劉曦

（北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司運(yùn)營(yíng)三分公司，北京 100082）

1 故障判斷及維修

1.1 設(shè)備運(yùn)行情況

2016年全年，北京地鐵10號(hào)線安全門系統(tǒng)共發(fā)生故障55件次，故障延時(shí)2415分鐘。其中責(zé)任故障占32件次，造成延時(shí)2019分鐘。非責(zé)任故障占23件次，造成延時(shí)396分鐘，運(yùn)行可靠度達(dá)99.99%（注1）。雖然運(yùn)行可靠度較高，但是安全門的故障率直接影響地鐵行車的準(zhǔn)點(diǎn)率，所以降低故障率是地鐵運(yùn)營(yíng)單位關(guān)注的問(wèn)題。

32件次責(zé)任故障除了門機(jī)掉閘和玻璃破損的偶發(fā)事件外，全部為單元控制器（PEDC）、門控單元（DCU）、電磁鎖等電氣故障。

非責(zé)任故障為乘客搶上搶下、滑動(dòng)門動(dòng)作時(shí)遇障礙物引起門體掛架相對(duì)位置偏移造成DCU程序保護(hù)，影響門體開關(guān)門動(dòng)作。并且由于10號(hào)線二期滑動(dòng)門門機(jī)內(nèi)部元件在外力作用下十分容易變形位移，使得此類故障不易控制。

1.2 PEDC故障的判斷及維修

PEDC故障原因主要分為聯(lián)動(dòng)故障和通信故障。全年共發(fā)生3次整列安全門不聯(lián)動(dòng)的故障。

1.2.1 10號(hào)線一期

工控機(jī)記錄“信號(hào)命令故障”及“安全門控制故障”的觸發(fā)回路由“上行安全門開門繼電器”動(dòng)作故障所致。引發(fā)“上行安全門開門繼電器”動(dòng)作的故障原因可能有信號(hào)系統(tǒng)命令故障；開關(guān)門命令時(shí)間繼電器故障；上行安全門開門繼電器故障。此故障雖然屬于偶發(fā)故障，但2008年10號(hào)線一期開通至今，開門繼電器和關(guān)門繼電器動(dòng)作已接近百萬(wàn)次，達(dá)到繼電器的無(wú)故障壽命。需進(jìn)行批量更換，避免此類故障再次發(fā)生。

1.2.2 10號(hào)線二期

工控機(jī)記錄為“關(guān)門繼電器電路故障設(shè)定標(biāo)記，1”，“PEDC,1；邏輯故障設(shè)定標(biāo)記，1”，“PEDC,1；使能電路錯(cuò)誤設(shè)定標(biāo)記，1”和“開門繼電器電路故障設(shè)定標(biāo)記，1”，“PEDC,1；邏輯故障設(shè)定標(biāo)記，1”，“PEDC,1；使能電路錯(cuò)誤設(shè)定標(biāo)記，1”。

信號(hào)開關(guān)門回路電源由安全門專業(yè)提供，信號(hào)系統(tǒng)提供干接點(diǎn)。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出開門命令時(shí)，開門命令繼電器（DOC）得電，同時(shí)使能繼電器（DOE）繼電器得電，整列安全門全部打開。當(dāng)撤銷開門命令時(shí)，即開門命令繼電器（DOC）失電，關(guān)門命令繼電器（DCC）得電，整列安全門全部關(guān)閉，且關(guān)門命令常保持。安全門系統(tǒng)開門或關(guān)門動(dòng)作的啟動(dòng)需要使能命令及開關(guān)門命令同時(shí)觸發(fā)，缺失一個(gè)均無(wú)法執(zhí)行開門或關(guān)門動(dòng)作。從上述故障信息可判斷故障由使能電路錯(cuò)誤引起。使用萬(wàn)用表測(cè)量線圈阻值和接點(diǎn)的吸合狀態(tài)可確認(rèn)是否為繼電器故障。

1.2.3 通信故障

通信故障主要表現(xiàn)為通道故障，無(wú)法進(jìn)行1通道和2通道之間的切換，或無(wú)法通信。因接觸不良引起的無(wú)法切換通道故障，板卡或其它接口部分再次插接就正常了。對(duì)于通信板塊零件故障引起的PEDC通信板故障應(yīng)送原廠維修。

1.3 DCU故障的判斷及維修

單道門不聯(lián)動(dòng)首先考慮是DCU故障。由于DCU自身故障造成單道門不聯(lián)動(dòng)故障全年共13次，重新啟動(dòng)DCU25次，更換DCU8個(gè)。

1.4 電磁鎖故障的判斷及維修

更換電磁鎖3個(gè)。對(duì)更換后的電磁鎖拆解后發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部用于減震和削減噪音的乳膠圈老化，吸附于電磁鎖機(jī)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致鎖舌吸合及釋放時(shí)粘連，造成電磁鎖卡阻引起的單道門不聯(lián)動(dòng)故障共9次。

1.5 插頭松動(dòng)故障

開關(guān)命令進(jìn)線插頭松動(dòng)發(fā)生2件次。故障現(xiàn)象為滑動(dòng)門開關(guān)門正常，列車駛離車站過(guò)程中緊急制動(dòng)，故障門的門頭燈閃爍，即此時(shí)安全回路斷開。造成此故障原因?yàn)榘踩T背板插頭連接不實(shí)，列車震動(dòng)造成插頭斷開，安全回路為低電平。

1.6 重要電氣部件使用壽命

根據(jù)運(yùn)營(yíng)維修經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，10號(hào)線安全門重要電氣部件影響使用壽命的因素具體如下所示。

