石家莊地鐵3號線列車開門防夾故障分析及優(yōu)化

李靖 梁金碩

摘 要：地鐵車門系統(tǒng)負(fù)責(zé)車門開啟和關(guān)閉的任務(wù)，是直接面對乘客的系統(tǒng)部件，所以車門系統(tǒng)的正常運(yùn)行是直接影響列車的服務(wù)質(zhì)量和安全運(yùn)營的保障。針對石家莊地鐵三號線列車車門出現(xiàn)的防夾故障，從機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟件參數(shù)進(jìn)行了分析并提出改進(jìn)方案。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，采取的措施合理有效，基本解決了開門防夾的故障。

關(guān)鍵詞：石家莊地鐵;塞拉門;門控器;防夾故障

中圖分類號：U270.386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

地鐵車門作為城軌列車運(yùn)營過程中的核心部件，關(guān)系到乘客乘坐過程中的安全。車門的可靠性一直是各方關(guān)注的重點(diǎn)，每列車車門數(shù)量多，影響因素多，特別是其內(nèi)部部件動作頻繁，乘客直接與車門相接觸，造成車門故障較多，影響到車輛的正常運(yùn)營。特別是故障下，很容易造成車輛晚點(diǎn)，影響乘客出行安全。

1 城軌車輛門系統(tǒng)分類

目前城軌車輛門種類眾多，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，劃分為不同的類型。按照運(yùn)動方式可劃分為移門和塞拉門。其中塞拉門可以細(xì)分為外擺式和內(nèi)藏式。目前應(yīng)用最為廣泛的是外擺式塞拉門，其運(yùn)動特點(diǎn)是在車門接近全關(guān)閉時，門有一個向車內(nèi)的壓緊動作，從而使車門關(guān)閉后與車體表面平齊，同時保證密封性能。同時，外擺式塞拉門在相同界面限界下可以獲得更大的車內(nèi)空間。

塞拉門目前雖然在車輛中運(yùn)用數(shù)量較多，但其在最后關(guān)閉時有向內(nèi)部車內(nèi)壓緊的動作。因此，在關(guān)閉車門的最后階段，車輛內(nèi)部的空氣受到壓縮，所以門在關(guān)的過程中會受到空氣的壓力，特別是在乘客較多時，車門最后關(guān)閉向內(nèi)壓時，會擠壓乘客。綜合作用下，塞拉門可能受到阻力關(guān)門困難，如果阻礙力達(dá)到車門控制軟件設(shè)定值后，車門障礙檢測功能將激活，車門按照特定程序打開一部分，過一段時間再關(guān)門。若是車門障礙檢測次數(shù)達(dá)到設(shè)定的次數(shù)時，車門將全部打開或者停在特定位置，需要乘務(wù)人員去專門去處理。實(shí)際運(yùn)用過程中，車門防夾是為了防止乘客受傷，但由于實(shí)際應(yīng)用過程中乘客擁擠或空氣阻力導(dǎo)致錯誤激活的事件發(fā)生?，F(xiàn)地鐵站都設(shè)置專門的乘務(wù)人員用于降低此問題發(fā)生。

2 石家莊地鐵門系統(tǒng)介紹

石家莊地鐵車門采用的是電動塞拉門，具有外轉(zhuǎn)幅度小，開啟、關(guān)閉時間短，密封性能好等特點(diǎn)，廣泛用于地鐵和城市車輛。由于此類機(jī)械結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，安裝調(diào)整部位較多，開關(guān)門難度高于其他內(nèi)藏門、外掛門，故障率也因此較高[1]。石家莊地鐵3號線列車有6節(jié)車廂，每節(jié)車廂裝10套客室側(cè)門。只有2套主門控器是連接到MVB車輛總線上的，其它8套從門控器是與2個主電子門控器一起連接到CAN局部總線的。通過MVB將數(shù)據(jù)從TCMS（列車控制與管理系統(tǒng)）傳輸至主門控器，然后通過CAN從主門控器中傳到從門控器，反之亦然[2]。

列車車門使用的是微機(jī)控制的電機(jī)驅(qū)動裝置，具有自動診斷和故障記錄功能。當(dāng)給列車門系統(tǒng)上電時，門控單元將進(jìn)行啟動前的自檢。在列車運(yùn)行過程中，當(dāng)車門出現(xiàn)故障時，門控單元將對出現(xiàn)的故障進(jìn)行自動記錄和故障原因分析，同時列車監(jiān)控系統(tǒng)可以及時的接收到門控單元故障診斷信息，并進(jìn)行存儲，同時還將在列車監(jiān)控顯示屏上顯示出來。通過數(shù)據(jù)線將車門門控器的狀態(tài)信息和診斷信息從通訊接口下載到具有診斷軟件的電腦。

