上海地鐵AC02型電動列車客室車門故障分析及解決措施

陳國振

摘要：根據(jù)上海地鐵AC02型電動列車客室車門故障實際情況，運(yùn)用質(zhì)量控制QC的理論和分析的方法，歸結(jié)出導(dǎo)致客室車門故障的主要因素，并有針對性的提出有效的解決方案和措施，有效地提高了車門的可靠性，降低了列車車門的故障率。

關(guān)鍵詞：客室車門;故障QC分析;門鉤復(fù)位銷;應(yīng)力集中;解決措施

中圖分類號：G712 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）08-0089-02

一、引言

隨著城市的發(fā)展，軌道交通已經(jīng)成為一個城市步入現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)之一，它更為快捷高效、節(jié)能環(huán)保、舒適安全，逐漸成為人們出行不可獲缺的交通工具。上海地鐵自從1993年5月24日運(yùn)營至今，經(jīng)歷了十多年的運(yùn)營，經(jīng)過溫差和濕度的侵蝕，許多部件產(chǎn)生磨耗、變形、老化和損壞，列車已不再那么嶄新，慢慢地進(jìn)入了故障頻繁期，更有甚者已進(jìn)入了大修的修程。每一列電客列車都需要完成每日例行檢查和規(guī)定修程后才能上線運(yùn)營，為了保證列車擁有良好的車況，大量檢修工作的質(zhì)量和效率尤為重要，一旦列車遇到應(yīng)急故障或疑難問題時需要及時的做出反應(yīng)和有效的應(yīng)對措施。車門作為整個列車系統(tǒng)中運(yùn)作最為頻繁的部件之一，自然也成為了故障發(fā)生的高發(fā)點，本文就著重對車門引起的諸多問題進(jìn)行科學(xué)的分析以及探討解決方案。

二、客室車門的介紹

首先大家先來了解一下上海地鐵二號線現(xiàn)有車型：SIEMENS AC02型和AC05型電客列車以及ALSTOM的AC08型電動列車。本文所講述內(nèi)容是以常見故障最多的AC02型電動列車的客室車門為例，它采用的是內(nèi)藏式車門，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，有良好的可靠性、密封性且隔音效果較好，日常維修較為簡便。AC02電動列車客室內(nèi)藏式車門通過氣動控制元件控制驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)車門的開/關(guān)功能，主要由左右門葉、車門導(dǎo)軌、雙作用氣缸、傳動組件、車門機(jī)械鎖閉機(jī)構(gòu)、緊急解鎖機(jī)構(gòu)、氣動控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)等組成。

除了以上內(nèi)藏式車門外，作為后來者的AC05型與AC08型列車的客室車門則采用了更為先進(jìn)的微電腦控制到電機(jī)驅(qū)動的塞拉門及外掛車門。

三、現(xiàn)狀分析

考慮到地鐵列車運(yùn)營線路站點較多、站距短的特點，列車每次進(jìn)站后客室車門都需要平凡的開啟/關(guān)閉，各種自然和人為因素都會導(dǎo)致車門的故障，嚴(yán)重影響到列車準(zhǔn)點運(yùn)營，所以客室車門相比車輛其他系統(tǒng)部件故障頻發(fā)更集中。在QC質(zhì)量小組對2002年第四季度AC02型電動列車客室車門的故障信息進(jìn)行了分析統(tǒng)計，客室車門共發(fā)生105次故障。在對大量客室車門故障進(jìn)行分析后，筆者將原因歸結(jié)為兩個主要方面的因素：一是由于使用頻率高和客流大，致使車門無法正常關(guān)閉;另一方面是系統(tǒng)本身的設(shè)計和制造缺陷所造成的。根據(jù)下圖的曲線表明了門鉤復(fù)位彈簧銷、關(guān)門止檔及驅(qū)動氣缸是直接導(dǎo)致車門系統(tǒng)故障的三大主要因素，造成列車牽引系統(tǒng)自動封閉無法繼續(xù)正常運(yùn)營，更嚴(yán)重者需要清客救援。

如圖所示如此高的故障率已經(jīng)嚴(yán)重影響到了上海地鐵的公眾形象，所以快速、準(zhǔn)確地找出故障原因，并加以改進(jìn)已成為我們地鐵檢修人員的當(dāng)務(wù)之急。

四、故障分析

1.尋求故障點。整套內(nèi)藏門是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)動氣缸做前后往復(fù)運(yùn)動，通過鋼絲繩、繩輪、驅(qū)動支架等組成的機(jī)械轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)完成車門開/關(guān)動作。在門葉的上方設(shè)有一個鎖鉤機(jī)構(gòu)，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，保證車門安全可靠的鎖閉。此外，車門系統(tǒng)裝有車門鎖閉行程開關(guān)S1，車門門葉關(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。在之前的故障統(tǒng)計中所提到的“門鉤復(fù)位彈簧銷”正是我們需要解決的故障點，因為它的故障頻發(fā)率尤其得高。首先讓我們來了解一下“門鉤復(fù)位彈簧銷”所處的位置：這是一張車門鎖鉤組件，其中的“06”為彈簧銷的支座，“08”為復(fù)位彈簧銷，“09”為復(fù)位彈簧，“15”為磨耗尼龍墊圈，整套復(fù)位彈簧組件通過“11”定位銷固定在“02”鉤舌板的左下方。門鉤復(fù)位彈簧銷在整套車門關(guān)閉中所起到的作用是：當(dāng)關(guān)門信號給出時，整個門鉤鎖組件復(fù)位過程如圖2～16中解鎖氣缸收回，整個門鉤機(jī)構(gòu)靠復(fù)位彈簧銷上彈簧的反彈力將門鉤恢復(fù)到水平位置，從而使鉤舌板上的扇形片觸發(fā)到上方的S1車門鎖閉行程開關(guān)，這就完成了關(guān)門過程的第一步，也是先決條件。在完成第一步后，關(guān)門電磁閥被觸發(fā)，推動雙作用氣缸作回程運(yùn)動，帶動左右門葉，完成關(guān)門動作。

