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編者按：本文主要從引言；客室車門簡介；車門故障；車門整改措施；結(jié)論，對地鐵車輛客室車門整改措施進行講述。其中，主要包括：內(nèi)藏門；塞拉門；外掛門；車門故障；增加門控旁路開關(guān)；更改車門障礙物探測次數(shù)；增加車門再關(guān)門功能；關(guān)門夾緊力的調(diào)整；車門控制軟件的改進；內(nèi)藏門的其它整改措施；外掛門的其它整改措施；外掛門的改造，具體材料請詳見：

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,針對三種客室車門故障的主要原因,對其系統(tǒng)地實施了相應(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號線DC01,AC01/02型電動列車的客室車門采用氣動內(nèi)藏對開式滑門,3號線AC03型電動列車采用電動式塞拉門,1號線AC04型電動列車的客室車門采用電動外掛式移門。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、正點運營的瓶頸之一。為了確保列車的正常運營,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)計缺陷和故障進行分析,并對所采取的整改措施進行說明。1客室車門簡介1.1內(nèi)藏門

內(nèi)藏對開式滑門簡稱內(nèi)藏門。車門開/關(guān)時,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。內(nèi)藏門主要由門葉、車門導(dǎo)軌、傳動組件、門機械鎖閉機構(gòu)、緊急解鎖機構(gòu)、氣動控制系統(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)動風(fēng)缸直接連接,并通過安裝在左門葉上方鋼絲繩夾緊機構(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)有一個鎖鉤,車門關(guān)閉后,鎖閉系統(tǒng)動作,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,實現(xiàn)雙作用驅(qū)動氣缸的前進和后退,再通過鋼絲繩、繩輪和驅(qū)動支架等組成的機械傳動機構(gòu)完成車門的開/關(guān)動作。機械鎖閉機構(gòu)可以使車門可靠地實現(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,車門移動到側(cè)墻的外側(cè);在關(guān)閉狀態(tài)時車門外表面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、傳動組件、制動組件、緊急解鎖機構(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,實現(xiàn)對車門的電氣控制。作為車門的控制部件,EDCU起著監(jiān)控車門狀態(tài)、驅(qū)動門機構(gòu)和與控制門單元通信的作用。

塞拉門由電機驅(qū)動絲杠和螺母機械傳動機構(gòu),絲桿和螺母傳動機構(gòu)帶動門葉移動,實現(xiàn)車門的關(guān)閉。門葉托架上的滾輪在導(dǎo)軌內(nèi)滑動,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),制動裝置的機械結(jié)構(gòu)能防止門打開,開門動作時,它由電磁閥控制松開。

1.3外掛門

外掛門采用模塊化設(shè)計和安裝,門頁、車門懸掛機構(gòu)以及傳動機構(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)動電機裝于車體側(cè)墻的內(nèi)側(cè)。外掛門主要由門頁、直流驅(qū)動電機、車門懸掛機構(gòu)、絲桿/螺母機械傳動機構(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。

外掛門由電機帶動絲桿轉(zhuǎn)動,絲套在絲桿上的橫向移動帶動門葉在導(dǎo)軌上滑動。EDCU是車門的控制部件,具有監(jiān)視、控制驅(qū)動電機和與控制單元通信的功能。

2車門故障

由于地鐵列車運營線路站距短,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械零部件損壞,造成正線運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)計分析,上海地鐵2003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號線內(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)對地鐵3號線塞拉門而言,由于投入運營時間不長,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的隨機性。

采用可靠性分析方法FTA和FMEA對上海地鐵現(xiàn)有車輛的三種客室車門的故障情況進行分析,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、護指橡膠條、開/關(guān)門按鈕、橡膠止擋、驅(qū)動氣缸/電機、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,車體振動或局部變形、乘客擠靠車門、車門運行環(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

我們通過對車門系統(tǒng)的故障統(tǒng)計分析和可靠性研究,針對車門故障的產(chǎn)生原因以及車門系統(tǒng)本身的設(shè)計和制造缺陷系統(tǒng)地實施了多項整改。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。

3.1塞拉門的整改措施

3.1.1增加門控旁路開關(guān)

在AC03型列車的試運營過程中,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)生無法切除故障車門的情況,這些均導(dǎo)致了牽引系統(tǒng)自動封閉,使得列車無法自行退出運營,給正線的運營帶來很大影響。根據(jù)現(xiàn)有其它列車的運營經(jīng)驗,司機室內(nèi)設(shè)有車門門控旁路開關(guān),可以實現(xiàn)對客室車門的旁路,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動作,DIR_A(列車A側(cè)車門監(jiān)控繼電器觸點)和DIR_B(列車B側(cè)車門監(jiān)控繼電器觸點)被旁路,列車所有車門系統(tǒng)對于牽引系統(tǒng)的影響被旁路。即當(dāng)出現(xiàn)嚴重車門故障時,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,減少故障影響正常運營的時間,有效地降低了列車車門故障對正常運營帶來的不良影響。

3.1.2更改車門障礙物探測次數(shù)

障礙物探測功能是指當(dāng)車門探測到有乘客或障礙物被夾時,車門夾緊力會在短暫的時間內(nèi)消失,給乘客一定的時間脫身,然后再繼續(xù)實施關(guān)門動作。但是該功能的探測次數(shù)直接影響了車門的性能。塞拉門初始設(shè)計的障礙物探測次數(shù)為3次,經(jīng)常發(fā)生障礙物探測3次結(jié)束后車門自動打開現(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。因此將探測次數(shù)改為6次,并且減小車門探測后的緩沖反彈幅度。在6次探測時間之內(nèi),被夾乘客將通過該扇門進入車內(nèi),進行障礙物探測的車門會在沒有障礙物的情況下自動關(guān)閉,這樣就減少了車門無法關(guān)閉而帶來的列車晚點的影響。

