羅 益

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部 廣東 廣州 510380)

淺談廣州地鐵一號線車輛車門國產(chǎn)化

羅 益

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部 廣東 廣州 510380)

介紹了廣州地鐵一號線A1型車客室車門國產(chǎn)化背景和改造方案，并就改造后的效果和仍需提升的改進(jìn)空間進(jìn)行了闡述。

地鐵車輛；國產(chǎn)化；電動車門

1 國產(chǎn)化的背景

廣州地鐵一號線A1型車使用的是奧地利IFE公司生產(chǎn)的內(nèi)藏式雙頁對開移動滑門，屬于電控氣動門，由壓縮空氣驅(qū)動車門的驅(qū)動風(fēng)缸，通過機(jī)械傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)完成車門的開關(guān)動作，由鎖鉤、鎖銷及短行程風(fēng)缸構(gòu)成的鎖閉系統(tǒng)對車門實(shí)現(xiàn)機(jī)械鎖閉。控制系統(tǒng)由大量繼電器和電磁閥構(gòu)成。

目前A1型車在運(yùn)用了18年后逐漸進(jìn)入了第2次架修周期，隨著運(yùn)用年限的增長，車門系統(tǒng)各部件故障率也在不斷上升，集中表現(xiàn)為夾人、夾物，繼電器、氣動部件故障。A1型車氣動門逐漸無法滿足運(yùn)營對車門可靠性、控制診斷性的要求，具體如下：

(1)A1型車車門控制電路繼電器數(shù)量多、故障率高。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2010年1月1日到2013年6月30日期間，由繼電器導(dǎo)致的故障為98次，占總故障的35%，繼電器故障導(dǎo)致車門無法打開或關(guān)閉，甚至晚點(diǎn)、清客，造成嚴(yán)重影響；

(2)中央控制閥、短行程風(fēng)缸、驅(qū)動風(fēng)缸等車門氣動部件故障率相對較高，占總故障的9.7%，且氣動部件的性能極易受到外界環(huán)境變化的影響；

(3)A1型車無自動防夾功能，且診斷系統(tǒng)無法判斷車門具體的位置，無法滿足當(dāng)前大客流需求及故障快速處理所需的診斷信息；

(4)根據(jù)近5年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， A1型車車門氣動部件占整個車門系統(tǒng)年度消耗金額的94%，進(jìn)口配件價格昂貴，維護(hù)成本高，采購周期長。

2 國產(chǎn)化電動車門

2.1 改造方案簡介

通過前期對原車電源能力計(jì)算和機(jī)械接口尺寸的現(xiàn)場確認(rèn)，最終確認(rèn)了某國產(chǎn)電動車門方案，拆除原氣動部件更換為新的電驅(qū)動系統(tǒng)(見圖1)，新增電子門控單元(EDCU)等部件。上部導(dǎo)軌，左、右門扇，門檻仍使用原有部件，新增的驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過機(jī)構(gòu)安裝支架與車體連接，在車門蓋板內(nèi)的空間安裝EDCU以及端子排等部件。采用絲桿螺母副傳動，直流無刷電機(jī)驅(qū)動，具有長壽命、免維護(hù)的特性，且采用了LS鎖閉裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、噪音低、運(yùn)動特性好和可靠性高的特點(diǎn)，但由于取消了原機(jī)械鎖閉裝置，為保障車門的安全性能，增加了切除后的機(jī)械鎖銷。改造后的電動車門主要參數(shù)如下：

開門/關(guān)門時間:2～4s(可調(diào))額定開關(guān)門時間:(3.0±0.5)s溫度:-25～+40℃電壓:DC77～137.5V濕度:≤99%列車最高速度:80km/h會車速度:80km/h車內(nèi)正壓力:30～50Pa關(guān)門防擠壓力:150～300N(可調(diào))障礙檢測試棒:(EN14752)30mm×60mm門系統(tǒng)功耗:單門待機(jī)功耗:<8W正常開/關(guān)門功耗:<150W峰值功耗:<440W(<500ms)

