城軌車輛車門常見故障原因分析

周文基

摘 要 城市軌道交通具有緩解交通堵塞、降低機(jī)動(dòng)車排放污染等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)得到越來越廣泛的重視。各大城市對(duì)城市軌道交通的建設(shè)的投入也在逐年增加。在城軌列車各系統(tǒng)組成中，其中車門系統(tǒng)故障率較高，據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計(jì)，車門系統(tǒng)的故障占車輛總故障達(dá)30%以上，對(duì)列車運(yùn)行安全性影響較大。本文主要介紹城軌列車車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并以電動(dòng)塞拉門為例，淺析車門的常見故障原因及處理措施。

關(guān)鍵詞 城軌車輛 車門 電動(dòng)式塞拉門 車門故障

中圖分類號(hào)：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著我國軌道交通的迅猛發(fā)展，城軌車輛將成為一、二線城市的主要出行工具。作為城軌車輛重要的系統(tǒng)組成部分，車門系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性對(duì)保障城市軌道交通安全具有重要作用。城軌車輛車門種類很多，按驅(qū)動(dòng)方式來區(qū)分有電動(dòng)式和氣動(dòng)式，從結(jié)構(gòu)來區(qū)分有塞拉門、內(nèi)藏式門、外掛式車門等；從用途來分有逃生門、司機(jī)室側(cè)門、客室門等。本文主要介紹城軌車輛客室車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，并以電動(dòng)式塞拉門為例，淺析車門的常見故障原因及處理措施。

1城軌車輛客室車門類型

1.1按驅(qū)動(dòng)方式不同區(qū)分

1.1.1風(fēng)動(dòng)式車門

風(fēng)動(dòng)式車門由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)氣缸，再通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)完成車門的開關(guān)動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是將傳動(dòng)氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)傳遞至車門，使車門動(dòng)作。電氣控制系統(tǒng)是為了保證車門動(dòng)作可靠和安全。

1.1.2電動(dòng)式車門

電氣驅(qū)動(dòng)車門由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、控制器、鎖閉裝置和緊急開門裝置組成。齒形皮帶與兩個(gè)門頁相固定，鎖閉和解鎖所需扭矩由電動(dòng)機(jī)提供。另一種電氣驅(qū)動(dòng)裝置為電動(dòng)機(jī)通過一根左右同步的螺桿和球面支承螺母驅(qū)動(dòng)滾珠擺動(dòng)導(dǎo)向件和與其固定的門葉。

1.2按結(jié)構(gòu)區(qū)分

1.2.1內(nèi)藏嵌入式車門

開關(guān)門時(shí)門頁在車輛側(cè)墻的外墻與內(nèi)護(hù)板之間的夾層內(nèi)移動(dòng)，傳動(dòng)裝置設(shè)于車廂內(nèi)側(cè)車門頂部，裝有導(dǎo)輪的門頁可以在導(dǎo)軌上移動(dòng)并與傳動(dòng)裝置的鋼絲繩或皮帶相連接，借助氣缸或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而使鋼絲繩或皮帶帶動(dòng)門頁動(dòng)作。

1.2.2塞拉門

借助于車門上端的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌，車門打開后門頁貼靠在車體外側(cè)，當(dāng)車門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，門頁與車體處在一個(gè)平面上，這不僅使外表美觀，而且有利于在高速行駛時(shí)減少空氣阻力，車門不會(huì)因空氣產(chǎn)生渦流及噪聲，也便于自動(dòng)洗車裝置對(duì)車體清洗。

1.2.3外掛式車門

外掛式車門與內(nèi)藏嵌入式車門主要區(qū)別僅在于開、關(guān)門時(shí)，門頁和懸掛機(jī)構(gòu)始終處于側(cè)墻的外側(cè)，車門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理與內(nèi)藏嵌入式車門相同。

2電動(dòng)式塞拉式車門簡介

由于塞拉門系統(tǒng)的空間利用率高、車體美觀且密封性、隔噪隔熱性和可靠性都比較高的特點(diǎn)，借助電動(dòng)式車門自動(dòng)化程度高、可靠性好、集成度高、易于維護(hù)且使用壽命長的特點(diǎn)，所以電動(dòng)式塞拉門在城軌車輛領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2.1電動(dòng)式塞拉門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能原理

2.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

電動(dòng)式塞拉門主要由機(jī)械部件和電氣部件兩大部分組成，機(jī)械部件主要包括電機(jī)、傳動(dòng)裝置、支撐導(dǎo)向裝置、鎖閉裝置、緊急解鎖裝置及左右門頁，它們是車門開關(guān)門的主要執(zhí)行部件；電氣部件包括主門控單元（MDCU）、電子門控單元（EDCU）、鎖到位開關(guān)（S1）、隔離開關(guān)（S2）、緊急解鎖開關(guān)（S3）、關(guān)到位開關(guān)（S4）及部分繼電器，通過以上電氣部件工作實(shí)現(xiàn)對(duì)車門的電氣控制，其中主門控器（MDCU）作為列車控制系統(tǒng)和所在車輛的其他電子門控單元通訊橋梁、負(fù)責(zé)控制并監(jiān)控所在車輛其他電子門控單元?jiǎng)幼鳎浑娮娱T控單元（EBCU）則負(fù)責(zé)并監(jiān)控單個(gè)車門機(jī)構(gòu)動(dòng)作。圖1為電動(dòng)塞拉門結(jié)構(gòu)原理圖。

