廣州地鐵2&8線列車(chē)客室門(mén)緊急解鎖系統(tǒng)優(yōu)化

麥春林

(廣州市地鐵集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510310)

廣州地鐵2&8線列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)為南京康尼機(jī)電股份有限公司的早期產(chǎn)品，采用中間解鎖結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。目前該機(jī)構(gòu)逐漸出現(xiàn)輪叉和鋼絲繩斷裂，無(wú)法在解鎖的情況下強(qiáng)制關(guān)門(mén)，人為解鎖車(chē)門(mén)觸發(fā)列車(chē)緊急制動(dòng)等缺陷，導(dǎo)致晚點(diǎn)、清客等影響，已無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。

為提高車(chē)門(mén)系統(tǒng)的可靠性，廣州地鐵集團(tuán)有限公司聯(lián)合南京康尼機(jī)電股份有限公司對(duì)原門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)采用成熟的端部解鎖結(jié)構(gòu)，并對(duì)原有電氣系統(tǒng)升級(jí)，從根本上解決了原系統(tǒng)存在的問(wèn)題，消除了安全隱患，提高了車(chē)門(mén)可靠性及運(yùn)營(yíng)效率。

1 2&8線列車(chē)客室門(mén)緊急解鎖系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 機(jī)構(gòu)缺陷

中間輪叉通過(guò)鋼絲繩拉動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械解鎖，當(dāng)鋼絲繩不拉輪叉時(shí)，內(nèi)置彈簧使輪叉恢復(fù)原位置。由于鋼絲繩限位設(shè)計(jì)與受力方向不在同一方向，導(dǎo)致鋼絲繩彎曲變形疲勞斷裂，造成轉(zhuǎn)動(dòng)失效；內(nèi)置彈簧設(shè)計(jì)也沒(méi)有考慮回彈力變化造成旋轉(zhuǎn)角度變化的因素，導(dǎo)致輪叉經(jīng)常被撞斷的情況出現(xiàn)。另外，由于解鎖后輪叉會(huì)與螺母副相抗, 導(dǎo)致門(mén)頁(yè)無(wú)法恢復(fù)到鎖閉位置，無(wú)法滿足《廣州市城市軌道交通車(chē)輛設(shè)計(jì)指南》要求的“在緊急解鎖的情況下可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制關(guān)門(mén)”的功能。

圖1 中間解鎖機(jī)構(gòu)

1.2 電氣設(shè)計(jì)缺陷

由于解鎖檢測(cè)開(kāi)關(guān)和關(guān)門(mén)檢測(cè)開(kāi)關(guān)在同一條安全回路上，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中解鎖檢測(cè)開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，列車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)，不滿足《廣州市城市軌道交通車(chē)輛設(shè)計(jì)指南》要求的“對(duì)于在區(qū)間運(yùn)行的列車(chē)，操作車(chē)門(mén)緊急解鎖，不緊急制動(dòng)停車(chē)，列車(chē)運(yùn)行到下一站停車(chē)開(kāi)門(mén)”的功能。大大增加了晚點(diǎn)、清客，甚至救援的幾率。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)分析、驗(yàn)證，優(yōu)化過(guò)程中需要更換傳動(dòng)部件、電機(jī)組件中部分零部件、承載驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件頭部部分零部件、內(nèi)外解鎖鋼絲繩套管組件、端部解鎖組件，并修改車(chē)門(mén)門(mén)控器軟件。

2.1 機(jī)構(gòu)優(yōu)化

(1)優(yōu)化后總體機(jī)構(gòu)如圖2所示，圖中件1～件6為本次承載驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分更換的零部件。

1—絲桿固定端零部件和緊固件；2—齒輪罩殼；3—電機(jī)組件；4—傳動(dòng)部件；5—傳動(dòng)架；6—端部解鎖組件；7、8—外操作鋼絲繩套管組件。圖2 總體機(jī)構(gòu)

(2)更換的傳動(dòng)部件如圖3所示，其中，絲桿為重新設(shè)計(jì)，并經(jīng)硫碳氮處理，墊塊、中間支撐組件也經(jīng)過(guò)了重新設(shè)計(jì)。

1—絲桿；2—門(mén)到位撞塊；3—墊塊；4—右旋螺母組件；5—中間支撐組件；6—左旋螺母組件；7—鎖到位開(kāi)關(guān)組件。圖3 重新設(shè)計(jì)的傳動(dòng)部件

(3)更換的電機(jī)組件如圖4所示,其中，軸套須重新設(shè)計(jì)，其他部分利用現(xiàn)有件，無(wú)須重新設(shè)計(jì)。

1—絲桿固定座；2—電機(jī)；3—電機(jī)帶輪；4—軸套；5—電機(jī)安裝支架。圖4 重新設(shè)計(jì)的電機(jī)組件

(4)更換的端部解鎖組件及改造的傳動(dòng)架如圖5、圖6所示。

圖5 重新設(shè)計(jì)的端部解鎖組件

圖6 重新設(shè)計(jì)的傳動(dòng)架

(5)更換其他零部件如圖7所示，各組成件均為采購(gòu)件。

1—圓螺母用止動(dòng)墊圈；2—圓螺母；3—擋圈；4—壓圈；5—皮帶；6—帶輪。圖7 帶輪等其他部件

2.2 電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化

(1)緊急解鎖開(kāi)關(guān)位置優(yōu)化

緊急解鎖開(kāi)關(guān)原先位于機(jī)構(gòu)的中間位置，改造后開(kāi)關(guān)位于機(jī)構(gòu)右側(cè)端部。

由于開(kāi)關(guān)位置變更，需要更改緊急解鎖開(kāi)關(guān)線束的長(zhǎng)度。

列車(chē)從站臺(tái)啟動(dòng)后運(yùn)行距離小于半列車(chē)長(zhǎng)度時(shí)，車(chē)門(mén)被緊急解鎖將觸發(fā)列車(chē)緊急制動(dòng)，運(yùn)行距離超過(guò)半列車(chē)長(zhǎng)度后，車(chē)門(mén)被緊急解鎖均不會(huì)觸發(fā)列車(chē)緊急制動(dòng)。因此，需要將緊急解鎖開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)從安全互鎖回路移出(見(jiàn)圖8)。

