陳國鋒

(中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062)*

0　引言

塞拉門系統(tǒng)是動車組的重要組成部分，是保障列車安全運行的重要環(huán)節(jié)[1-2].塞拉門系統(tǒng)的車門狀態(tài)信號串聯(lián)在整車安全回路中，若做為信號源的行程限位開關(guān)發(fā)生故障，則列車無法判斷車門的狀態(tài)信息，會造成列車無法啟動、晚點等故障[3- 4].目前塞拉門系統(tǒng)故障占到所有運營故障的8～12%左右[5- 6].本文針對CRH5型動車組塞拉門S14限位開關(guān)故障，對開關(guān)動作原理及原因進行分析，提出了解決方案，并進行跟蹤試驗，試驗改進效果良好.本文的研究不僅對動車組塞拉門系統(tǒng)限位開關(guān)的設(shè)計選型有一定借鑒意義，而且有利于降低塞拉門系統(tǒng)的故障率，為動車組的安全整點運營提供了保障.

1　故障現(xiàn)象

2015年1月～11月，CRH5型動車組塞拉門S14限位開關(guān)故障共發(fā)生15起，其中運營故障4起，安監(jiān)報故障1起.S14限位開關(guān)的故障會導(dǎo)致塞拉門無法正常打開和關(guān)閉.發(fā)生故障的列車全部為CRH5型動車組早期交付車輛，此故障只在運行5年以后的車上出現(xiàn)，新車上目前從未發(fā)生.

2　原因分析

2.1　S14限位開關(guān)工作原理

CRH5型動車組塞拉門主要由門框、鎖閉機構(gòu)、驅(qū)動單元、門扇四部分組成，其中鎖閉機構(gòu)由氣動鎖、氣動單元、主鎖、限位開關(guān)等構(gòu)成[3].主鎖與S14限位開關(guān)動作原理如圖1所示.

圖1　主鎖與S14限位開關(guān)動作關(guān)系簡圖

在棘爪鎖閉階段(圖1(a))，齒輪在驅(qū)動電機制動后空轉(zhuǎn)的位置(圖中6.5°)停止不動，在啟動階段(圖1(b))，解鎖凸輪旋轉(zhuǎn)在6.5°基礎(chǔ)上，再旋轉(zhuǎn)23.5°達到30°，開始解鎖過程，在解鎖階段(圖1(c))，解鎖凸輪在6.5°基礎(chǔ)上繼續(xù)旋轉(zhuǎn)101°達到107.5°.此時解鎖過程結(jié)束，達到S14開關(guān)的轉(zhuǎn)換點，電機開始運動，在鎖閉階段(圖1(d))，當解鎖凸輪運動達到335.5°后，同時凸輪達到限位開關(guān)S14的開關(guān)點，電機停止運動鎖閉凸輪釋放并回跳.

S14限位開關(guān)動作控制邏輯如下：

(1)解鎖電機接通約旋轉(zhuǎn)60°解鎖車門，這時S14限位開關(guān)不觸發(fā)，解鎖電機斷開；

(2)門控器接通車門電機將車門打開；

(3)限位開關(guān)“門已關(guān)閉和鎖閉”被操作；

(4)門離開已關(guān)閉位置(約10 mm)后，限位開關(guān)“門已98%關(guān)閉”以及“門已關(guān)閉附件限位開關(guān)”不再被操作;

(5)門控器接通解鎖電機并旋轉(zhuǎn)300°至鎖閉位置(S14限位開關(guān)被觸發(fā)，解鎖電機停止動作)；

(6)車門移到開啟位置；

(7)如果S14限位開關(guān)故障，門控器將無法判斷解鎖電機是否對主鎖進行了解鎖操作，門控器將報故障.

2.2　故障分析

對返廠報故障的S14開關(guān)進行測試分析，發(fā)現(xiàn)各處防松標識完好，測試后發(fā)現(xiàn)其機械和電氣參數(shù)未發(fā)生明顯變化，但部分開關(guān)回彈測試時會出現(xiàn)失效情況，其回彈失效前后的對比如圖2所示.

圖2　回彈測試狀態(tài)對比

由于此故障只在運行5年以后的車上出現(xiàn)，新車上目前從未發(fā)生，因此初步判斷產(chǎn)生該故障的原因為部分部件由于長時間使用后部件老化其可靠性下降，回彈失效，出現(xiàn)瞬間接觸不良，導(dǎo)致短暫失效.故將報故障的S14新開關(guān)重新在模型車上進行功能測試1.5萬次，運行正常，進一步說明部件老化是導(dǎo)致S14開關(guān)故障的主要原因.

