淺談南京地鐵三號(hào)線司機(jī)室側(cè)門(mén)感應(yīng)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)優(yōu)化

谷圣仁

摘要：南京地鐵三號(hào)線連接著浦口、江寧、市中心等重要片區(qū)，是繼南京地鐵一號(hào)線之后又一條南北雙向客流的骨干線路，擔(dān)負(fù)市民過(guò)江重任，是南京市最為重要的地鐵運(yùn)營(yíng)路線之一。作為車(chē)輛檢修部門(mén)，必須盡最大可能保證上線列車(chē)的可靠性。本文主要介紹一種基于電路設(shè)計(jì)優(yōu)化，能夠很好解決原方案存在的故障問(wèn)題，同時(shí)改動(dòng)量小、改造成本低。

關(guān)鍵詞：南京地鐵;車(chē)輛檢修;電路設(shè)計(jì);成本

1.項(xiàng)目實(shí)施背景分析

1.1司機(jī)室側(cè)門(mén)基本介紹

南京三號(hào)線電客車(chē)司機(jī)室的兩側(cè)都設(shè)一司機(jī)室側(cè)門(mén)，為手動(dòng)塞拉式，門(mén)扇的運(yùn)動(dòng)是沿著上導(dǎo)軌作塞拉動(dòng)作，下部由安裝在門(mén)上的下滑道和安裝在車(chē)體上的擺臂組件配合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)門(mén)扇與上導(dǎo)軌的同步。司機(jī)室側(cè)門(mén)從門(mén)的內(nèi)、外能夠鎖閉和打開(kāi)，外側(cè)只能用門(mén)鎖鑰匙進(jìn)行鎖閉。

1.2司機(jī)室側(cè)門(mén)兩級(jí)鎖閉檔位作用

司機(jī)室側(cè)門(mén)關(guān)到位處鎖閉位置設(shè)置兩級(jí)鎖閉檔位，側(cè)門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中依次觸發(fā)一級(jí)鎖閉位置、二級(jí)鎖閉位置，兩道鎖都可以在外側(cè)用鑰匙同時(shí)打開(kāi)。一級(jí)鎖閉功能用來(lái)起到司機(jī)室側(cè)門(mén)密封和鎖閉作用，鎖到位限位開(kāi)關(guān)串入車(chē)門(mén)連鎖回路，開(kāi)關(guān)未觸發(fā)到位將影響列車(chē)正常動(dòng)車(chē);二級(jí)鎖閉功能主要為進(jìn)一步提升側(cè)門(mén)運(yùn)用穩(wěn)定性，防止司機(jī)室側(cè)門(mén)鎖閉不到位或意外打開(kāi)，起到保險(xiǎn)作用，該限位開(kāi)關(guān)不串入車(chē)門(mén)連鎖等控制回路，開(kāi)關(guān)狀態(tài)只進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，不參與列車(chē)控制。

為了列車(chē)在運(yùn)營(yíng)時(shí)，乘務(wù)人員能夠及時(shí)觀察到司機(jī)室側(cè)門(mén)尤其是遠(yuǎn)端司機(jī)室側(cè)門(mén)的狀態(tài)，保證列車(chē)不侵限界，這就需要該限位開(kāi)關(guān)觸發(fā)準(zhǔn)確性高。南京地鐵三號(hào)線采用干簧管作為司機(jī)室側(cè)門(mén)二級(jí)鎖閉位置的限位開(kāi)關(guān)，將側(cè)門(mén)的狀態(tài)顯示在司機(jī)室人機(jī)界面上。但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，該限位開(kāi)關(guān)故障率高發(fā)，影響乘務(wù)人員對(duì)側(cè)門(mén)狀態(tài)的判斷。

1.3干簧管工作特點(diǎn)

