某型高速動車組開關側門故障分析及解決措施

胡 震，才順印，李艷秋，李東波

（1 唐山軌道客車有限責任公司 產品研發中心，河北唐山063035；2 唐山軌道客車有限責任公司 質量管理部，河北唐山063035）

某型高速動車組開關側門故障分析及解決措施

胡 震1，才順印1，李艷秋2，李東波1

（1 唐山軌道客車有限責任公司 產品研發中心，河北唐山063035；2 唐山軌道客車有限責任公司 質量管理部，河北唐山063035）

高速動車組的空調通風系統會對車內外產生一定的壓力差，而塞拉門的開啟與關閉需在一定的壓力范圍內才能正常工作。針對無法開關塞拉側門的故障進行了分析，主要是由于車內外的壓力差引起，從而對空調通風系統進行了一定的改進和優化，以保證側門的正常開閉。

空調通風系統；壓力；側門；開關門；廢排閥門；優化

高速動車組在滿足人們旅行速度更快的同時，也對舒適度有了更高的需求，其中涉及到車內空氣的質量品質、以及維持車內的正壓在一定范圍內，這就需要在空調通風系統設計及運行時加以保證。

對于采用塞拉門的軌道車輛來說，車內負壓過低或正壓過高，會導致塞拉門開關阻力劇增，塞拉門打開或關閉困難甚至不能正常工作，從而保證不了車輛的安全運行。

1 空調通風系統工作原理

空調系統正常運行時，送風風機吸入新風，廢排風機排出車內廢氣，利用送風風機和廢排風機壓頭之間的壓差維持車內形成一定的正壓值，從而達到一種平衡狀態。

高速列車在會車或通過隧道時會產生壓力波動，如無特殊保護措施，產生的壓力波不可避免地通過新風口和排風口傳入車內，給乘客造成不舒適感。對于采用被動式壓力保護系統的高速動車組，壓力波控制系統通過布置在頭車的壓力波傳感器檢測車內外壓力波動數據，并將此數據轉換成系統能識別的壓力信號傳輸給壓力波控制系統，位于空調控制柜內的壓力波控制系統在接收到壓力信號后，通過控制板卡控制全列的新風及廢排氣動閥門迅速打開或關閉。當所有新風及廢排閥門關閉時，可有效地阻止車外壓力波通過新風及廢排風口傳入車內，其工作原理如圖1所示。

2 空調運行壓力影響側門開關故障

2.1 故障現象

（1）集控無法打開側門

在線運行期間，發生側門集控無法打開側門，此故障集中發生的車站有一個共同的特點，即車輛進站前要經過比較長的隧道，并且在過隧道后最少3 min左右就進站停車。側門報故障為開門阻力過大，即主要是由于空調通風系統的運行壓力差問題導致；壓力波保護系統報故障為客室空調壓力波保護閥門故障和司機室空調壓力波保護閥門故障，即主要指它們的壓力波保護系統的閥門故障問題導致。

圖1 空調通風系統工作原理示意圖

（2）集控無法關閉側門

在線運行期間，偶爾也會發生側門無法關閉的故障，車輛報故障為廢排電機接觸器故障；而在庫內做開關門試驗時，最后關閉的一個側門會發生無法關閉問題，主要是由于空調通風系統問題導致車內壓力過大。

2.2 故障原因分析

通過對多個側門進行開關門時的車內壓力測試，側門一般在壓力不低于－100 Pa時能正常打開，在壓力不高于＋200 Pa時能正常關閉。

（1）集控無法打開側門

在對此高速動車組的線路壓力測試時，在某站出現了側門無法打開故障，故障前后車內外壓差的測試曲線如圖2，從該圖可以看出，列車從隧道到進站大概7 min，車內一直保持了－800 Pa左右的負壓，導致進站后無法集控開門。列車進站開門前，壓力波關閉信號一直存在，即控制新風及廢排的閥門均處于關閉狀態，并且硬件監視上報廢排閥門為關閉故障，由于車內較高的負壓，引起集控無法打開側門。

圖2 某站車內外壓差截圖

為了進一步查明原因，在靜態條件下對此故障車進行車內壓力測試，當監控軟件模擬壓力波信號強制關閉全列閥門后，測量車內壓力為－800 Pa左右；當取消壓力波信號后，所有閥門打開，6 s后車內恢復原壓力值為120 Pa。對于－800 Pa產生的原因，懷疑是因為有部分廢排氣動閥門有故障不能關閉，從而導致廢排風機對整個車廂抽真空。為了證實這一猜想，在一列正常車輛上人為強制打開一個廢排閥門，重復以上試驗，結果表明，強制打開一個閥門后，車內確實會產生－800 Pa左右的負壓。通過靜態故障模擬，再現出和線路故障相同的集控無法開門故障現象，同時測試了此故障發生前后的車內壓力數值。

