上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施

1、上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施摘 要： 簡(jiǎn)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

2、車門的可靠性成為制約列車平安、正點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的瓶頸之一。為了確保列車的正常運(yùn)營(yíng), 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(jiǎn)介 1.1 內(nèi)藏門 內(nèi)藏對(duì)開式滑門簡(jiǎn)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

3、設(shè)有一個(gè)鎖鉤, 車門關(guān)閉后, 鎖閉系統(tǒng)動(dòng)作, 鎖鉤鉤住兩扇門葉上的鎖銷, 保證車門平安可靠地鎖閉。此外, 車門系統(tǒng)裝有車門鎖閉行程開關(guān) S 1、車門關(guān)閉行程開關(guān) S 2、車門切除開關(guān) S 3、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。 1.2 塞拉門 塞拉門在開啟狀態(tài)時(shí), 車

4、門移動(dòng)到側(cè)墻的外側(cè); 在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)車門外外表與車體外墻成一平面, 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(jiǎn)稱EDCU) 等組成。車門還裝有鎖閉行程開關(guān) S 1、切除開關(guān)S 2、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

5、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)能防止門翻開, 開門動(dòng)作時(shí), 它由電磁閥控制松開。 1.3 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)的局部部件安裝于車體側(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) S 2、鎖閉行程開關(guān)( DLS) S 1、切除開關(guān)( LO

6、S) 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), 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(yíng)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(yíng)列車的客室車門故障頻發(fā)。故障較輕那么該車門被切除, 故障較重那么列車發(fā)生掉線、清客或救援。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析, 上海地鐵 201X 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) S 1、

7、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 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(yíng)時(shí)間不長(zhǎng), 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

8、、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(jiǎn)要介紹。 3.1 塞拉門的整改措施 3. 1.1 增加門控旁路開關(guān)

9、在 AC03 型列車的試運(yùn)營(yíng)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(yíng), 給正線的運(yùn)營(yíng)帶來很大影響。根據(jù)現(xiàn)有其它列車的運(yùn)營(yíng)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)的根底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)

10、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, 防止救援, 減少故障影響正常運(yùn)營(yíng)的時(shí)間, 有效地降低了列車車門故障對(duì)正常運(yùn)營(yíng)帶來的不良影響。 3. 1.2 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)翻開現(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

11、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, 這樣就減少了車門無法關(guān)閉而帶來的列車晚點(diǎn)的影響。 3. 1.3 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)完全翻開, 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)翻開, 此時(shí)司機(jī)只有先按開門按鈕翻開所有車門, 然后再按關(guān)門按鈕才能將未關(guān)閉的車門關(guān)閉。由于再次翻開所有車門會(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, 在客流頂峰顯得尤

12、為突出, 嚴(yán)重影響了地鐵的正點(diǎn)運(yùn)營(yíng)。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)在頂峰客流時(shí)顯得尤為突出,不需要將所有車門全部翻開后再關(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。 3. 1.4 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平安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(yíng)有比擬大的影響; 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

13、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(yíng)的影響, 同時(shí)也考慮到乘客免于被車門夾傷的平安性保護(hù), 進(jìn)行了車門的關(guān)門夾緊力的試驗(yàn)。中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(yíng)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 150, 200,260, 260, 260, 260 N, 有效地解決了因車門關(guān)閉困難而對(duì)列車造成的晚點(diǎn)。 3. 1.5 車門控制軟件的改良 針對(duì)塞拉門存在的頻繁死機(jī)和其它控制功能的缺陷, 對(duì)車門控制軟件版本進(jìn)行

14、改良, 新版軟件與舊版本軟件相比主要做了如下改良 : 車門驅(qū)動(dòng)電 機(jī) 斷 路 故 障( 故障代碼 1) 的監(jiān)測(cè)方式由原來的一次監(jiān)測(cè)改為兩次監(jiān)測(cè); 當(dāng)車門檢測(cè)到有障礙物時(shí)( 故障代碼 6) , 車門控制單元 DCU 中會(huì)記錄為“初級(jí)故障, 并且在車門正常工作后此故障記錄將被自動(dòng)刪除; 在關(guān)門過程中車門遇到障礙物無法關(guān)閉時(shí), 會(huì)自動(dòng)執(zhí)行 6 次關(guān)門動(dòng)作, 關(guān)門夾緊力分別為 150, 200, 260, 260, 260, 260 N, 如果最后一次仍未能關(guān)閉到位, 車門將處于翻開位置, 此時(shí)可以按關(guān)門按鈕再關(guān)門; 當(dāng)車門死機(jī)并處于未完全關(guān)閉的狀態(tài)下, 該門頁處于自由狀態(tài), 可以直接手動(dòng)推門將門完全