2.分析故障原因。我們已經(jīng)了解了門鉤復(fù)位彈簧銷在整個系統(tǒng)中所起到的作用，針對車門在正線運(yùn)營中屢次出現(xiàn)門鉤復(fù)位銷斷裂的故障，使得門鉤無法復(fù)位，不能有效完成關(guān)門動作。在分析后得出造成這一現(xiàn)象主要有兩大因素：一是人為因素，即檢修人員在出車時沒有及時發(fā)現(xiàn)故障和檢修工藝不夠完整;二是自身設(shè)計缺陷，即彈簧銷設(shè)計應(yīng)力過于集中，同時在材料的選擇上應(yīng)該有綜合的考慮。在經(jīng)過多次調(diào)整試驗后得出：首先排除了人為因素，再則客室車門在進(jìn)行頻繁的開啟和關(guān)閉的過程中，因門鉤復(fù)位銷常時間頻繁運(yùn)作，加上零部件的機(jī)械疲勞，更關(guān)鍵的是在門鉤復(fù)位銷體與底座連接處應(yīng)力過于集中，造成門鉤復(fù)位彈簧銷極其容易折斷，從而無法使鉤舌板歸位鉤住兩邊門葉上的門銷，不能有效關(guān)閉車門，使得正線運(yùn)營列車客室車門頻發(fā)故障。

五、整改措施方案

在與技術(shù)和質(zhì)量部門的溝通和交流后，我們一致認(rèn)為門鉤彈簧復(fù)位銷的設(shè)計結(jié)構(gòu)確實存在問題，所以改造將是唯一的解決途徑，這樣才能確保車門正常開/關(guān)。筆者的結(jié)論是：門鉤復(fù)位彈簧銷折斷直接引起門鉤彈簧失效或丟失，導(dǎo)致車門無法正常鎖閉，車門的監(jiān)控回路將顯示該扇車門產(chǎn)生故障。經(jīng)仔細(xì)分析，認(rèn)為門鉤復(fù)位彈簧銷的結(jié)構(gòu)在折斷處應(yīng)力過于集中。我們可以把它的結(jié)構(gòu)改為右邊一體成型且外形尺寸不變的加工件，并且選用了45號調(diào)質(zhì)綜合性能好，低炭合金鋼滲炭淬火外硬內(nèi)軟，通過適度的熱處理和銷體與底座連接處的加固，使復(fù)位彈簧銷的整體強(qiáng)度得到了有效的提高，經(jīng)過反復(fù)試驗后未發(fā)現(xiàn)折斷現(xiàn)象，可以說效果相當(dāng)良好。

六、效果檢查

對復(fù)位彈簧銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計改造后，徹底根除了應(yīng)力集中的問題。在對所有的AC02型電動列車客室車門復(fù)位彈簧銷進(jìn)行分批更換，實際投入運(yùn)營中因門鉤復(fù)位彈簧銷所引起的故障明顯的減少了，并取得了良好的效果。

七、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

通過對上海地鐵AC02型電動列車車門門鉤復(fù)位彈簧銷折斷現(xiàn)象的研究和分析，對車門故障的主要因素制定科學(xué)的分析和整改措施，提高了客室車門的安全性和可靠性，降低了維修成本和運(yùn)營成本，大大提高了工作效率。改進(jìn)后的車門有效降低了因車門故障引起的列車清客掉線，保證了城市軌道交通系統(tǒng)的暢通，方便乘客的正常出行，特別是提高了早高峰時刻列車的使用率，具有很高的社會效益。

八、結(jié)論

上海地鐵的客流逐月逐年的遞增，特別是在早晚客流高峰時段，車廂內(nèi)異常擁擠，車門系統(tǒng)頻繁承受超常工況，加之常年的機(jī)械疲勞與設(shè)計缺陷導(dǎo)致車門故障頻發(fā)無法正常關(guān)閉和開啟，以致影響列車的正常運(yùn)行。筆者在對客室車門故障QC分析后，得出由于車門門鉤復(fù)位彈簧銷應(yīng)力過于集中造成斷裂。針對這一故障實施了相應(yīng)的整改，有效地提高了車門系統(tǒng)的可靠度，明顯降低了AC02型電動列車客室車門故障率。作為我們地鐵檢修人員，在不斷學(xué)習(xí)和摸索國外先進(jìn)的技術(shù)和理念的同時，根據(jù)不同環(huán)境、不同情況也要有我們自己的理解，并在各個環(huán)節(jié)中作到認(rèn)真仔細(xì)、沉著冷靜，運(yùn)用學(xué)過的理論知識加以分析和理解，一定會有新的收獲。