廣州地鐵3號線列車車門控制器離線檢測裝置的設計與應用

潘文海

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，511430，廣州∥工程師）

廣州地鐵3號線列車車門控制器離線檢測裝置的設計與應用

潘文海

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，511430，廣州∥工程師）

地鐵列車車門控制器是運營部門日常檢修維護的重點。介紹了車門控制器離線檢測裝置的結構及其核心部件的工作原理。以開門為例，詳細描述了檢測裝置的自動檢測流程和故障檢測方法。檢測裝置可離線檢測，這提高了車門控制器部件的工作質量和效率，消除了裝車檢測的風險，保障了車輛運營服務品質，節約了因專門向供應商訂制檢測裝置所產生的高額成本及后續維護費用。

城市軌道交通；車門控制器；離線檢測

Author＇s address Operation Division of Guangzhou Metro Group Co.，Ltd.，511430，Guangzhou，China

廣州地鐵3號線日均客運量超90萬人次，其列車為B型車，最高時速120 km。全線日均開關門次數約26萬次。因乘客行李及衣物阻礙開關門而造成車門啟動障礙物檢測的次數每日約100次。因車門系統部件的頻繁動作，導致其核心部件——車門控制器的故障率在列車各系統中所占的比例一直較高。此外，車門控制器的庫存備件狀態不甚穩定，其內部電機模塊、電容電阻等元器件也存在狀態不良的情況。目前，車門控制器的檢修模式主要為故障修，即檢修人員僅在更換故障車門控制器時才對備件進行功能測試。因測試時間及測試條件有限，較難篩選出合格的車門控制器備件。

為優化車門控制器的檢修策略，保障列車正線運營安全，車間檢修人員結合車門系統各主要部件的工作原理，設計研發了車門控制器離線檢測裝置。該檢測裝置能在線下檢測部件的工作狀態是否良好，避免了部件因在裝車運營時出現故障而對正線產生影響，節約了專門訂制檢測裝置所產生的高額成本及后續維護費用。同時，自動檢測功能也節省了大量的人工和時間，提高了日常檢修效率。

1　檢測裝置的結構

為滿足車門控制器的使用條件，離線檢測裝置要保持和列車上完全一致的電氣參數、軟硬件接口及機械配合方式。故離線檢測裝置在結構上主要由邏輯電控單元、車門驅動機構、工業計算機、直流穩壓電源等部件構成。圖1為離線檢測裝置硬件接口原理示意圖。

1.1邏輯電控單元

邏輯電控單元是檢測裝置的電氣組成部分，可實現檢測系統的全程控制，由自動循環控制開關、信號控制器、開門延時繼電器、關門延時繼電器、車門隔離信號開關、車門緊急解鎖信號開關、車門關閉到位檢測行程開關、車門開啟到位檢測行程開關及二極管組件等組成。其電路原理見圖2。

圖1　離線檢測裝置硬件接口原理示意圖

圖2　邏輯電控單元電路原理

邏輯電控單元由直流穩壓電源供電，自動循環控制開關F3用于自動和人工檢測之間的切換。信號控制器內設置4個撥動開關，1個電源空氣開關F6。撥動開關用于向車門控制器輸入零速信號、使能信號、開關門信號。檢修人員可通過信號控制器發送人工開、關門指令。開門延時繼電器K4為得電延時（延時時間為1 s），含一對常開觸點4/12，串接在開門信號控制回路中，用于自動觸發開門信號。關門延時繼電器K5為得電延時（延時時間1 s），含一對常開觸點4/12，串接在關門信號控制回路中，用于自動觸發關門信號。車門隔離信號開關F4用于人工檢測車門控制器對隔離信號的響應。車門緊急解鎖信號開關F5用于人工檢測車門控制器對緊急解鎖信號的響應。車門關閉到位檢測行程開關S1串接在開門延時繼電器K 4的前端，用于檢測車門是否關閉到位，同時參與導通或分斷開門延時供電回路。車門開啟到位檢測行程開關S5串接在關門延時繼電器K 5的前端，用于檢測車門是否開啟到位，同時參與導通或分斷關門延時供電回路。二極管組件UA—R101的5/6對和7/8對腳點分別串接在關門延時和開門延時供電回路中，3/4對和1/2對腳點分別串接在自動開門和自動關門信號供電回路中。這樣串接可避免產生串電風險。

1.2車門驅動機構

車門驅動機構是檢測裝置的終端執行部件，采用與廣州地鐵3號線列車塞拉門完全相同的機構，包括絲桿螺母副組件、電機、齒形帶、離合器等。絲桿對稱分為兩部分，一側為左旋、一側為右旋。絲桿的一端通過齒形帶連接至電機，另一端連接至離合器。螺母副的圓柱銷嵌入絲桿螺旋滑道中，將絲桿的轉動轉換為平動。