15、關(guān)閉, 然后將該扇門切除。 3.2 內(nèi)藏門的整改措施 3. 2.1 對(duì)列車車門驅(qū)動(dòng)氣缸的工作風(fēng)壓進(jìn)行降壓整改 AC01/02 型列車與 DC01 型列車車門結(jié)構(gòu)根本相同,同屬于內(nèi)藏門。分析 DC01 車門驅(qū)動(dòng)氣缸的工作壓力僅為 3.5 bar, 而 AC01/02 型列車的車門驅(qū)動(dòng)氣缸的工作壓力高達(dá) 5.0 bar, 所以 AC01/02 型列車的車門驅(qū)動(dòng)氣缸和車門系統(tǒng)調(diào)整尺寸容易變動(dòng)的故障與工作壓力較高有一定的關(guān)系。在 120# 車的 I單元 A 車進(jìn)行了門控系統(tǒng)的降壓試驗(yàn), 即把車門驅(qū)動(dòng)氣缸的工作壓力由原 5.0 bar逐步下調(diào), 同時(shí)檢查車門的工作性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示, 在門控系統(tǒng)總風(fēng)管壓

16、力調(diào)整為 4.0 ba(r 額定為 5.0 bar) 時(shí), 車門的開關(guān)門速度和緩沖功能都正常, 改善了氣缸及門控傳動(dòng)系統(tǒng)的工況。隨后對(duì)兩列車的所有客室門控系統(tǒng)分別進(jìn)行壓力為 4.0 bar的低壓試驗(yàn), 運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)跟蹤半年后, 整改效果良好。現(xiàn)在已對(duì)上海地鐵 1, 2 號(hào)線所有 AC01/02型列車的車門驅(qū)動(dòng)氣缸壓力進(jìn)行降壓整改。 3. 2.2 內(nèi)藏門的其它整改措施 ( 1) 對(duì)車門驅(qū)動(dòng)氣缸的整改; ( 2) 門鉤限位銷裝配方式的改造; ( 3) 車門尺寸超差的整改措施; ( 4) 關(guān)門止擋的改造; ( 5) 車門解鎖小氣缸節(jié)流閥的整改; ( 6) S1 和 S2 限位開關(guān)的改造; ( 7) 車門

17、電氣控制系統(tǒng)的改造; ( 8) 車門護(hù)指橡膠條的改造。 3.3 外掛門的改造 AC04 型列車的客室車門是外掛門, 由于該型列車尚處于調(diào)試和試運(yùn)營(yíng)階段, 故外掛門所存在的設(shè)計(jì)缺陷或故障均未能充分暴露。現(xiàn)根據(jù) AC03 型電動(dòng)列車塞拉門的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn), 對(duì)外掛門設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的缺陷提出相應(yīng)的整改措施。 3. 3.1 車門切除與緊急開門裝置聯(lián)鎖的改造 AC04 電動(dòng)列車外掛門調(diào)試時(shí), 發(fā)現(xiàn)門在被切除后乘客仍然可以通過緊急解鎖手柄將門翻開。車門的切除將使司機(jī)無法對(duì)該門監(jiān)控, 乘客通過操作緊急解鎖手柄將該門翻開后, 列車仍然可以啟動(dòng)運(yùn)營(yíng), 對(duì)車內(nèi)乘客將形成不平安的隱患。因此, 對(duì)其進(jìn)行如下整改: 在車門的切除裝置上增設(shè)一個(gè)機(jī)械止擋裝置( 銷釘) , 如圖 2 所示, 使該止擋在車門切除裝置動(dòng)作時(shí)聯(lián)動(dòng), 從而鎖住緊急開門解鎖裝置使其無法動(dòng)作, 在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖, 保證車門在切除的狀態(tài)下無法通過緊急開門扳手翻開車門。 3. 3.2 外掛門的其它整改措施 ( 1) 門檻條導(dǎo)向槽的改造;( 2