上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施_論文

1、 上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施 摘 要：簡要介紹了上海地鐵現(xiàn)有列車的內(nèi)藏門、塞拉門和外掛門的結(jié)構(gòu)和原理, 針對(duì)三種客室車門故障的主要原因, 對(duì)其系統(tǒng)地實(shí)施了相應(yīng)的整改措施, 有效地提高了車門的可靠度, 降低了車門故障率。 關(guān)鍵詞：地鐵車輛; 客室車門; 故障原因; 整改措施 0 引言 上海地鐵 1, 2 號(hào)線 DC01, AC01/02 型電動(dòng)列車的客室車門采用氣動(dòng)內(nèi)藏對(duì)開式滑門, 3 號(hào)線 AC03 型電動(dòng)列車采用電動(dòng)式塞拉門, 1 號(hào)線 AC04 型電動(dòng)列車的客室車門采用電動(dòng)外掛式移門。由于上海地鐵客流較大, 使得列車客室車門故障率較高, 客室車門的可靠性成為制約列車安全、正點(diǎn)運(yùn)

2、營的瓶頸之一。為了確保列車的正常運(yùn)營, 有效地降低客室車門的故障, 本文就上海地鐵車輛客室車門存在的設(shè)計(jì)缺陷和故障進(jìn)行分析, 并對(duì)所采取的整改措施進(jìn)行說明。 1 客室車門簡介 內(nèi)藏門 內(nèi)藏對(duì)開式滑門簡稱內(nèi)藏門。車門開 /關(guān)時(shí), 門葉在車輛側(cè)墻的外墻板與內(nèi)飾板之間的夾層內(nèi)移動(dòng)。內(nèi)藏門主要由門葉、車門導(dǎo)軌、傳動(dòng)組件、門機(jī)械鎖閉機(jī)構(gòu)、緊急解鎖機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等組成。門葉由鋼絲繩連接, 左側(cè)門葉與驅(qū)動(dòng)風(fēng)缸直接連接, 并通過安裝在左門葉上方鋼絲繩夾緊機(jī)構(gòu)與鋼絲繩相連; 右側(cè)門葉與鋼絲繩調(diào)整裝置連接, 通過調(diào)整鋼絲繩使其保持一定的張緊力。門葉上方設(shè)有一個(gè)鎖鉤, 車門關(guān)閉后, 鎖閉系統(tǒng)動(dòng)作

3、, 鎖鉤鉤住兩扇門葉上的鎖銷, 保證車門安全可靠地鎖閉。此外, 車門系統(tǒng)裝有車門鎖閉行程開關(guān) S1、車門關(guān)閉行程開關(guān) S2、車門切除開關(guān) S3、緊急解鎖行程開關(guān) S4, 實(shí)現(xiàn)車門的電氣控制。 內(nèi)藏門通過中央控制閥來控制壓縮空氣的流向和流量, 實(shí)現(xiàn)雙作用驅(qū)動(dòng)氣缸的前進(jìn)和后退, 再通過鋼絲繩、繩輪和驅(qū)動(dòng)支架等組成的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成車門的開 /關(guān)動(dòng)作。機(jī)械鎖閉機(jī)構(gòu)可以使車門可靠地實(shí)現(xiàn)在關(guān)閉位置上鎖閉。電氣控制系統(tǒng)控制中央控制閥來實(shí)現(xiàn)車門的開 /關(guān)和解鎖。調(diào)節(jié)中央控制閥上的調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)整開 /關(guān)門速度及緩沖速度。 塞拉門 塞拉門在開啟狀態(tài)時(shí), 車門移動(dòng)到側(cè)墻的外側(cè); 在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)車門外表面與車體外墻成

4、一平面, 這不僅使車輛外觀美觀, 而且有利于減小列車在高速行駛時(shí)的空氣阻力和降低空氣渦流產(chǎn)生的噪聲。塞拉門主要由門葉、支承桿、托架組件、車門導(dǎo)軌、傳動(dòng)組件、制動(dòng)組件、緊急解鎖機(jī)構(gòu)、車門旁路系統(tǒng)以及電子門控單元( 以下簡稱EDCU) 等組成。車門還裝有鎖閉行程開關(guān) S1、切除開關(guān)S2、緊急解鎖開關(guān) S3 和 EDCU 復(fù)位開關(guān) S4, 實(shí)現(xiàn)對(duì)車門的電氣控制。作為車門的控制部件, EDCU 起著監(jiān)控車門狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)門機(jī)構(gòu)和與控制門單元通信的作用。 塞拉門由電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠和螺母機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 絲桿和螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)門葉移動(dòng), 實(shí)現(xiàn)車門的關(guān)閉。門葉托架上的滾輪在導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng), 上導(dǎo)軌的端部有一定的彎曲以保證