干簧管是一種磁敏的限位開(kāi)關(guān)，作為干簧繼電器和接近開(kāi)關(guān)的主要部件。主要由兩個(gè)軟磁性材料做成，金屬簧片觸點(diǎn)被封裝在真空或充有惰性氣體的玻璃管里，玻璃管內(nèi)留有常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。利用磁電原理，有磁時(shí)閉合金屬簧片觸點(diǎn)，無(wú)磁時(shí)斷開(kāi)金屬簧片觸點(diǎn)。干簧管實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)一般電氣或機(jī)械開(kāi)關(guān)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，比如和一般電氣開(kāi)關(guān)相比，工作可靠性較高，具有一定的抗負(fù)載沖擊能力;和一般機(jī)械開(kāi)關(guān)相比，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小，易于安裝，開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度靈敏以及工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。但同時(shí)干簧管也存在明顯的缺點(diǎn)，由于體積小，金屬簧片觸點(diǎn)也是相對(duì)小，造成難以承受高電流或者高電壓。因?yàn)榛善^(guò)熱或失去彈性，使得靈敏性或者壽命顯著降低。

2.項(xiàng)目研究目標(biāo)

南京三號(hào)線的司機(jī)室側(cè)門(mén)感應(yīng)開(kāi)關(guān)在開(kāi)通初期故障率頻發(fā)，更換了大量的開(kāi)關(guān)，只是治標(biāo)不治本。本課題研究主要解決了感應(yīng)開(kāi)關(guān)高故障率，提高了車(chē)輛的可靠性。

南京三號(hào)線在開(kāi)通初期，幾乎每天都會(huì)發(fā)生司機(jī)室側(cè)門(mén)打開(kāi)，而人機(jī)界面卻顯示為關(guān)閉狀態(tài)的故障，初期懷疑為感應(yīng)開(kāi)關(guān)質(zhì)量問(wèn)題，但在更換大量開(kāi)關(guān)后，故障仍未得到遏制，為了徹底解決此問(wèn)題，做了如下調(diào)查研究。

3.主要技術(shù)途徑與指標(biāo)

考慮到司機(jī)室側(cè)門(mén)感應(yīng)開(kāi)關(guān)材料為干簧管，干簧管最顯著的缺點(diǎn)就是觸點(diǎn)小，難以承受高壓或大電流，且觀察從更換下的開(kāi)關(guān)表明，有明顯的燒結(jié)跡象，猜測(cè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)失效可能是由于過(guò)流造成。

查閱南京三號(hào)線司機(jī)室側(cè)門(mén)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的技術(shù)規(guī)格為：觸點(diǎn)功率10W，切換電流小于0.5A。

接下來(lái)使用示波器測(cè)試南京三號(hào)線司機(jī)室側(cè)門(mén)測(cè)試啟動(dòng)電流、電壓，測(cè)試結(jié)果，如圖所示：

按照上述方式分別測(cè)試了4 個(gè)門(mén)的數(shù)據(jù)，干簧管不導(dǎo)通時(shí)兩端電壓約為124V，觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的工作電流約為11mA，啟動(dòng)電流最大為峰值達(dá)到3.3A（最小的有1.9A），大于50mA 的電流持續(xù)時(shí)間約4.5uS，遠(yuǎn)大于技術(shù)規(guī)格規(guī)定的切換電流。

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了猜測(cè)，過(guò)大的啟動(dòng)電流造成了感應(yīng)開(kāi)關(guān)過(guò)快的損壞，那現(xiàn)在采用何種方式可以有效的降低啟動(dòng)電流。

我們知道，通過(guò)串聯(lián)電阻的方式，是降低通過(guò)電流最有效的方式，而且成本非常的有限，串入電阻后既要保障切換電流小于0.5A，又得滿足工作電流，可以使開(kāi)關(guān)正常動(dòng)作，通過(guò)計(jì)算選型，我們發(fā)現(xiàn)新選用的阻值為3000歐姆的電阻符合要求。

4.結(jié)論

先采用此方案在兩列車(chē)上進(jìn)行安裝驗(yàn)證，驗(yàn)證兩個(gè)月后未發(fā)生故障，后南京三號(hào)線全部采用此方案進(jìn)行整改，未再出現(xiàn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)故障。該方案整改范圍小，最大可能保證用車(chē)需要以及車(chē)輛穩(wěn)定性，同時(shí)改造成本低。