周愛萍 薛淑勝 衛(wèi) 妍 陸春錦

（1.南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211188；2.中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司， 江蘇 南京 210031）

0 引言

軌道交通車輛的車門系統(tǒng)是車輛結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，使乘客能夠快速上下車，與車輛運(yùn)行的安全密切相關(guān)。由于其使用頻率高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其故障數(shù)量在整車故障中一直占有較大比重[1-2]。因此該研究對車門系統(tǒng)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并且結(jié)合車門的常見故障進(jìn)行可靠性分析，基于分析結(jié)果提出切實(shí)可行的改進(jìn)措施，對提高列車車門的運(yùn)行可靠性和安全性，保證車輛安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地鐵車門故障統(tǒng)計(jì)與分析

1.1 塞拉門設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析

軌道列車的車門系統(tǒng)主要包括客室車門、司機(jī)室側(cè)門以及緊急逃生門。通過對某城市地鐵車輛2019年5月—2020年4月這一年的192起車門故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析得出，客室車門與司機(jī)室側(cè)門的故障數(shù)分別是131起和61起，緊急逃生門一直未使用，目前未出現(xiàn)故障。由于軌道車輛運(yùn)行站間距短、車門開關(guān)頻繁以及列車客室車門數(shù)量多等特點(diǎn)，造成客室車門故障數(shù)量明顯較多。因此該文重點(diǎn)對客室車門進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)與分析。

某城市地鐵車輛配備的是典型的塞拉門，根據(jù)塞拉門的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動方式，將塞拉門分為5個(gè)子系統(tǒng)，分別是懸掛導(dǎo)向系統(tǒng)、驅(qū)動鎖閉系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、內(nèi)外操作系統(tǒng)、以及門扇基礎(chǔ)系統(tǒng)[2]，見表1所示。

表1 城軌車輛塞拉門系統(tǒng)部件表

通過對塞拉門出現(xiàn)的131 起故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出塞拉門各個(gè)系統(tǒng)的故障分布情況如圖1、圖2所示。其中除了上述5個(gè)系統(tǒng)引起的故障之外，還有3種故障情況：（1）乘客原因造成的故障，共發(fā)生1起乘客沖門導(dǎo)致車門防夾故障；（2）車輛控制原因造成的故障，共發(fā)生2起車門控制電路造成的故障，ATCZVR零速度信號丟失造成的車門未開到位以及電器柜的接線端子松動造成的車門無法開關(guān)等；（3）其他未探明原因，例如車門狀態(tài)顯示錯誤，重新關(guān)門后故障消失，回庫檢修及跟蹤后，故障沒有再出現(xiàn)等。

圖1 地鐵客室車門子系統(tǒng)故障數(shù)統(tǒng)計(jì)

由圖2可以看出，在客室車門系統(tǒng)中，懸掛導(dǎo)向系統(tǒng)和門扇基礎(chǔ)系統(tǒng)發(fā)生的故障比例，分別占到車門故障總數(shù)的41%和40%。主要的故障形式有“車門運(yùn)行中存在漏風(fēng)”、“行駛過程中，車門有嘯叫聲”、“車門運(yùn)動過程中卡滯、有異響”等。車門門扇基礎(chǔ)系統(tǒng)中常見故障有“車門指示燈故障”、“車門開關(guān)門過程中有異響”等。除此以外，電氣控制系統(tǒng)的故障占比是11%，出現(xiàn)多起“車門無法正常關(guān)閉”的故障現(xiàn)象。

圖2 地鐵客室車門子系統(tǒng)故障比例分布圖

1.2 客室車門月度故障數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

該文主要統(tǒng)計(jì)某線路車輛從2019年5月—2020年4月的這一年客室車門的故障情況，現(xiàn)將車門每個(gè)月的故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。