5、門葉最后的關(guān)閉( 塞閉) , 下導(dǎo)軌安裝在門葉下部,與安裝在車體上的滾輪嚙合, 從而保證車門與側(cè)墻的平行度。在門關(guān)閉狀態(tài), 制動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)能防止門打開, 開門動(dòng)作時(shí), 它由電磁閥控制松開。 外掛門 外掛門采用模塊化設(shè)計(jì)和安裝,門頁、車門懸掛機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的部分部件安裝于車體側(cè)墻外側(cè), 電子門控單元和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝于車體側(cè)墻的內(nèi)側(cè)。外掛門主要由門頁、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車門懸掛機(jī)構(gòu)、絲桿 /螺母機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和 EDCU 等組成。此外, 車門還裝有車門關(guān)閉行程開關(guān)( DCS) S2、鎖閉行程開關(guān)( DLS) S1、切除開關(guān)( LOS) S3以及緊急解鎖開關(guān)( EES) S4。 外掛門由電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)

6、, 絲套在絲桿上的橫向移動(dòng)帶動(dòng)門葉在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。EDCU 是車門的控制部件,具有監(jiān)視、控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與控制單元通信的功能。 2 車門故障 由于地鐵列車運(yùn)營線路站距短, 客室車門頻繁地開啟和關(guān)閉, 因而易導(dǎo)致客室車門的門控電氣元件和機(jī)械零部件損壞, 造成正線運(yùn)營列車的客室車門故障頻發(fā)。故障較輕則該車門被切除, 故障較重則列車發(fā)生掉線、清客或救援。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析, 上海地鐵 2017 年三條軌道交通線車輛客室車門故障的原因主要是:( 1) 地鐵 1 號(hào)線內(nèi)藏門發(fā)生故障的主要因素集中在尺寸配合、門檻條、驅(qū)動(dòng)氣缸、鎖閉開關(guān) S1、S 鉤、解鎖氣缸、關(guān)門限位開關(guān) S2 以及繼電器等方面;( 2) 地鐵 2

7、號(hào)線內(nèi)藏門發(fā)生故障的主要因素集中在解鎖氣缸、S 鉤、尺寸配合、驅(qū)動(dòng)氣缸、門檻條、鎖閉開關(guān) S1 以及關(guān)門限位開關(guān) S2 等方面;( 3) 對(duì)地鐵 3號(hào)線塞拉門而言, 由于投入運(yùn)營時(shí)間不長, 除 EDCU 故障引起較多的車門故障外, 其他引起車門故障的原因具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。 采用可靠性分析方法 FTA 和 FM EA 對(duì)上海地鐵現(xiàn)有車輛的三種客室車門的故障情況進(jìn)行分析, 可以得出車門故障的主要因素是:( 1) 從車門結(jié)構(gòu)方面分析, 限位開關(guān)、繼電器、門檻條、護(hù)指橡膠條、開 /關(guān)門按鈕、橡膠止擋、驅(qū)動(dòng)氣缸 /電機(jī)、解鎖氣缸、S 鉤門鎖、鋼絲繩是造成車門故障的主要因素;( 2) 從車門控制軟件方面分

8、析,EDCU 的控制系統(tǒng)軟件是車門故障的主要因素;( 3) 從環(huán)境方面分析, 車體振動(dòng)或局部變形、乘客擠靠車門、車門運(yùn)行環(huán)境是造成車門故障的次要因素;( 4) 從人為因素分析, 司機(jī)誤操作, 乘客擅自隨意啟用緊急設(shè)施, 檢修人員水平的制約等是造成車門故障的客觀因素。 3 車門整改措施 我們通過對(duì)車門系統(tǒng)的故障統(tǒng)計(jì)分析和可靠性研究, 針對(duì)車門故障的產(chǎn)生原因以及車門系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)和制造缺陷系統(tǒng)地實(shí)施了多項(xiàng)整改。因篇幅所限, 本文僅選取具有代表性的整改措施作簡要介紹。 塞拉門的整改措施 增加門控旁路開關(guān) 在 AC03 型列車的試運(yùn)營過程中, 曾發(fā)生無法判斷車門故障的位置和原因的現(xiàn)象, 也曾發(fā)生無法切

9、除故障車門的情況, 這些均導(dǎo)致了牽引系統(tǒng)自動(dòng)封閉, 使得列車無法自行退出運(yùn)營, 給正線的運(yùn)營帶來很大影響。根據(jù)現(xiàn)有其它列車的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn), 司機(jī)室內(nèi)設(shè)有車門門控旁路開關(guān),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)客室車門的旁路, 從而解除列車牽引系統(tǒng)的封閉。為此, 在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上通過改造線路圖增加了門控旁路開關(guān)( DBPS) , 如圖 1 所示。當(dāng) DBPS 動(dòng)作 ,DIR_ A( 列車 A 側(cè)車門監(jiān)控繼電器觸點(diǎn)) 和 DIR_ B( 列車 B 側(cè)車門監(jiān)控繼電器觸點(diǎn)) 被旁路, 列車所有車門系統(tǒng)對(duì)于牽引系統(tǒng)的影響被旁路。即當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重車門故障時(shí),通過使用“門控旁路開關(guān)”, 列車可自行牽引退出正線, 避免救援, 減少故障影響正常

