沈陽地鐵九號線客室車門安全環(huán)線故障分析與優(yōu)化

賈思晉 王涵 沈陽地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司

一、選題背景

自沈陽地鐵九號線試運(yùn)行之日以來，電客車發(fā)生多起車門安全環(huán)線斷開故障，即關(guān)閉客室車門后，TCMS 顯示所有車門狀態(tài)正常關(guān)閉，但安全環(huán)線斷開，列車牽引封鎖。

本文針對安全環(huán)線斷開故障，分析引起該故障的主要原因，并提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，以達(dá)到降低故障率的目的。

二、九號線車門安全環(huán)線介紹

（一）單個(gè)門安全環(huán)線連接方式

單個(gè)車門內(nèi)接入安全環(huán)線的五個(gè)行程開關(guān)包括：S1 鎖閉到位開關(guān)、S2 左關(guān)門到位開關(guān)、S3 右關(guān)門到位開關(guān)、S4 隔離開關(guān)、S5 緊急解鎖開關(guān)。在S1、S2、S3 行程開關(guān)被觸發(fā)，且沒有緊急解鎖的情況下，單個(gè)門門關(guān)好線才能導(dǎo)通。在單個(gè)車門故障時(shí)，通過操作隔離鎖，觸發(fā) S4 行程開關(guān)，同樣可以使門關(guān)好線導(dǎo)通。

（二）車門安全環(huán)線控制原理

在牽引回路中，串接入門關(guān)好繼電器常開觸點(diǎn)。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，列車才能發(fā)出牽引指令。門關(guān)好繼電器得電后，司機(jī)臺上的“客室門關(guān)好”指示燈亮起，從而傳遞門關(guān)好信息。

同時(shí)，九號線電客車在TCMS 顯示屏有單個(gè)車門安全環(huán)線狀態(tài)的顯示，目的是為了能夠及時(shí)定位導(dǎo)致門安全環(huán)線斷開的故障點(diǎn)。將單門安全回路的兩端分別連接到門控器，門控器通過兩個(gè)輸入線的電平信號來判斷單門安全線的狀態(tài)。

（三）影響車門安全環(huán)線的因素

結(jié)合安全環(huán)線的結(jié)構(gòu)組成、控制原理等方面，分析影響安全環(huán)線故障的主要因素有以下幾個(gè)方面。

1.車門端子排接線

車門端子排組成的X99：22 和X99：17線為單門安全環(huán)線的輸入和輸出線，如出現(xiàn)虛接情況，則會(huì)導(dǎo)致車門安全環(huán)線斷路。

2.行程開關(guān)接線

客室車門各行程開關(guān)的觸點(diǎn)接線端子進(jìn)行壓接后通過連接插頭實(shí)現(xiàn)硬線導(dǎo)通。因此行程開關(guān)的接線、接線端子壓接情況、連接插頭的緊固狀態(tài)均是保證安全環(huán)線正常接通的重要因素。

3.行程開關(guān)

沈陽地鐵九號線電客車客室車門的行程開關(guān)內(nèi)部具有1 對常閉觸點(diǎn)和1 對為常開觸點(diǎn)。通過不同形式觸動(dòng)行程開關(guān)的擺臂滾輪，從而觸發(fā)行程開關(guān)內(nèi)部觸點(diǎn)，使其導(dǎo)通或斷開，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)線的斷合。因此，行程開關(guān)也是影響該故障的重要因素之一。

三、故障原因分析

（一）故障現(xiàn)象

自九號線電客車試運(yùn)行之日起，發(fā)生的安全環(huán)線斷開故障現(xiàn)象為：站臺關(guān)門作業(yè)完畢后，客室門全關(guān)閉指示燈不亮，TCMS 顯示車門全部關(guān)好狀態(tài)，但部分車門安全環(huán)線斷開，隨后在重新開關(guān)門之后故障消除。

通過查看故障發(fā)生時(shí)的ER 記錄，發(fā)現(xiàn)均存在某個(gè)車門有安全環(huán)線輸入反饋，但無安全環(huán)線輸出反饋，通過ER 能夠確定具體故障車門。

（二）故障原因分析

結(jié)合安全環(huán)線的影響因素，對故障車門情況進(jìn)行排查并對九號線電客車車門進(jìn)行全面普查。端子排接線及壓線工藝未發(fā)現(xiàn)異常，且行程開關(guān)接線未發(fā)現(xiàn)虛接或損壞現(xiàn)象。該故障發(fā)生具有偶發(fā)性，且故障消除后再發(fā)生的概率較低，分析該故障的原因?yàn)榕及l(fā)性行程開關(guān)觸發(fā)不良。從各方面分析具體故障原因有如下兩個(gè)方面：