圖3 客室車門故障月度故障分布

某城市的地鐵線路是10月份正式開始投入運(yùn)行，前5個(gè)月列車處于列車調(diào)試期間，處于可靠性浴盆曲線的早期失效期，部件失效率較高，并且由于交車數(shù)量的增多，故障數(shù)量也呈現(xiàn)增多的趨勢。這一階段失效的原因大多是設(shè)計(jì)、制造過程中的缺陷。通過前期的試運(yùn)行和設(shè)備調(diào)試，塞拉門的失效率迅速降低，在正式投入運(yùn)營后進(jìn)入浴盆曲線的偶然失效期，這一階段失效率較低，且比較穩(wěn)定。通過對故障的分析，很多故障在制造期間能夠避免發(fā)生，例如門扇油漆脫落、門扇開關(guān)門尺寸不合適等，這些可以通過提高車門生產(chǎn)與制造工藝來改進(jìn)，同時(shí)建議在車門安裝過程中，完成車門參數(shù)調(diào)整的主要工作，不能等到地鐵車輛運(yùn)行之后出現(xiàn)故障再進(jìn)行維修，這樣容易增加試運(yùn)行期間檢修人員的工作量，同時(shí)也降低了列車的可用性。

1.3 塞拉門典型故障處理措施分析

在統(tǒng)計(jì)的131起客室車門的故障中，共有61起故障是通過對車門參數(shù)進(jìn)行調(diào)整完成檢修作業(yè)，例如“車門運(yùn)行中漏風(fēng)”、“行駛過程中車門有嘯叫聲”、“車門運(yùn)動過程中卡滯、有異響”等故障，基本都是通過調(diào)整車門尺寸參數(shù)即可修復(fù)，不需要消耗備品備件。這主要是因?yàn)檐囬T是運(yùn)動部件，且開關(guān)門動作頻繁，在長時(shí)間的運(yùn)行過程中，車門相關(guān)的機(jī)械尺寸容易發(fā)生變化，從而引起上述一系列故障。因此對車門的機(jī)械尺寸進(jìn)行調(diào)整是城軌車輛檢修工要掌握的一項(xiàng)必備技能。接下來對車門參數(shù)調(diào)整的維修作業(yè)進(jìn)行簡要分析。

地鐵車門的調(diào)整主要包括V型尺寸調(diào)整、門扇對中調(diào)整、壓輪調(diào)整、滾輪擺臂調(diào)整、平行度調(diào)整、門扇密封性調(diào)整以及行程開關(guān)調(diào)整等[3-4]。在統(tǒng)計(jì)分析中得出，地鐵車輛車門調(diào)整任務(wù)最多的是V型尺寸調(diào)整、對中尺寸調(diào)整以及壓輪調(diào)整，接下來對這3種調(diào)整過程進(jìn)行簡要說明。

1.3.1 V型尺寸調(diào)整

V型尺寸是指門扇上部開度比下部開度大2mm~5mm。因?yàn)檐囬T驅(qū)動裝置位于門扇的上部，V型尺寸可以保證在載客狀態(tài)下，車門關(guān)閉時(shí)門頁與車體地板面平行。當(dāng)車門出現(xiàn)異常情況以及車門其他檢修作業(yè)之后，都需要進(jìn)行V型調(diào)整，主要通過轉(zhuǎn)動每個(gè)車門上攜門架連接板上的偏心輪實(shí)現(xiàn)對每個(gè)門頁的單獨(dú)調(diào)整，如圖4所示。當(dāng)門頁上部開度小于下部開度時(shí)，將偏心輪輪心朝向門頁外擺方向旋轉(zhuǎn)。