走進展館，金正大展位在全方位展示親土種植中國方案，其“親土1號”產(chǎn)品備受商家關(guān)注和追捧，參展人員絡(luò)繹不絕?！啊H土1號’是金正大利用美國先進生物能技術(shù)，專注解決各種土壤問題而推出的新產(chǎn)品。然而，它不僅僅是一款產(chǎn)品，更是親土種植理念的踐行者，是一種趨勢，去引領(lǐng)和呼吁大家能夠關(guān)注、重視、保護土壤，以親和土壤的施肥方式和理念種植，真正做到親土種植，富養(yǎng)天下！”金正大集團總裁助理、親土一號市場中心負責(zé)人陳少敏介紹說。同時她信心滿滿地說：“未來，‘親土1號’將作為金正大的一個戰(zhàn)略產(chǎn)品，必將親土種植這一理念進行到底，讓更多的種植戶實現(xiàn)科學(xué)種田?！?/p>

3　改進措施

部件在長時間使用后因為老化導(dǎo)致可靠性下降，說明該部件的使用壽命不滿足實際運用條件的需求，因此選取性能更優(yōu)的限位開關(guān)作為S14限位開關(guān).在根據(jù)安裝方式、觸發(fā)形式、使用條件、IP等級進行篩選后，選取Crouzet公司的限位開關(guān)代替原開關(guān)，新選型的限位開關(guān)是原型號限位開始設(shè)計壽命的2倍，采用鍍金觸點，避免觸點表面氧化導(dǎo)致虛接現(xiàn)象.圖3展示的分別是原限位開關(guān)和新選型開關(guān)的外形.

圖3　新舊限位開關(guān)

4　試驗驗證

為了進一步驗證新開關(guān)的可靠性，根據(jù)標準IEC60068對其進行交變和濕熱試驗、鹽霧和振動沖擊試驗以及耐久試驗，具體內(nèi)容如下.

(1)交變和濕熱試驗

根據(jù)標準IEC60068-2-14，對新選型的限位開關(guān)進行熱沖擊試驗，溫度變化范圍為-40～90℃，通過試驗，新選型的限位開關(guān)的防護等級和絕緣性滿足要求.根據(jù)標準IEC68-2-30，進行高溫高濕試驗，最高溫度為55℃，最大濕度為95%，通過試驗，新選型的限位開關(guān)滿足濕度要求.

(2)鹽霧和振動沖擊試驗

根據(jù)標準IEC 60068-2-11對新選型的限位開關(guān)進行鹽霧試驗，在持續(xù)96 h試驗后，開關(guān)的動作力值、絕緣電阻阻值均未發(fā)生變化，滿足試驗要求.根據(jù)標準 IEC68-2-6，在10 g加速度,15～500 Hz頻率的沖擊下，均布的新選型限位開關(guān)未發(fā)生10 μm以上的微斷現(xiàn)象，滿足沖擊試驗要求.

(3) 耐久試驗

在模型車上進行50萬次開啟/關(guān)閉耐久試驗，并記錄開關(guān)關(guān)鍵參數(shù)，分別如表1和表2所示.

表1　S14觸發(fā)斷開點測試數(shù)據(jù)表

表2　關(guān)鍵參數(shù)對比表

目前新選型的限位開關(guān)完成50萬次壽命試驗性能良好，滿足設(shè)計壽命15年的要求(每天運行50次，每年按2萬次計算)，返廠或進行四級修更換開關(guān)后的車輛，至今在運行過程中未出現(xiàn)過此問題.

5　結(jié)論

限位開關(guān)將車門系統(tǒng)的機械動作轉(zhuǎn)化為電信號，從而使門控器可以判斷車門的狀態(tài)信息，進而對車門進行控制，是保證列車正常運行的神經(jīng)元.在進行動車組車門系統(tǒng)開關(guān)選型時，要充分考慮車輛的運用環(huán)境、安裝方式等因素，根據(jù)上述要素來確定開關(guān)的使用壽命，以避免出現(xiàn)因使用壽命不滿足運用條件導(dǎo)致的可靠性下降問題.論文的研究對降低塞拉門系統(tǒng)的故障率，保障動車組的安全整點運營具有重大的意義.

參考文獻：

[1]張曉明，石海明，李冬. CRH5A型動車組塞拉門典型故障及應(yīng)對措施[J].鐵道車輛，2014,52(12):38-39.

[2]石高山，宋寧，董紅生. CRH5型動車組客室側(cè)門故障統(tǒng)計與分析[J].鐵道機車車輛, 2013 , 33 (4) :104-106.

[3]中華人民共和國鐵道部.TB/T 3108-2011鐵道客車塞拉門[S]. 北京：中國鐵道出版社，2011.

[4]張曙光.CRH5型動車組 [M].北京：中國鐵道出版社，2008.

[5]趙仕斌.淺談CRH3型動車組塞拉門系統(tǒng)故障的預(yù)防修[J].中小企業(yè)管理與科技，2017 (8):145-146.

[6]劉立志，王華勝.CRH-5型動車組運用故障統(tǒng)計分析[J].鐵道機車車輛， 2009，29 (6) :62-63.