圖8 將緊急解鎖開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)從安全互鎖回路移出

圖9 安全回路接入門(mén)控器

(2)安全互鎖回路監(jiān)控優(yōu)化

為了增加對(duì)安全互鎖回路監(jiān)控的準(zhǔn)確性，安全互鎖回路需要對(duì)1端和2端進(jìn)行監(jiān)控，原項(xiàng)目?jī)H對(duì)1端進(jìn)行監(jiān)控。因此需要將安全互鎖回路2端(端子排25號(hào))接入門(mén)控器輸入口I5(X1∶14)，如圖9所示。同時(shí)更新軟件，修改對(duì)安全互鎖回路的診斷邏輯。

(3)列車(chē)線和端子排改造

對(duì)監(jiān)控安全互鎖回路的端子以及涉及開(kāi)門(mén)的列車(chē)線更改為帶二極管端子。由于WAGO(端子排品牌)沒(méi)有1針2線的帶二極管端子，為了不改變?cè)?xiàng)目接口，增加5片二極管端子，用于安全互鎖回路1端信號(hào)、2端信號(hào)、開(kāi)門(mén)列車(chē)線信號(hào)、在開(kāi)閉列車(chē)線信號(hào)、零速列車(chē)線信號(hào)通過(guò)二極管后接入門(mén)控器對(duì)應(yīng)的輸入口。同時(shí)開(kāi)門(mén)列車(chē)線接入I14輸入口，I10和I14同時(shí)有效時(shí)才允許開(kāi)門(mén)，避免因?yàn)閱蝹€(gè)輸入口故障導(dǎo)致誤開(kāi)門(mén)(見(jiàn)圖10)。

事實(shí)上，雨果如果整天在議會(huì)里演講，整天參加革命，整天反對(duì)小拿破侖，沒(méi)有被流放到那個(gè)島上，也不會(huì)有時(shí)間寫(xiě)作。字要一個(gè)一個(gè)填在格子里，飯要一口一口吃，一切都不是空穴來(lái)風(fēng)。可見(jiàn)即便是雨果這樣的偉人，一生也有過(guò)大回避。大清寂和大熱鬧肯定是相輔相成的。

3 優(yōu)化后效果

3.1 優(yōu)化后試驗(yàn)結(jié)果

優(yōu)化機(jī)構(gòu)及電氣接線，并修改門(mén)控器軟件后，試驗(yàn)結(jié)果符合《廣州市城市軌道交通車(chē)輛設(shè)計(jì)指南》要求，具體功能如下：

(1)在非零速或者收到來(lái)自VCU(列車(chē)控制系統(tǒng))的禁止信號(hào)時(shí)，若發(fā)生車(chē)門(mén)緊急解鎖，立即通過(guò)車(chē)門(mén)電機(jī)重新將車(chē)門(mén)關(guān)閉并鎖閉，期間，允許車(chē)門(mén)安全互鎖回路短暫斷開(kāi)(2 s，可調(diào)整)。

圖10 列車(chē)線接入門(mén)控器

(2)在非零速或禁止信號(hào)存在時(shí)，若解鎖后車(chē)門(mén)重新關(guān)門(mén)過(guò)程中發(fā)生防擠壓，車(chē)門(mén)須持續(xù)施加關(guān)門(mén)力防止車(chē)門(mén)被打開(kāi)：①若禁止解鎖信號(hào)取消，車(chē)門(mén)將停止施加關(guān)門(mén)力；②若車(chē)門(mén)緊急解鎖手柄復(fù)位，則車(chē)門(mén)執(zhí)行安全模式防夾。此時(shí)若禁止解鎖信號(hào)取消，則該車(chē)門(mén)將自動(dòng)打開(kāi)。

(3)當(dāng)門(mén)控器在收到禁止解鎖信號(hào)后，若發(fā)生車(chē)門(mén)緊急解鎖，則對(duì)禁止解鎖信號(hào)進(jìn)行記錄。

3.2 優(yōu)化后的可靠性

另外，此次改造將齒輪傳動(dòng)變更為皮帶傳動(dòng)，更適合于目前的運(yùn)營(yíng)需要，即使斷裂，相比齒輪故障導(dǎo)致的電機(jī)卡死，皮帶帶來(lái)的負(fù)面影響最低，皮帶結(jié)構(gòu)不影響手動(dòng)關(guān)門(mén)，只需手動(dòng)鎖閉進(jìn)行隔離處理，車(chē)輛可以繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廣州地鐵2&8線列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)緊急解鎖部分進(jìn)行優(yōu)化，徹底根除了某些設(shè)計(jì)和制造上的缺陷，減少了晚點(diǎn)和清客的故障。門(mén)系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯改善，提高了門(mén)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)，也提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。