2.1.2車門系統(tǒng)的主要功能

車門系統(tǒng)主要功能：開、關(guān)門功能、零速保護(hù)功能、車門狀態(tài)顯示功能、障礙物檢測(cè)功能、緊急解鎖功能、門隔離功能、安全互鎖回路功能、故障指示和診斷記錄功能。

2.1.3車門系統(tǒng)工作原理

列車車門的開關(guān)由電子門控器控制，當(dāng)司機(jī)或ATO發(fā)出開、關(guān)門指令，指令將通過列車線或控制系統(tǒng)傳遞給電子門控器，電子門控器接收到開門或關(guān)門動(dòng)作指令后接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源，電機(jī)通過齒輪箱、齒形聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)絲桿螺母副工作，攜門架通過滾珠直線軸承在長導(dǎo)柱上滑動(dòng)，攜門架與門頁相連并將力從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送到門頁，帶動(dòng)門頁實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)或平移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車門開、關(guān)控制。同時(shí)車門動(dòng)作后其狀態(tài)將由4個(gè)限位開關(guān)S1（鎖到位開關(guān)）、S2（隔離開關(guān)）、S3（緊急解鎖開關(guān)）、S4（關(guān)到位開關(guān)）進(jìn)行監(jiān)控，其中S1、S3、S4開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在一起構(gòu)成車門的安全互鎖回路，S2開關(guān)常閉觸點(diǎn)則與安全互鎖回路并聯(lián)。在車門系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用過程中，若在沒有操作緊急解鎖的情況且門鎖閉合到位，開關(guān)S1、S3、S4閉合，安全互鎖回路導(dǎo)通。若是單門出現(xiàn)故障，就需要對(duì)隔離鎖裝置進(jìn)行操作使得開關(guān)S2閉合，而此時(shí)該故障車門安全互鎖回路則被旁路，以致不會(huì)影響列車正常運(yùn)行。門系統(tǒng)工作原理如圖2。

3車門系統(tǒng)常見故障及原因分析

3.1車門系統(tǒng)常見故障類型

通過對(duì)廣州3號(hào)線、寧波1號(hào)線、馬來西亞安邦線城軌車輛車門故障維修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，車門系統(tǒng)故障分為機(jī)械故障和電氣故障兩大類。

（1）車門機(jī)械故障。城市軌道交通因站點(diǎn)間距離短，停靠站點(diǎn)多，車門動(dòng)作頻繁，所以其機(jī)械執(zhí)行裝置如傳動(dòng)絲桿、擺臂組件、攜門架、上下導(dǎo)軌、平衡輪、限位開關(guān)、螺母副、門機(jī)構(gòu)等部件磨耗大，容易出現(xiàn)機(jī)械緊固件松動(dòng)、變形引起車門尺寸蠕變或零部件損壞，另外維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)、潤滑不足同樣會(huì)引起零部件磨損或損壞。

（2）車門電氣故障。電氣故障包括電子門控器故障、限位開關(guān)故障、電機(jī)故障、電氣線路故障；電子門控器故障主要包括門控器硬件故障、軟件故障、突然死機(jī)等；限位開關(guān)故障主要表現(xiàn)為車門打開按下關(guān)門按鈕后，單個(gè)車門無法關(guān)閉，車輛顯示屏顯示該車門故障，主要原因?yàn)橄尬婚_關(guān)故障或誤動(dòng)作；電機(jī)故障主要表現(xiàn)為車門不動(dòng)作或車門動(dòng)作一段距離后停止運(yùn)動(dòng)等，主要原因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)部零部件損壞或潤滑不足；電氣線路故障會(huì)引起車門無法正常開關(guān)，如電機(jī)插頭松動(dòng)、通訊插頭如MVB或RS485插頭松動(dòng)或內(nèi)部電阻異常、端子排線纜虛接或松動(dòng)等。

4結(jié)束語

本文通過對(duì)城軌車輛車門系統(tǒng)類型及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并以電動(dòng)式塞拉門為例，對(duì)其工作原理及各項(xiàng)功能進(jìn)行解讀，同時(shí)通過對(duì)電動(dòng)式塞拉門故障檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，梳理總結(jié)車門系統(tǒng)各零部件故障模式及原因，通過車輛設(shè)計(jì)和日常維護(hù)等方面，為降低車門系統(tǒng)故障率、確保城軌車輛運(yùn)營安全可靠提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱士友，胡文偉.廣州地鐵車輛車門結(jié)構(gòu)，控制原理及改進(jìn)意見[J].鐵道車輛，2008，38（21）：60-62.

[2] 中車株洲電力機(jī)車有限公司.馬來西亞安邦項(xiàng)目電氣原理圖[S].