門系統(tǒng)（塞拉門）為例，著重分析闡述地鐵車門系統(tǒng)故障診斷與維修決策的方法，期望為相關(guān)的地鐵運營公司及從業(yè)人員提供建設(shè)性的意見。

關(guān)鍵詞：地鐵車門系統(tǒng);故障診斷;維修決策

中圖分類號：U270.386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0104-02

0 引言

作為一種公共交通，地鐵在早、晚高峰時段極易出現(xiàn)客流斷面的情況，會出現(xiàn)超載現(xiàn)象，這讓地鐵車門系統(tǒng)經(jīng)常會受到擠壓和震動，也讓地鐵車門系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率大大增加。因此，對地鐵車門系統(tǒng)故障診斷與維修決策的方法進(jìn)行深入分析研究是十分有必要的，具有很強的現(xiàn)實意義。

1 地鐵車門系統(tǒng)單元介紹

1.1 塞拉門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

武漢市地鐵1號線西起徑河，東至漢口北，線路共計長度為38.54km，車站共計32座，平均站間距為1.2km，每天的運營時間為16.5h，高峰時段最大上線列車數(shù)為45列，最小行車間隔為192s。另外，1號線與3號線、6號線、7號線、8號線均有換乘，每天的載客量高達(dá)28萬人次。因此，運行時對地鐵車門系統(tǒng)產(chǎn)生的影響巨大，對其系統(tǒng)故障診斷與維修決策進(jìn)行研究顯得尤為重要?？偟膩碚f，武漢地鐵1號線客室車門為雙頁門扇的電動塞拉門，整個門系統(tǒng)的運動由電子門控器控制，電機驅(qū)動，門扇與攜門架相連，且攜門架通過滑筒在縱向長導(dǎo)柱上滑動。長導(dǎo)柱安裝在3個掛架上，分別在左右兩端和中間?？偟膩碚f，實際運行結(jié)構(gòu)主要包括以下幾部分：

（1）接口部件：1號線的接口部件以支架（3件）、上檔、左右后檔及門檻組成，支架具有聯(lián)結(jié)機構(gòu)部件與車體的作用，上檔、左右后檔及門檻可以有效保證門扇的防水密封性;（2）長導(dǎo)柱：1號線的長導(dǎo)柱安裝在車體結(jié)構(gòu)上，長導(dǎo)柱可以承受門板重量，保證開門和關(guān)門過程中門板與車體平行;（3）攜門架：攜門架設(shè)置在門板，可以有效將力從機構(gòu)傳送到門板并且也把力從門板傳送到機構(gòu);（4）驅(qū)動部件：驅(qū)動部件安裝在頂部機構(gòu)上，具有傳遞力的作用;（5）鎖閉：主鎖可以實現(xiàn)門系統(tǒng)的自動開關(guān)，門系統(tǒng)在關(guān)門過程中具有全程鎖閉能力，在無電或緊急情況下，可手動開關(guān)門。

1.2 車門系統(tǒng)功能

地鐵1號線的地鐵車門系統(tǒng)功能主要包括開關(guān)門功能、車門緊急解鎖功能、零速保護(hù)、車門故障切除功能、及障礙物檢測等。現(xiàn)對主要的功能作簡單的介紹：

（1）開關(guān)門功能：1號線的地鐵車門系統(tǒng)有兩種模式，即手動控制模式和ATO（自動列車運行裝置）模式。ATO模式運行過程中可以對地鐵的運行情況進(jìn)行全程、實時監(jiān)控，并自動選擇發(fā)送指令控制相應(yīng)側(cè)門的開啟和關(guān)閉。手動控制模式運行過程中地鐵司機可以根據(jù)到站情況控制開關(guān)按鈕，對車門的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，并對地鐵進(jìn)站、乘客上下車過程中的緊急事件做出處理;（2）障礙物檢測：1號線在與3號線、6號線、7號線、8號線換乘過程中，極易出現(xiàn)超載情況，此時車門被乘客和其他障礙物夾中的幾率較大。當(dāng)車門檢測到這種情況時，車門夾緊力就會自動消失，自動持續(xù)關(guān)門動作，3次關(guān)門不成功就會完全打開，同時自動報警傳輸給司機室監(jiān)控界面，以此保證乘客安全和自身運行安全;（3）故障指示、自診斷和記錄功能：早高峰時段，因為換乘站較多，1號線極易出現(xiàn)乘客擁擠狀態(tài)，此時地鐵發(fā)生故障的幾率也大大增加。為了有效的保證的地鐵運行效率，現(xiàn)代化的地鐵車門系統(tǒng)均具備故障指示、自診斷和記錄功能。簡單來說，地鐵車門在出現(xiàn)故障，檢測系統(tǒng)會對地鐵運行情況作全面的分析和檢查，并對出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行自行診斷和記錄，方便維修人員更快的進(jìn)行維修，在保證運行效率方面發(fā)揮著重要的作用;（4）車門緊急解鎖功能：地鐵緊急解鎖裝置分為兩種形式，一種是旋轉(zhuǎn)手柄式，另一種是拉手式，緊急情況時乘客可以打碎面罩后旋轉(zhuǎn)手柄或者下拉拉手將車門解鎖，在應(yīng)急處理中發(fā)揮著重要的作用。