10、運(yùn)營的時(shí)間, 有效地降低了列車車門故障對(duì)正常運(yùn)營帶來的不良影響。 更改車門障礙物探測(cè)次數(shù) 障礙物探測(cè)功能是指當(dāng)車門探測(cè)到有乘客或障礙物被夾時(shí), 車門夾緊力會(huì)在短暫的時(shí)間內(nèi)消失, 給乘客一定的時(shí)間脫身, 然后再繼續(xù)實(shí)施關(guān)門動(dòng)作。但是該功能的探測(cè)次數(shù)直接影響了車門的性能。塞拉門初始設(shè)計(jì)的障礙物探測(cè)次數(shù)為 3 次, 經(jīng)常發(fā)生障礙物探測(cè) 3 次結(jié)束后車門自動(dòng)打開現(xiàn)象, 導(dǎo)致更多的乘客涌入車廂, 車門無法關(guān)閉而使列車晚點(diǎn)。因此將探測(cè)次數(shù)改為 6 次, 并且減小車門探測(cè)后的緩沖反彈幅度。在 6 次探測(cè)時(shí)間之內(nèi), 被夾乘客將通過該扇門進(jìn)入車內(nèi), 進(jìn)行障礙物探測(cè)的車門會(huì)在沒有障礙物的情況下自動(dòng)關(guān)閉, 這樣就減

11、少了車門無法關(guān)閉而帶來的列車晚點(diǎn)的影響。 增加車門再關(guān)門功能 再關(guān)門功能是指當(dāng)車門遇到障礙物并探測(cè)設(shè)定的次數(shù)后仍無法關(guān)閉時(shí), 車門會(huì)自動(dòng)完全打開, 此時(shí)司機(jī)可直接按關(guān)門按鈕關(guān)閉未關(guān)閉的車門。AC03 型列車車門原設(shè)計(jì)是不具備再關(guān)門功能, 當(dāng)車門障礙物探測(cè)數(shù)次后仍無法關(guān)閉時(shí), 車門自動(dòng)打開, 此時(shí)司機(jī)只有先按開門按鈕打開所有車門, 然后再按關(guān)門按鈕才能將未關(guān)閉的車門關(guān)閉。由于再次打開所有車門會(huì)導(dǎo)致更多的乘客擠入車廂,并再次激活再開門功能, 所有車門無法關(guān)閉, 在客流高峰顯得尤為突出, 嚴(yán)重影響了地鐵的正點(diǎn)運(yùn)營。車門增設(shè)再關(guān)門功能后, 取消了車門自鎖信號(hào), 當(dāng)司機(jī)再次按下關(guān)門按鈕, 將發(fā)出關(guān)門脈沖

12、信號(hào), 只對(duì)未關(guān)閉的個(gè)別車門進(jìn)行再關(guān)門操作。該功能的優(yōu)點(diǎn)在高峰客流時(shí)顯得尤為突出,不需要將所有車門全部打開后再關(guān)閉, 且防止了因車門再開門功能而影響了車門的正常關(guān)閉。 關(guān)門夾緊力的調(diào)整 地鐵列車客室車門關(guān)門夾緊力大小與乘客安全和車門故障密切相關(guān)。力太小會(huì)由于乘客擁擠而造成車門無法正常關(guān)閉, 車門也容易產(chǎn)生故障, 對(duì)列車運(yùn)營有比較大的影響; 力太大又會(huì)增加夾傷乘客的可能, 顯得不夠人性化。AC03 型列車車門原設(shè)計(jì)的關(guān)門夾緊力均為 150200 N, 再開門功能頻繁啟動(dòng), 車門無法正常關(guān)閉。為了降低車門對(duì)運(yùn)營的影響, 同時(shí)也考慮到乘客免于被車門夾傷的安全性保護(hù), 進(jìn)行了車門的關(guān)門夾緊力的試驗(yàn)。當(dāng)選擇較大的車門夾緊力時(shí), 車門夾緊力隨著障礙物探測(cè)次數(shù)的增加而由小到大逐步增加, 這樣就使得乘客在車門夾緊力較小的時(shí)候就能脫身, 有效降低了夾傷乘客的可能性。根據(jù)實(shí)際運(yùn)營情況和試驗(yàn)結(jié)果, 將列車車門的關(guān)門次數(shù)設(shè)為 6 次, 每次的關(guān)門夾緊力分別改為