1.3工業計算機和直流穩壓電源

工業計算機是車門控制器的故障診斷及監控部件。工業計算機內置RS 232接口，可通過三針串口數據線與車門控制器連接。工業計算機安裝了車門控制器診斷軟件，可實時監控車門控制器運行狀態、電機電流曲線變化，還可進行故障數據的診斷分析及下載。直流穩壓電源為離線檢測裝置提供直流110 V電源。

2　自動檢測流程

開、關門時序的流程基本相同，故以開門時序為例介紹自動檢測流程。

（1）人工閉合信號控制器的電源開關F6，使車門控制器得電。此時，信號控制器將有效的零速信號和使能信號輸入至車門控制器。

（2）閉合自動循環控制開關F3，導通開門延時供電回路，使開門延時繼電器得電，其常開觸點4/ 12延時1 s后閉合。此時，開門信號自動輸入至車門控制器，車門控制器釋放離合器。離合器的齒輪脫離嚙合位置后，絲桿進入自由狀態。與此同時，驅動電機旋轉帶動絲桿螺母副組件運動。

（3）螺母副離開初始位置并沿開門方向運動。車門關閉到位檢測行程開關S1復位，其1/2常閉觸點斷開。開門延時供電回路中斷，開門延時繼電器K 4失電，開門信號消失。螺母副組件運動至開門方向的終端，觸碰開到位檢測行程開關S5，使其常開觸點3/4閉合，從而導通關門延時供電回路。

（4）當螺母副組件運動至關門方向的終端時，觸發車門關閉到位檢測行程開關S1。之后，重復開門時序，由此實現自動循環控制。

3　故障檢測方法

車門控制器有與之相配的診斷軟件，用以對車門的工作狀況進行分析和診斷。在對車門控制器進行離線檢測時，還可啟動診斷軟件的監控功能來確定故障點。較常用的故障檢測方法有硬線輸入輸出信號檢測法、電機電流曲線監控法及故障代碼檢測法。

3.1硬線輸入輸出信號檢測法

診斷軟件的硬線監控功能可實時監測并記錄車門控制器的硬線輸入輸出信號。信號的電平變化會直觀地體現在軟件監控界面中。這方便維護人員即時觀察信號是否有缺失、抖動或其他的異常現象（如圖3所示）。

3.2電機電流曲線監控法

診斷軟件可實時監控電機電流并生成電流曲線。檢測人員可根據驅動電機在運動過程中產生的電流、電壓值及位移的曲線變化來判斷車門控制器內置電機模塊的工作性能。圖4、圖5分別為車門控制器電機模塊正常和異常時的電流曲線。

3.3故障代碼檢測法

圖3　車門控制器輸入輸出信號監控界面

圖4　電機模塊正常時的電流曲線

圖5　電機模塊異常時的電流曲線

當正常開、關門的邏輯關系不符合要求時，車門控制器會根據違反此邏輯關系的先決條件和診斷標準生成相應的故障代碼；同時，電機停轉并鎖閉離合器，以保證門系統的安全性。通過對故障代碼的檢測和分析，可準確地鎖定故障點并及時處理。圖6所示為測試裝置檢測到車門控制器報故障代碼6：“關門過程中激活障礙物檢測”。

圖6　車門控制器報故障代碼6

4　結語

廣州地鐵3號線所使用的車門控制器離線檢測裝置可通過線下檢測的方式盡早發現、處理并解決故障，能有效避免車門控制器的早期故障，消除正線的安全隱患。自應用以來，每年檢測車門控制器超過40臺，排除故障隱患超過10次，車門控制器的可靠性有了顯著提高。同時，該檢測裝置每年為公司節約檢測維護成本約17.1萬元，經濟效益顯著。

該檢測裝置設計理念和思路新穎，有效地解決了現場諸多問題，對今后車輛部件的檢測診斷具有實際參考價值。

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Design and Application of Door Control Unit Off-line Detection Device on Guangzhou Metro Line 3

pan Wenhai

As a primary component in metro train，door control unit is the key point of the operations department on daily maintenance.In this paper，the structure of the door control unit off-line detection device and the working principle of the key parts are introduced.The automatic detection process and fault detection method of the off-line detection device are described，With this off-line detection device，problems like difficult door control unit on-line detection and so on are resolved，the working quality and efficiency of the door control unit has been improved，the risk of on-line test has been avoided，the quality of the vehicle operation service ensured，and the high cost of purchasing detection device from suppliers and the maintenance fees have beeb saved.

urban rail tranist；door control unit；off-line detection

U 270.38+6

10.16037/j.1007-869x.2016.03.026

（2014-07-10）