3 故障原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

石家莊地鐵3號線列車在開門過程中引起開門防夾，但車門最終仍然正常打開。上下客完成后，司機(jī)關(guān)閉車門，通過側(cè)墻的門全關(guān)閉指示燈可知所有車門均已正常關(guān)閉，但列車監(jiān)控顯示屏上仍顯示車門防夾圖標(biāo)未消失。司機(jī)到達(dá)現(xiàn)場后沒有發(fā)現(xiàn)車門受到異物障礙阻擋，但開門過程自動激活防夾功能，手動切除車門繼續(xù)運(yùn)營，該故障造成列車及后續(xù)列車晚點(diǎn)。

3.2 故障原因

石家莊地鐵3號線列車車門主要由門扇、擺臂組件、攜門架部件、平衡輪組件、滑道、長導(dǎo)柱、短導(dǎo)柱、下?lián)蹁N、電機(jī)和門控器等組成。車門的運(yùn)動由一個帶減速箱的電機(jī)驅(qū)動絲桿來實(shí)現(xiàn)，絲桿一半是右旋的，一半是左旋的。傳動螺母通過攜門架部件與門扇相聯(lián)，通過滑道（呈一定的形狀，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的橫向和縱向運(yùn)動）實(shí)現(xiàn)門扇沿設(shè)定的軌跡運(yùn)動[3]。經(jīng)查該故障主要原因?yàn)檐囬T門扇下?lián)蹁N與門檻嵌塊有輕微干涉，開門過程中引起開門防夾，但車門仍然可以打開。根據(jù)車門與網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議設(shè)定，開門防夾結(jié)束后，必須重新開關(guān)一次車門，否則列車監(jiān)控顯示屏上防夾圖標(biāo)不會消失。因此車門在實(shí)際已正常關(guān)閉的情況下，仍顯示防夾圖標(biāo)判斷為車門防夾故障。

4 優(yōu)化措施

4.1 車門機(jī)械機(jī)構(gòu)優(yōu)化

為防止地鐵列車高速運(yùn)行時車門門扇在隧道內(nèi)外壓差作用下外擺侵限，客室的塞拉車門門頁下方設(shè)置下?lián)蹁N和門檻嵌塊槽。該門在列車車門塞拉運(yùn)動打開時，門檻嵌塊槽與下?lián)蹁N存在相抗干涉，產(chǎn)生較大摩擦力，車門門控器誤判車門檢測到障礙物導(dǎo)致報(bào)出開門防夾故障。針對下?lián)蹁N和門檻嵌塊槽碰撞問題，對門檻鎖定槽與所有下?lián)蹁N尺寸進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，上下調(diào)整擋銷，使擋銷底端和嵌塊槽底部之間的距離在2 mm～3 mm之間，左右調(diào)整下?lián)蹁N，使擋銷側(cè)端和嵌塊槽兩側(cè)之間的距離在1 mm～3 mm之間，然后手動推拉車門看是否干涉[4]。調(diào)整結(jié)束后，使用扭力扳手按額定力矩旋緊擋銷支架緊固螺栓，用21 Nm的力矩旋緊擋銷上的螺母，用樂泰243加固緊固螺母，如圖1所示。

4.2 門控器軟件參數(shù)優(yōu)化

針對車門防夾障礙未達(dá)到或達(dá)到最大次數(shù)（3次）時，當(dāng)車門開到位后，HMI屏車門狀態(tài)顯示門打開圖標(biāo)，車門關(guān)好后顯示門關(guān)閉圖標(biāo)，都不再顯示防擠壓圖標(biāo)，優(yōu)化開門防夾故障后HMI屏圖標(biāo)顯示。開關(guān)門過程中障礙檢測次數(shù)達(dá)到規(guī)定次數(shù)，彈出車門防擠壓故障信息提示，方便確認(rèn)并及時處理列車故障。增加開關(guān)門防夾事件記錄功能，記錄每一次障礙檢測。開關(guān)門過程中障礙檢測次數(shù)沒有達(dá)到規(guī)定次數(shù)時，門控器未記錄第一次和第二次障礙檢測通過廠家對程序進(jìn)行優(yōu)化升級，增加開關(guān)門防夾事件記錄功能，記錄每一次開/關(guān)門過程中障礙檢測，如圖2所示。

5 結(jié)論

地鐵列車的車門自動防夾故障涉及很多因素，根據(jù)石家莊地鐵3號線的車輛日常檢修和故障調(diào)查分析，找出了車門開門防夾故障原因，而且采取車門結(jié)構(gòu)安裝調(diào)試優(yōu)化和門控器內(nèi)部邏輯控制參數(shù)優(yōu)化改進(jìn)措施。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，改進(jìn)后的車門未再次出現(xiàn)此故障，保證了正常的運(yùn)營服務(wù)及客流組織。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟穎.地鐵列車車門故障診斷與可靠性分析[D].遼寧大連：大連交通大學(xué)，2018.

[2]彭有根.廣州地鐵二號線車輛車門系統(tǒng)及其控制原理[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2005（6）：53-54.

[3]楊陽.地鐵車輛車門系統(tǒng)安全互鎖回路異常故障分析與處理[J].技術(shù)與市場，2020（1）：131+133.

[4]孫法雄，劉濤.東莞地鐵2號線列車車門自動防夾故障分析及改進(jìn)[J].機(jī)車電傳動，2019（3）：151-153.