圖1 門系統(tǒng)原理圖

在前期的現(xiàn)場模擬和測算時發(fā)現(xiàn)原車的蓄電池功率均較低，而車門的峰值功率較高。當(dāng)DC/DC正常工作時可滿足負(fù)載使用需求，但在2組DC/DC均發(fā)生故障后完全由蓄電池供電的情況下，同時開啟車內(nèi)照明和PIDS等輔助設(shè)備時蓄電池組功率嚴(yán)重不足。因此，增加了蓄電池緊急操作模式，當(dāng)蓄電池供電時操作車門，每節(jié)車只同時打開1對車門，其他車門依次打開，防止同時開啟時負(fù)載突然增大，對蓄電池的供電造成沖擊且影響其他設(shè)備。

2.2 改造后的優(yōu)點(diǎn)

(1)能夠根據(jù)電機(jī)、電流監(jiān)控和路程、時間監(jiān)測自行啟動防夾功能，檢測最小障礙物尺寸達(dá)到25 mm×60 mm。且門控器可以由門的位置和前幾次關(guān)門運(yùn)動的電流判定啟動防夾的電流閾值，有效緩解了冬季氣溫降低后車門動作阻力變大而使車門故障率上升的現(xiàn)象。

(2)新增了單個車門的診斷功能，診斷存貯器能夠貯存當(dāng)前故障和歷史故障及其時間等數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)庫管理下載故障數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)場的故障處理。EDCU上設(shè)有維護(hù)按鈕，激活維護(hù)按鈕后可以操作單個車門。以前在處理車門故障時需1人在司機(jī)室操作開、關(guān)門按鈕，1人在車門處檢查，現(xiàn)在1個人就可以在故障門處操作單個車門檢查處理，方便了檢修時的現(xiàn)場操作。

(3)充分利用原有的重開門按鈕8S05和8S06，當(dāng)有車門啟動防夾功能后無法自動關(guān)閉時，只需在司機(jī)室按壓對應(yīng)側(cè)的重開門按鈕，就可關(guān)閉單個因防夾啟動而無法關(guān)閉的車門，使車門系統(tǒng)更適用于目前大客流的工況。

(4)削減繼電器數(shù)量，改造后繼電器數(shù)量約為原來的45%，大大減少了控制電路的中間節(jié)點(diǎn)數(shù)量，有效提高了車門系統(tǒng)的可靠性。較少的繼電器既能降低車門故障率，又能減少維護(hù)成本[1]。

(5)在送往各門控器EDCU的列車線信號上都單獨(dú)安裝了二極管防護(hù)。若EDCU硬件電路板出現(xiàn)燒損,可能出現(xiàn)EDCU的0 V線斷開的現(xiàn)象，而車門的開門指令線、零速線等列車線都共用于EDCU的0 V線，這樣將會出現(xiàn)EDCU的110 V供電經(jīng)過EDCU內(nèi)部的電路板，使開門指令線和零速線存在一定的電壓造成串電，引起其他多個車門故障的現(xiàn)象。結(jié)合實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，通過合理加裝成本很低的二極管，有效避免了反向串電等引發(fā)的各種車門故障，保障了乘客安全[2]。

(6)在原有的車門站前折返保持回路上增加了互鎖保護(hù)，防止單個繼電器故障卡滯時在站臺出現(xiàn)錯開車門的現(xiàn)象，避免非站臺側(cè)車門的意外打開，保障了行車安全。利用列車現(xiàn)有繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)改造，在原有車門保持回路中，增加了所有車門關(guān)好繼電器8K27、8K28的常閉觸點(diǎn)，只對列車在折返過程中已經(jīng)打開的車門進(jìn)行保持，從而有效避免非預(yù)期的車門自動打開現(xiàn)象[3]。

2.3 后續(xù)改造項(xiàng)目

(1)接地回路的改進(jìn)。原有EDCU接地的邏輯關(guān)系如圖2所示，在車門接線端子排處各個接線孔用短接線保持相互聯(lián)通，最后一個孔與電源負(fù)極相連從而保證所有接線孔與負(fù)極相通。若連接的線路中某個點(diǎn)接觸不良，則后面所有的COM口以及指示燈、蜂鳴器所有接地將失去負(fù)極，導(dǎo)致車門故障。