2 地鐵車門系統(tǒng)故障診斷

2.1 導(dǎo)向裝置故障

1號線的上滑道尼龍滾輪被設(shè)置在攜門架上，前端采用擋圈固定，在上滑道內(nèi)運動;下擺臂滾輪安裝在擺臂組件上，在下滑道內(nèi)運動。但是，在實際的運行過程中，因為到上溝槽深度的影響，上滾輪易出現(xiàn)脫落情況;下滾輪因長時間摩擦滾動也可能脫落，此外上、下滑道長時間受擠壓力，可能造成脫焊、裂紋等，進(jìn)而引發(fā)地鐵車門系統(tǒng)故障[1]。

2.2 鎖閉裝置故障

（1）機械部件本身因不斷接觸摩擦磨損，導(dǎo)致鎖閉裝置故障，例如滾動銷與絲桿的長期磨損，造成絲桿缺口，開關(guān)門異響、不暢故障;（2）運行量較大加上頻繁地開關(guān)門動作，其閉鎖裝置會因為運行時間過長而形成勞性裂紋，如螺母副扭簧斷裂、螺紋套裂開等，制動器、端部解鎖裝置故障也會最終導(dǎo)致整個閉鎖裝置故障[2]。

2.3 門扇體與車體受異物撞擊、剮蹭

這種故障產(chǎn)生的原因主要是門板所在位置及運行周邊環(huán)境造成的。1號線為露天高架線路，就目前運營情況來看，已出現(xiàn)過車體及車門受到不明物體撞擊、修車中受到其他機器剮蹭等問題。

2.4 車門尺寸異常導(dǎo)致故障

該故障產(chǎn)生主要與新車安裝或大架修調(diào)整時未調(diào)整到位及受限于其他接口位置不精導(dǎo)致，該故障通過參考設(shè)計尺寸不斷地調(diào)試滿足功能需求來避免。就目前1號線運營情況來看，故障率較低。

2.5 電子控制單元無法正常運行

地鐵車門控制單元（電子門控器、電機、端子排接線等）無法正常運行是經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，需要明確的一點是，細(xì)微部件的故障會對地鐵車門運行系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。因此，做好地鐵細(xì)微部件的日常檢查和保養(yǎng)尤為重要。具體來說，地鐵車門控制單元（以電子門控器為例）無法正常運行主要有三種狀態(tài)，即三相逆變橋開關(guān)器件故障、控制系統(tǒng)無法有效控制電機運行、控制電路接口出現(xiàn)系統(tǒng)故障。針對這三種常見的控制系統(tǒng)無法正常運行狀態(tài)，1號線的工作人員要給予細(xì)微部件模塊檢查足夠的重視，除了做好日常的檢查與維修工作，還需要添加外用測試激勵，最大限度的保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，為后期故障維修提供指導(dǎo)性意見[3]。

3 地鐵車門系統(tǒng)故障維修決策的方法

3.1 進(jìn)一步優(yōu)化地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了最大限度避免地鐵車門出現(xiàn)車門與車體刮蹭的情況，1號線的維修人員要對當(dāng)前的地鐵車門系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析研究，明確產(chǎn)生諸多故障的原因，并找出地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的地方，進(jìn)而采取科學(xué)有效的措施加以優(yōu)化和完善。另外，1號線工作人員還要根據(jù)實際的運營情況，適時調(diào)整地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對門板設(shè)置尺寸進(jìn)行檢查，開展精準(zhǔn)的位置測量，確定門板設(shè)置是否合理科學(xué)。一旦發(fā)現(xiàn)門板設(shè)置與運行標(biāo)準(zhǔn)不符，則要立即對門板的尺寸進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)重時可以選擇更換，以此充分保證地鐵車門系統(tǒng)的安全運行。除此之外，日常檢查與維修是保證地鐵車門安全運行的重要途徑，必須給予充分的重視，需要投入更大的人力、物力與財力進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，檢查與維修重點可以以常見車門故障部件為主，滾輪脫落等情況，讓其滿足地鐵運行規(guī)范和要求，以此提升地鐵車門運行效率和質(zhì)量。