（1）行程開關(guān)安裝位置

行程開關(guān)安裝位置影響開關(guān)的觸發(fā)狀態(tài)，如果車門行程開關(guān)安裝間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)，開關(guān)空行程較大，會(huì)導(dǎo)致車門關(guān)閉后行程開關(guān)觸點(diǎn)圓柱面沒有在開關(guān)碰片的正上方，或正線運(yùn)行時(shí)由于車輛震動(dòng)等原因使行程開關(guān)擺臂滾輪產(chǎn)生微小動(dòng)作，行程開關(guān)觸點(diǎn)沒有完全觸發(fā)。因此，行程開關(guān)安裝位置不規(guī)范是導(dǎo)致車門安全環(huán)線斷開的原因之一。

（2）行程開關(guān)動(dòng)作卡滯

行程開關(guān)外殼采用PBT 塑料材質(zhì)，較軟并易變形，安裝要求極高。如果安裝工藝未能精準(zhǔn)控制，極易因安裝調(diào)整不當(dāng)使開關(guān)受應(yīng)力變形，造成開關(guān)內(nèi)部動(dòng)作卡滯的現(xiàn)象。結(jié)合行程開關(guān)現(xiàn)場安裝工藝分析，開關(guān)殼體受壓變形導(dǎo)致芯體在動(dòng)作時(shí)偶發(fā)性卡滯是造成安全環(huán)路斷開故障的原因之一。

四、安全環(huán)線優(yōu)化方案

（一）調(diào)整行程開關(guān)安裝位置

為保證機(jī)構(gòu)良好觸發(fā)行程開關(guān)，需對其安裝位置作出相應(yīng)的規(guī)范。

（1）鎖閉行程開關(guān)

經(jīng)調(diào)研，該型號開關(guān)的最佳觸發(fā)位置為到開關(guān)死點(diǎn)距離為1-1.4mm。因此當(dāng)鎖鉤處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，開關(guān)滾輪與鎖鉤上平面間需要有1-1.4mm 的縫隙，這個(gè)間隙既能保證開關(guān)的靈活性，又能使得開關(guān)擺臂動(dòng)作后內(nèi)部觸點(diǎn)接觸較徹底。同時(shí)為了保證鎖鉤觸發(fā)行程開關(guān)時(shí)，鎖鉤已完全復(fù)位。確定行程開關(guān)滾輪左垂直面與鎖鉤左平面的最佳距離為4mm。

（2）門關(guān)到位行程開關(guān)

經(jīng)調(diào)研，該型號行程開關(guān)的最佳觸發(fā)位置是滾輪擺臂擺到40-45 度的位置，極限觸發(fā)位置是擺到65 度的位置。經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，規(guī)定門到位開關(guān)死點(diǎn)到開關(guān)碰片頂面距離為7±1mm。

（二）減小開關(guān)受力變形

行程開關(guān)螺絲安裝預(yù)緊力過大導(dǎo)致其出現(xiàn)復(fù)位不靈活，從而造成故障。為防止該故障的發(fā)生，有2 種可行方法：

（1）設(shè)置行程開關(guān)安裝扭力值，從而避免出現(xiàn)安裝過緊的現(xiàn)象。因此設(shè)置九號線客室車門行程開關(guān)的安裝扭力值為1.3N·m，減少了行程開關(guān)故障。

（2）增加金屬墊圈，減小安裝螺絲對開關(guān)外殼的集中受力。從避免開關(guān)外殼受擠壓變形的角度出發(fā)，在鎖閉開關(guān)安裝孔處加裝金屬墊圈，起到保護(hù)安裝孔、增加安裝孔強(qiáng)度的作用，從而減小螺釘對開關(guān)殼體的擠壓力。

五、結(jié)論

本文針對九號線出現(xiàn)的客室車門安全環(huán)線斷開的故障，結(jié)合車門安全環(huán)線的設(shè)計(jì)原理，從行程開關(guān)安裝位置及安裝工藝等方面對導(dǎo)致該現(xiàn)象的故障原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，具體情況如下：

（1）行程開關(guān)安裝位置不規(guī)范，導(dǎo)致開關(guān)觸發(fā)行程不足。明確了鎖閉行程開關(guān)和門到位行程開關(guān)的安裝標(biāo)準(zhǔn)。

（2）行程開關(guān)受應(yīng)力變形是內(nèi)部動(dòng)作卡滯也是主要原因之一。設(shè)置行程開關(guān)安裝扭力值，同時(shí)增加金屬墊圈，減小安裝螺栓對開關(guān)外殼的集中受力。