圖2 接地回路

目前已將EDCU的接地形式加以改進(jìn)，在端子排處增加1條連接電源負(fù)極和最后1個接線孔的短接橋(見圖2中的虛線)，使整個接地線路構(gòu)成閉環(huán)，即使中間某個點(diǎn)存在接觸不好的情況，也不影響后面部件與負(fù)極的連接，降低了故障的影響，此辦法成本低、接線簡單易行，通過目前的使用來看，改造效果良好。

(2)門檻下導(dǎo)軌的改進(jìn)。從2010年1月1日到2013年6月30日的運(yùn)營故障統(tǒng)計(jì)中，夾人夾物在所有故障原因中所占比例最大(41.07%)，這和車門結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。目前使用的門檻下導(dǎo)軌為下凹式，寬約12 mm(見圖3)，在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)門檻的下導(dǎo)軌凹槽內(nèi)容易侵入各種異物(如高跟鞋鞋跟、行李箱輪子碎塊、瓶蓋等)，導(dǎo)致無法正常開、關(guān)門，特別是車門夾物后無法關(guān)閉而不能動車時，需要司機(jī)和站務(wù)去相關(guān)車門現(xiàn)場處理，極易造成列車晚點(diǎn)。

目前考慮將下凹式導(dǎo)軌改進(jìn)為上凸式導(dǎo)軌，如圖4所示，將門頁騎跨在下導(dǎo)軌上，這樣可以大大降低下導(dǎo)軌卡滯異物的幾率，從而有效避免因夾物而導(dǎo)致的無法正常開、關(guān)門故障。

圖3 車門門檻

圖4 上凸式導(dǎo)軌

(3)零速供電回路的優(yōu)化。按原有的設(shè)計(jì)，車門零速信號直接在列車零速繼電器2K11處采集，再通過列車線送往每一個門控器。但在其他車型車門的現(xiàn)場維護(hù)中，曾出現(xiàn)過門控器內(nèi)部板件故障導(dǎo)致零速線過流而引起上一級的空氣開關(guān)保護(hù)跳閘，使故障升級的現(xiàn)象，目前這種零速信號采集方式也有同樣的隱患。若零速微動開關(guān)2F05跳閘，一方面將導(dǎo)致所有車門丟失零速信號而不能打開；另一方面將使零速繼電器2K11失電，有可能導(dǎo)致列車啟動時緊急制動氣壓不能緩解而需要旁路動車。

改造方案如下：在零速信號線單獨(dú)加裝微動開關(guān)進(jìn)行過流保護(hù)。綜合考慮改造操作難度和其保護(hù)功能，使用單節(jié)車單邊門零速線增加微動開關(guān)的保護(hù)方案，在每節(jié)車的零速線上增加1個微動開關(guān)，不改變原電路的基本原理結(jié)構(gòu)且簡單易行。通過每列車增加12個微動開關(guān)的保護(hù)，控制零速信號線故障時的影響范圍，能夠有效避免因單個車門故障而導(dǎo)致對正線運(yùn)營的影響升級。

3 結(jié)束語

改造后的60套門系統(tǒng)在將近1年的運(yùn)用考核期內(nèi)，只出現(xiàn)1起門控器的偶發(fā)性故障，整體運(yùn)用效果良好，有效解決了繼電器故障率高導(dǎo)致的車門故障、低溫季節(jié)漏氣故障以及易夾人夾物的問題。目前在研究下一步批量改造時對門檻的改進(jìn)和車門安全回路的改進(jìn)，以避免乘客誤解鎖對行車的影響。

[1] 聶 暢.提高地鐵車輛繼電器可靠性的方法探討[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2012(2)：78-84.

[2] 原宇博，李兆新.廣州地鐵增購車客室車門電路的改進(jìn)[J].鐵道機(jī)車車輛工人, 2010(1)：10-13.

[3] 張海強(qiáng).地鐵列車站前折返車門保持電路的改進(jìn)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011(3)： 25-27.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)02-0030-03

2015-01-12

羅 益(1992-)，男，本科學(xué)歷(雙學(xué)位)，助理工程師，從事地鐵車輛檢修技術(shù)管理工作。

U270.38+6

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