3.2 嚴(yán)格控制車門系統(tǒng)內(nèi)各元件的質(zhì)量

車門系統(tǒng)內(nèi)部元件質(zhì)量在保證地鐵車門安全運行中發(fā)揮著重要的作用，為了避免地鐵車門系統(tǒng)運行故障出現(xiàn)，1號線的工作人員要進(jìn)一步落實日常的檢查工作，從根源抓起，切實保證地鐵車門系統(tǒng)各個元件的質(zhì)量。具體來說，主要需要做好以下幾方面的工作[4]：

（1）車門安裝前，技術(shù)人員要對地鐵車門系統(tǒng)的各個元件進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，對于不符合運行安全標(biāo)準(zhǔn)的元件要及時更換，避免出現(xiàn)更大的運行故障;（2）地鐵車門系統(tǒng)安裝前，要對安裝工藝進(jìn)行檢查，遵循相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行安裝，嚴(yán)格控制地鐵車門安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量，提升安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量;（3）在運行過程中，技術(shù)人員要定期對地鐵車門系統(tǒng)中的門控器檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，對階段性的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)而更全面的對地鐵車門運行系統(tǒng)進(jìn)行檢查;（4）定期對車門開關(guān)進(jìn)行檢查，了解車門系統(tǒng)開關(guān)行程及具體的位置，保證地鐵車門開關(guān)，閉合時的精準(zhǔn)性。

3.3 對導(dǎo)軌型材斷面進(jìn)一步優(yōu)化與設(shè)計

為了保證上滾輪與上導(dǎo)軌可以有效的結(jié)合，經(jīng)過深入的分析研究后，技術(shù)人員對上導(dǎo)軌型材斷面進(jìn)行了重新的設(shè)計，將1號線上滾輪與上導(dǎo)軌的搭接量由開始的3mm改為6mm，同時避免軸端摩擦。經(jīng)過一段時間的運營后發(fā)現(xiàn)，這種設(shè)計可以有效的保證上滾輪與上導(dǎo)軌結(jié)合，實際應(yīng)用效果顯著。值得注意的一點是，在進(jìn)行上導(dǎo)軌型材斷面設(shè)計時，務(wù)必要保證車門外門皮周邊在折彎時擁有足夠的量，同時要確保地鐵車門門板上部內(nèi)外門皮的邊緣均處于同一平面內(nèi)，堅決避免出現(xiàn)內(nèi)地外高的情況。

3.4 鎖閉裝置故障與維修處理方式

鎖閉裝置故障是一種常見的故障，例如螺母副螺紋套裂紋、扭簧裂開等，其會對地鐵的安全運行造成很大的影響。實際維修過程中，技術(shù)人員要根據(jù)鎖閉裝置故障的具體特點和發(fā)生原因決定維修方案。鑒于鎖閉裝置故障會對車門鎖閉的功能造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致地鐵車門系統(tǒng)關(guān)閉困難，在維修時，技術(shù)人員可以對絲桿槽缺口進(jìn)行打磨處理，對裂紋的位置進(jìn)行人為干預(yù)，對嚴(yán)重的裂紋絲桿更換，避免閉鎖裝置底紋裂縫進(jìn)一步發(fā)展。同時，在后續(xù)的工作中，要對螺母副滾動銷強度進(jìn)行控制，根據(jù)地鐵運行規(guī)范，進(jìn)一步創(chuàng)新技術(shù)工藝，提升部件的強度和剛度，保證滾動銷和絲桿槽配合傳動質(zhì)量符合后期運行要求。另外，地鐵運行故障檢修人員要定期對這些微小部件進(jìn)行檢查，加強后期的維修與保養(yǎng)工作，具體需要做好以下幾點的檢查工作：

（1）重點檢查鎖閉面的接觸痕跡是否均勻，磨損是否嚴(yán)重;（2）檢查螺母副是否在絲桿軸上安全運轉(zhuǎn);如果不能在軸上安全滑動，則要檢查螺紋套、滾動銷、鎖閉段是否良好，否則打磨或換新，以此減小故障;（3）檢查鎖閉框與外鎖閉桿是否存在磨卡現(xiàn)象，同時檢查鎖閉面、鎖閉鐵的鎖閉面與鎖鉤軸是否處于同一平面。

4 結(jié)語

地鐵車門在運行過程中的故障以導(dǎo)向裝置故障、閉鎖裝置故障、控制系統(tǒng)無法正常運行等為主，因而在確定維修方案時，具體可以從優(yōu)化地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制車門系統(tǒng)內(nèi)各元件的質(zhì)量、完善上導(dǎo)軌型材斷面等方面進(jìn)行。但是，鑒于地鐵車門運行過程中容易受到多種因素的影響，所以加強日常地鐵故障診斷是十分有必要的，必須給予充分的重視，以期保證乘客的人身安全。

參考文獻(xiàn)

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