（1）PEDC，原設(shè)計(jì)壽命≥10年，由于PEDC內(nèi)部設(shè)計(jì)問(wèn)題，繼電器長(zhǎng)期處于過(guò)載狀態(tài)，導(dǎo)致壽命降低實(shí)際壽命約1.6（二期）。

（2）電磁鎖，原設(shè)計(jì)壽命≥20年，由于電磁鎖內(nèi)部膠圈老化導(dǎo)致實(shí)際壽命≥2年（二期），現(xiàn)已全線更換，目前尚未損壞。

（3）DCU，原設(shè)計(jì)壽命≥10年，實(shí)際壽命8～10年，現(xiàn)象為板卡元件老化，電容鼓包。

（4）電機(jī)，原設(shè)計(jì)壽命≥20年，由于碳刷磨損導(dǎo)致實(shí)際壽命≥10年（一期）。

（5）控制電源模塊、驅(qū)動(dòng)電源模塊、工控機(jī)，原設(shè)計(jì)壽命≥10年，實(shí)際壽命6～8年，由于板卡元件老化，電容鼓包。

（6）行程開關(guān)，原設(shè)計(jì)壽命運(yùn)行百萬(wàn)次，由于開關(guān)防塵性能沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致行程開關(guān)損壞，實(shí)際壽命5～6年（二期）。

（7）蓄電池，原設(shè)計(jì)壽命≥10年，實(shí)際壽命6～8年（膠體蓄電池）3～5年（鉛酸蓄電池）。

2 PEDC升級(jí)改造

北京10號(hào)線二期自2012年12月開通至2015年12月底，已損壞的安全門PEDC共計(jì)72臺(tái)/次，故障率高達(dá)150%(PEDC共49臺(tái))。由于原廠PEDC模塊單價(jià)高、采購(gòu)周期長(zhǎng)（半年以上），采購(gòu)全新PEDC模塊很難滿足日常運(yùn)營(yíng)需要，且維修費(fèi)負(fù)擔(dān)較重，對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行整改是降低安全門故障率，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本的關(guān)鍵。

2.1 故障分析

經(jīng)檢查，PEDC內(nèi)部使能電路中的安全繼電器常閉觸點(diǎn)有發(fā)黑現(xiàn)象，測(cè)量系統(tǒng)中使能命令線及開關(guān)門命令出線在站臺(tái)正常工作情況下的實(shí)際峰值電流跟穩(wěn)態(tài)電流，截獲流安全繼電器觸點(diǎn)電流的實(shí)際數(shù)值。即圖1上的62、64、66出線，其中，62、64為使能命令線，66為開、關(guān)門命令線，三條線路工作電壓均為50VAC。

從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)為：

62號(hào)線電流：穩(wěn)態(tài)電流與沖擊電流基本相同，均值531.5m，峰值電流約為1.58A。

64號(hào)線電流：穩(wěn)態(tài)電流與沖擊電流基本相同，均值712.8mA，峰值電流約為2.12A。

66號(hào)線電流：在開關(guān)門時(shí)時(shí)有明顯沖擊電流，沖擊時(shí)峰值超過(guò)1A。

圖1 安全門與信號(hào)系統(tǒng)接線圖

根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境（接門頭繼電器線圈）及IEC 60947 Standards for Low-voltage Switchgear and Controlgear的相關(guān)約定，安全繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載應(yīng)該歸類為 DC-13（Control of DC Electromagnetics）。在531.5mA（最小均值）負(fù)載的情況下，觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壽命為180000次，觸點(diǎn)壽命約為1.64年（注2）。

2.2 PEDC升級(jí)改造

由于PEDC內(nèi)部有兩組開關(guān)門的電路，有一組備用開關(guān)門回路。將PEDC內(nèi)部相關(guān)安全繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)內(nèi)部備用觸點(diǎn)，可以將安全繼電器觸點(diǎn)的電流減半。即在PSC柜對(duì)每個(gè)站臺(tái)所屬的PL2-S、PL2-a、PL2-C、PL2-D四個(gè)點(diǎn)接線。其中一個(gè)回路故障時(shí)工控機(jī)及ISCS會(huì)有故障顯示，但能保證整列安全門的正常運(yùn)行。電流值控制在265.75mA（最小均值），觸點(diǎn)壽命約為3.5年（注2）。

已經(jīng)在備用車站進(jìn)行了5000次測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明改造方案能夠兼容現(xiàn)有安全門系統(tǒng)。2016年對(duì)10號(hào)線二期PEDC進(jìn)行全線改造后，至今PEDC運(yùn)行正常，沒(méi)有發(fā)生此類故障。

3 結(jié)語(yǔ)

按照以往的故障數(shù)據(jù)表明，PEDC升級(jí)后可以使安全門的故障率下降30%。地鐵維修工人每月維修計(jì)劃中應(yīng)增加安全門背板連接線進(jìn)行排查緊固。應(yīng)通過(guò)改善電池維護(hù)使用的方式來(lái)延長(zhǎng)電池使用壽命。由于開關(guān)門繼電器和蓄電池的使用壽命比較固定，維修成本中應(yīng)納入其更換的費(fèi)用。

注1：運(yùn)行可靠度=(安全門開關(guān)總次數(shù)－故障次數(shù))÷安全門開關(guān)總次數(shù)×100%。

注2：地鐵10號(hào)線安全門開關(guān)次數(shù)按365日，日工作20小時(shí)/天，一小時(shí)開關(guān)15次門計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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