根據以上測試結果，得出空調運行壓力導致側門無法打開的原因，即車輛過隧道或會車時，壓力波控制系統發出指令，新風和廢排氣動閥門關閉，在關閉指令下，全列至少有一個廢排閥門存在無法關閉的硬件故障，－800 Pa的車內外壓差致使壓力保護系統認為此時有壓力波問題，空調控制系統將強制持續關閉所有閥門，從而車輛在進站后，車內負壓不能消除，故側門無法打開。

（2）集控無法關閉側門

在車內壓力為＋200 Pa時，集控無法關閉側門時報廢排風機故障，分析認為與當時車內壓力情況和車門狀態有關，主要有以下兩種情況：

①在側門狀態正常情況下，若某個廢排風機不工作，車內壓力呈上升態勢，這樣最后關閉的側門處正壓過大，超過側門正常關閉允許的壓力值，故側門將無法正常關閉。

②在空調運行正常情況下，部分側門狀態不穩定，承受車內壓力的能力較差，在空調正常運行時產生的微正壓（最大120Pa）作用下就無法關閉側門。

3 廢排閥門故障原因分析

首先測試了在不同風壓狀態下，各個閥門的故障情況，測試結果表明風壓對KV閥故障的影響不是主要因素。然后對其內部結構和安裝位置進行了詳細的分析，如圖3所示，廢排的KV閥是列車壓力保護系統執行的關鍵部件，經過對廢排KV閥安裝結構的分析和試驗，得出故障率高的原因有以下兩點：

（1）KV閥豎直安裝在氣動閥門氣缸上，隨閥門一同上下動作，由于閥門氣缸是在氣動壓力800～1 000 MPa作用下且在0.5 s內完成關閉，瞬時關閉對閥板沖擊力大，導致KV閥沖擊振動損壞。

（2）KV閥的電磁線圈安裝在閥體的下部，除承受氣動壓力外，還需克服自身的重力，即安裝方式使其內部受力不合理。

圖3 KV閥故障原因分析

4 技術解決方案

4.1 廢排閥門安裝優化

對廢排壓力波閥門的安裝位置進行優化，即將廢排KV閥從振動大的閥門氣缸上移走，電磁閥正向安裝在振動較小的箱體壁面上，見圖4，從而消除由于振動等原因導致的KV閥故障。

4.2 控制邏輯優化

（1）優化列車壓力波控制邏輯，當車輛速度低于50 km/h時，頭車壓力波控制器忽略壓力波信號，強制所有新風和廢排氣動閥門處于打開狀態，避免由于列車壓力波控制等原因引起車內壓力過低而無法打開側門。

（2）優化車輛空調控制器控制邏輯，在車輛速度低于50 km/h時，通過壓力波閥門旁路關閉閥門控制開關，打開本車新風及廢排閥門，避免由于通訊原因造成的列車壓力波輸出指令失效導致的車內壓力過低而無法打開側門。

（3）側門準備關閉時，將空調送風機轉速設置為低速，控制車內壓力升高幅值，以有利于側門的關閉。優化后的控制邏輯關系如圖5所示。

圖4 KV閥門整改前后方案對比

5 結束語

通過對KV閥安裝位置和壓力波控制邏輯及車輛控制器控制邏輯的優化，解決了在線運行列車由于空調系統運行壓力導致側門無法正常開關而造成的晚點事故。

對整改完成后列車的靜止、環行線及正線運行試驗驗證表明，此解決方案行之有效。消除了廢排閥門的故障；同時在速度小于50 km/h，強制打開全列新風及廢排閥門以解決高負壓無法開門問題，有效的解決了集控無法開門的故障；關門時，將通風機轉速從高速降為低速，有效的解決了側門無法關閉問題。解決了空調系統運行壓力對側門開關的影響，對其他系統沒有影響。

圖5 空調運行壓力影響開關門的優化控制邏輯

［1］ 曹艷華，李瑞淳.高速動車組空調系統壓力保護裝置［J］.國外鐵道車輛，2010，47（6）：16-21.

［2］ 項文路.現代城市軌道車輛空調系統的特點及發展方向［J］.鐵道機車車輛，2007，27（S1）：90-96.

［3］ 王小成，陳煥新.鐵路客車通風系統的的現狀與發展［J］.制冷與空調，2003，（3）：59-61.

［4］ 程 熠.鐵道車輛排風系統流動特性研究［D］.上海：同濟大學，2009.

Fault Analysis and Solutions of the Opening/Closing Side Door in High Speed EMUs

HU Zhen1，CAI Shunyin1，LI Yanqiu2，LI Dongbo1
（1 Research and Development Center，CNR Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035 Hebei，China；2 Department of Quality Control，CNR Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035 Hebei，China）

Air-conditioning ventilation system can produce a certain pressure difference between interior and exterior of coach in the high speed EMUs，and sliding plug door opened and closed need to be within the scope of certain pressure to work properly.In this paper，the cause of sliding plug door fault is analyzed，which mainly attributes to the difference of inside and out；and in order to ensure the normal opening and closing of a side door，improvement and optimization are adopted to the air-conditioning ventilation system.

air-conditioning；pressure；side door；opening/closing；valve of exhaust emission；optimization

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.17

1008－7842（2014）01－0082－03

?）男，工程師（

2013－09－05）