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設(shè)定的次數(shù)后仍無法關(guān)閉時,車門會自動完全打開,此時司機可直接按關(guān)門按鈕關(guān)閉未關(guān)閉的車門。AC03型列車車門原設(shè)計是不具備再關(guān)門功能,當(dāng)車門障礙物探測數(shù)次后仍無法關(guān)閉時,車門自動打開,此時司機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,嚴重影響了地鐵的正點運營。車門增設(shè)再關(guān)門功能后,取消了車門自鎖信號,當(dāng)司機再次按下關(guān)門按鈕,將發(fā)出關(guān)門脈沖信號,只對未關(guān)閉的個別車門進行再關(guān)門操作。該功能的優(yōu)點在高峰客流時顯得尤為突出,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。

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安全和車門故障密切相關(guān)。力太小會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,對列車運營有比較大的影響;力太大又會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)計的關(guān)門夾緊力均為150￣200N,再開門功能頻繁啟動,車門無法正常關(guān)閉。為了降低車門對運營的影響,同時也考慮到乘客免于被車門夾傷的安全性保護,進行了車門的關(guān)門夾緊力的試驗。當(dāng)選擇較大的車門夾緊力時,車門夾緊力隨著障礙物探測次數(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候就能脫身,有效降低了夾傷乘客的可能性。根據(jù)實際運營情況和試驗結(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150,200,260,260,260,260N,有效地解決了因車門關(guān)閉困難而對列車造成的晚點。

3.1.5車門控制軟件的改進

針對塞拉門存在的頻繁死機和其它控制功能的缺陷,對車門控制軟件版本進行改進,新版軟件與舊版本軟件相比主要做了如下改進:車門驅(qū)動電機斷路故障(故障代碼1)的監(jiān)測方式由原來的一次監(jiān)測改為兩次監(jiān)測;當(dāng)車門檢測到有障礙物時(故障代碼6),車門控制單元DCU中會記錄為“初級故障”,并且在車門正常工作后此故障記錄將被自動刪除;在關(guān)門過程中車門遇到障礙物無法關(guān)閉時,會自動執(zhí)行6次關(guān)門動作,關(guān)門夾緊力分別為150,200,260,260,260,260N,如果最后一次仍未能關(guān)閉到位,車門將處于打開位置,此時可以按關(guān)門按鈕再關(guān)門;當(dāng)車門死機并處于未完全關(guān)閉的狀態(tài)下,該門頁處于自由狀態(tài),可以直接手動推門將門完全關(guān)閉,然后將該扇門切除。

3.2內(nèi)藏門的整改措施

3.2.1對列車車門驅(qū)動氣缸的工作風(fēng)壓進行降壓整改

AC01/02型列車與DC01型列車車門結(jié)構(gòu)基本相同,同屬于內(nèi)藏門。分析DC01車門驅(qū)動氣缸的工作壓力僅為3.5bar,而AC01/02型列車的車門驅(qū)動氣缸的工作壓力高達5.0bar,所以AC01/02型列車的車門驅(qū)動氣缸和車門系統(tǒng)調(diào)整尺寸容易變動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車進行了門控系統(tǒng)的降壓試驗,即把車門驅(qū)動氣缸的工作壓力由原5.0bar逐步下調(diào),同時檢查車門的工作性能。試驗結(jié)果顯示,在門控系統(tǒng)總風(fēng)管壓力調(diào)整為4.0ba(r額定為5.0bar)時,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系統(tǒng)的工況。隨后對兩列車的所有客室門控系統(tǒng)分別進行壓力為4.0bar的低壓試驗,運營試驗跟蹤半年后,整改效果良好?，F(xiàn)在已對上海地鐵1,2號線所有AC01/02型列車的車門驅(qū)動氣缸壓力進行降壓整改。

3.2.2內(nèi)藏門的其它整改措施

(1)對車門驅(qū)動氣缸的整改;

(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)車門電氣控制系統(tǒng)的改造;

(8)車門護指橡膠條的改造。

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)試和試運營階段,故外掛門所存在的設(shè)計缺陷或故障均未能充分暴露?，F(xiàn)根據(jù)AC03型電動列車塞拉門的運營經(jīng)驗,對外掛門設(shè)計結(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電動列車外掛門調(diào)試時,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打開。車門的切除將使司機無法對該門監(jiān)控,乘客通過操作緊急解鎖手柄將該門打開后,列車仍然可以啟動運營,對車內(nèi)乘客將形成不安全的隱患。因此,對其進行如下整改:在車門的切除裝置上增設(shè)一個機械止擋裝置(銷釘),如圖2所示,使該止擋在車門切除裝置動作時聯(lián)動,從而鎖住緊急開門解鎖裝置使其無法動作,在機械上實現(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打開車門。

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)車門緊急解鎖裝置罩板的改造;(3)門控軟件參數(shù)的改進。

4結(jié)論

上海地鐵三條線的客流量逐月逐年遞增,特別是在客流高峰時,車內(nèi)乘客異常擁擠,車門系統(tǒng)頻繁承受超常工況,經(jīng)常導(dǎo)致車門裝配尺寸超差變形或行程開關(guān)失效等故障,影響車門的正常關(guān)閉和開啟功能。我們根據(jù)現(xiàn)有列車使用的三種不同類型的客室車門(內(nèi)藏門、塞拉門和外掛門)的不同故障原因,系統(tǒng)地對其實施相應(yīng)的整改,有效地提高了車門系統(tǒng)的可靠度,降低了車門故障率。

參考文獻：

[1]倪挺,李鋼鋒.上海地鐵車輛客室車門故障分析與對策[J].電力機車與城軌車輛,2003,(5).