天津地鐵門控器改進趨勢分析

武星宇

摘? 要：根據天津地鐵車輛門控器的運營狀況，對天津地鐵各條線路的車輛門控器進行深度解析，從門控器內部結構和電子元器件入手，對比各條線路車輛門控器的不同之處，分析內部元件特點。并在此基礎上，歸納出天津地鐵各條線路門控器的改進趨勢，為現有門控器優化提供理論依據。

關鍵詞：地鐵車輛;門控器;控制電路

中圖分類號：U231? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

天津地鐵已經安全運營14年，現已開通運營了6條線路，形成了貫穿天津的地鐵網絡。隨著地鐵線路的增加，車輛結構多樣化日益明顯，但車門系統一直是故障率最高的系統，其中門控器故障是數量最多、最難預防的故障點。因此，分析各種型號門控器內部結構的分布特性和故障率，總結出門控器內部結構設計優點以及元件選型原則，對降低門控器故障率，提高系統穩定性具有重要意義。

1 門控器簡介

天津地鐵現有的1、3、6號線車輛門控器屬于同一廠家同一系列的門控器，主要由6個部分組成，分別是電源供電電路、電機驅動電路、外部驅動電路、通信電路、中央控制電路、信號輸入電路，如圖1所示。天津地鐵運營14年來，門控器也在不斷地改進，故障率也不斷下降。從最早的1號線老車門控器，歷經1號線更新換代后的門控器和3號線車輛門控器，到最新的6號線門控器，這6大模塊內部電路不斷更新、改進，但6大模塊的位置區域分布基本沒有變化。其中對門控器可靠性影響最大的是電源供電電路、中央控制電路和電機驅動電路，下面將對這3大模塊逐一進行分析。

2 供電電路分析

供電電源最主要的元件就是電源模塊，從表1可以看出廠家在選擇電源模塊時，在國內主流電源生產廠家中挑選，并在實際運用中確認電源穩定性合格后，就不在更換電源模塊品牌型號，這樣有利于后期新型號門控器故障跟蹤，為門控器設計優化提供穩定的數據收集平臺。從應用狀況來看，廠家還對單輸入雙輸出的電源形式和備用電源形式進行了實驗。經過長期的應用和維修，單輸入雙輸出的電源形式可靠性低，易發生偶發性故障;備用電源形式也并不能提高門控器的可靠性，還使得生產成本和維修成本增加。因此，后期的門控器取消了單輸入雙輸出的電源形式和備用電源形式。

在電源濾波方面，逐漸改善濾波電容設計，提高抗高頻干擾和低頻干擾的能力，減少電路中的電壓波動。并在增加濾波電容的基礎上，增加高頻扼流圈，濾除共模干擾信號和差模干擾信號，使門控器的抗干擾能力更強。

在穩壓方面，通過在控制電路上口增加穩壓模塊，避免了上電電壓不穩對后續電路造成沖擊，提高了控制電路的運行可靠性。

3 中央控制電路分析

中央控制電路使用的元器件大部分都是國際大品牌的進口元器件，其更新換代與生產廠家產品更新換代保持一致，其中也考慮到了現場應用的可靠性和成本控制。現有門控器采用的芯片均為美國德州儀器公司生產的DSP芯片。該芯片分為3大系列，2000、5000、6000，2000系列用在機電控制方面;5000系列用在音頻通信處理方面;6000系列用在圖像處理方面。64K的2000系列DSP各個系列內部的區別不大，24xx系列和28xx系列，都是針對電機控制，28的寄存器更大，適合更精密的控制。每種型號門控器的中央處理器見表2。

4 電機驅動電路分析

1號線1代門控器采用F740AS搭建的逆變電路，通過IR2136S芯片驅動逆變電路工作。此后天津地鐵采購的門控器都采用集成電機驅動器，見表3。該芯片將驅動橋和驅動芯片集成到一個芯片內，這種新型號的集成驅動器增強了門控器的驅動和耐壓能力，并新增了溫度檢測等功能。這種芯片可以垂直于電路板安裝，既節省了空間也有效避免了電機驅動時熱量傳導到主電路板上帶來的隱患，減少電機驅動電路溫度升高對其他區域元器件的干擾。

5 結論

通過上述分析，總結出以下幾點門控器改進方向：

（1）不斷提高門控器關鍵元器件的穩定性，象電源模塊和中央控制芯片，盡量使用經過實際運用驗證后的元器件。

（2）逐步增加濾波元器件，改善濾波效果。濾波電路是保證門控器穩定性的關鍵因素，天津地鐵現有門控器逐步采用最新的濾波理念。象采用高頻扼流圈，提高門控器的抗干擾能力，在重要的芯片或電路之前增加穩壓模塊，避免輸入電壓不穩對重要電路造成不良影響。

（3）采用集成化程度高且性能穩定性強的新型元器件。集成化程度高可以減少故障點，新型元器件在提高運行速度的同時，還可以提高可靠性。

參考文獻

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