圖4 V型尺寸調(diào)整偏心輪位置

1.3.2 對中尺寸調(diào)整

門頁對中是指左右2個(gè)門頁相對門框中心線距離的差值[4]。對中尺寸影響到車門的密封性和平整度，一般要求在0mm~2mm。若車門對中尺寸不滿足要求，就會出現(xiàn)“車門運(yùn)行時(shí)漏風(fēng)”、“車門運(yùn)動過程中有嘯叫聲”等故障?？赏ㄟ^調(diào)整驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的鉸鏈與傳動螺母之間的距離來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)測量結(jié)果，松開防松螺母，旋轉(zhuǎn)螺紋套，以調(diào)整對中左右門扇。橫向距離必須在左右兩側(cè)的螺紋套上進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后，緊固防松螺母，如圖5所示。

1.3.3 壓輪調(diào)整

壓輪（又稱為平衡輪），位于車門兩側(cè)門頁的上端，其作用主要為保證車門關(guān)閉后門扇的平行性。調(diào)整的重點(diǎn)是保證壓輪與門上壓輪槽的距離[4]。車門運(yùn)動過程中依靠壓輪槽進(jìn)行關(guān)閉。當(dāng)車門關(guān)閉時(shí)，用手轉(zhuǎn)動壓輪，壓輪應(yīng)該是處于壓住了車門，但是又能輕微轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，與壓輪槽一般保持在1mm~2mm間隙要求，不能過緊或過松[5]。若壓輪過緊，會導(dǎo)致壓輪槽有磨損，如圖6所示，同時(shí)引起車門運(yùn)行過程中有異響，嚴(yán)重會導(dǎo)致車門無法關(guān)閉；若壓輪過松，會出現(xiàn)車門運(yùn)行中漏風(fēng)、漏光以及車門出現(xiàn)嘯叫聲等問題。在統(tǒng)計(jì)的131起故障中，共有18起由于壓輪造成的車門故障。調(diào)整過程中主要通過旋轉(zhuǎn)壓輪支架上的偏心輪進(jìn)行調(diào)整，轉(zhuǎn)動偏心輪調(diào)節(jié)壓輪高低，偏心輪位置如圖7所示，確定壓輪壓緊位置。同時(shí)，左右2個(gè)門扇之間的壓輪間隙應(yīng)該保持一致。

圖6 壓輪槽磨損圖

圖7 偏心輪位置圖

2 塞拉門系統(tǒng)的故障樹建立

在塞拉門故障的統(tǒng)計(jì)與分析中得知車門系統(tǒng)故障原因分布范圍廣，同一故障現(xiàn)象可能有多種故障原因，同一種故障原因可能會導(dǎo)致不同的故障現(xiàn)象。故障樹分析法是一種針對故障現(xiàn)象進(jìn)行各種原因分析的可靠性分析技術(shù)[6]。因此該文基于故障樹分析法對車門系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象進(jìn)行可靠性分析，分析結(jié)果有利于檢修維護(hù)人員快速完成車門故障定位與檢修工作，減少故障排查時(shí)間，縮短檢修時(shí)間，從而有效提高列車的可靠性和可用性，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在2019年5月—2020年4月，某地鐵車輛的客室車門共發(fā)生31起“車門無法關(guān)門”以及27起“車門運(yùn)行中有異響”等故障現(xiàn)象。因此該文將“車門無法正常關(guān)閉”以及“開關(guān)門動作異響”分別作為故障樹頂事件，建立故障樹如圖8和圖9所示。通過故障樹分析，得出2個(gè)故障樹的底事件以及底事件的發(fā)生次數(shù)如表2和表3所示。

圖8 “車門無法正常關(guān)閉”故障樹

圖9 “車門開關(guān)門動作異響”故障樹

表2 “車門無法正常關(guān)閉”故障樹事件列表

表3 “開關(guān)門動作有異響”故障樹事件列表

由于列車交付和投入運(yùn)營的時(shí)間不一致，并且2019年5—9月的故障數(shù)據(jù)是設(shè)備調(diào)試與試運(yùn)營期間的數(shù)據(jù)，因此不具備統(tǒng)計(jì)故障率的實(shí)際價(jià)值，從而無法對以上分析的故障樹進(jìn)行定量分析。為了便于了解底事件的重要度，該文統(tǒng)計(jì)了一年時(shí)間內(nèi)底事件的發(fā)生次數(shù)。通過底事件故障的發(fā)生次數(shù)，分析得出在設(shè)備維護(hù)與檢修作業(yè)中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1）在“車門無法正常關(guān)閉”事件中，機(jī)械故障“壓輪過緊”和電氣故障“EDCU信號異常”需要重點(diǎn)關(guān)注。壓輪位于客室車門的頂端，客室車門日常維護(hù)作業(yè)中需要加強(qiáng)檢查。通過查閱地鐵客室車門的維護(hù)手冊得知，目前客室車門的日檢作業(yè)中并沒有壓輪的檢查這一項(xiàng)，因此應(yīng)該提高對壓輪尺寸檢查和調(diào)整的周期性。另外，需要周期性檢查和調(diào)整壓輪尺寸。 2）在“開關(guān)門動作有異響”事件中，“上下滑道潤滑不足”以及“下檔銷間隙錯位”發(fā)生次數(shù)相對較多。其中發(fā)生多起由于部件潤滑不足導(dǎo)致的開關(guān)門動作異響事件。通過查閱地鐵客室車門的維護(hù)手冊得知，目前客室車門的預(yù)防性維護(hù)作業(yè)中建議每年或者每運(yùn)行125000km對車門運(yùn)動部件進(jìn)行清潔潤滑。根據(jù)該文分析情況，建議將車門運(yùn)動部件的清潔潤滑間隔周期縮短。

3 結(jié)語

通過對某地鐵車輛運(yùn)營過程中客室車門故障的統(tǒng)計(jì)與分析得知，車門懸掛系統(tǒng)和門扇基礎(chǔ)系統(tǒng)的故障率較高，建議系統(tǒng)研究人員應(yīng)著力提高這2個(gè)系統(tǒng)的可靠性水平；其次，分析得出“車門運(yùn)行中漏風(fēng)”、“行駛過程中車門有嘯叫聲”、“車門運(yùn)動過程中卡滯、有異響”等為常見故障，可以通過調(diào)整車門參數(shù)完成檢修，因此結(jié)合調(diào)整經(jīng)驗(yàn)對車門參數(shù)調(diào)整的技術(shù)進(jìn)行分析，希望能進(jìn)一步提高客室車門檢修人員的操作技能水平和維修業(yè)務(wù)能力。最后，通過統(tǒng)計(jì)得出“車門無法正常關(guān)閉”“車門開關(guān)門動作異響”為典型故障模式，因此該文通過故障樹分析法對以上2個(gè)故障模式進(jìn)行分析，根據(jù)故障樹底事件的發(fā)生次數(shù)，得知“壓輪過緊”和“EDCU信號故障”是“車門無法正常關(guān)閉”的重要因素，“上下滑道潤滑不足”以及“下檔銷間隙錯位”是“車門開關(guān)門動作異響”的重要因素。因此，車輛檢修部門應(yīng)該對以上底事件給予重視，在日常檢修作業(yè)中加強(qiáng)檢查；同時(shí)建議縮短關(guān)鍵運(yùn)動部件的檢修間隔周期。

該文分析結(jié)果有利于指導(dǎo)客室車門檢修人員提高設(shè)備檢修能力，縮短故障診斷時(shí)間，進(jìn)而提高客室車門的可靠性，同時(shí)為制定城軌車輛客室車門系統(tǒng)維護(hù)手冊提供指導(dǎo)建議。但是該文研究還存在不足之處，由于故障數(shù)據(jù)有限，并未對故障樹進(jìn)行定量分析，以期隨著運(yùn)行故障數(shù)據(jù)的累計(jì)，得到底事件的故障率，從而在定量上對客室車門故障進(jìn)行深入分析，這將是該文作者后期致力攻克的研究難點(diǎn)。