淺析動車組塞拉門應急保護系統

王洋 智雷勇

摘 要：以CRH380B型動車組為例，剖析由關到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊和安全回路模塊組成的塞拉門應急保護系統的控制電路和運行邏輯。找出電控系統關到位行程開關存在的冗余設計失效問題，并提出優化措施，以期提升塞拉門系統穩定性和列車運行安全。

關鍵詞：塞拉門;障礙檢測;緊急解鎖

中圖分類號：U270.386 文獻標識碼：A

0 前言

當前廣泛應用的塞拉門，采用嵌入式門控系統作為控制核心[1]，以電機、電磁閥、電磁鐵等作為電控對象，以各類開關信號作為閉環反饋信號，大大提升了側門系統的安全性和舒適性。蘭州交通大學段毅剛的研究結果表示：在充分考慮到各事件的不確定性時，塞拉門系統的失效概率在57.78%～62.96%變化[2]，一定程度上反映出塞拉門的可靠程度比較低，故障率比較高。各類電控設備的使用、以及各類開關信號對塞拉門各機械裝置的檢測，形成了一個龐大的閉環反饋信號系統，不僅需要滿足日常使用功能，還需滿足緊急情況下的應急保護功能，這就大大增加了電控系統的復雜性和檢修難度，因此電控系統的設計，還需要兼顧電控系統故障的自動檢測，提升塞拉門檢修效率和故障處理速度，不斷提升安全性和舒適性。本文以CRH380B型動車組長客高寒車塞拉門的應急保護系統為例進行分析，并從安全、自檢、故障處理等角度，對其提出一些優化措施。

1 塞拉門應急保護系統

動車組塞拉門電控系統由門控器、電磁閥、電磁鐵、行程開關、壓力開關、按鈕等組成[3]，以門控器為控制核心，行程開關、壓力開關、按鈕等為門控器提供輸入信號，門控器輸出信號控制電機、電磁閥、電磁鐵等。

1.1 門控器的主要輸入輸出信號裝置

門控器的主要輸入信號是由一些行程開關、旋鈕開關、按鈕、敏感邊緣和壓力開關等裝置組成，如表1所示。

門控器的主要輸出信號是由一些電磁閥和電磁鐵等裝置組成，如表2所示。

1.2 塞拉門應急保護系統

塞拉門應急保護系統分為關到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊、安全回路模塊等[4]。

1.2.1 門關到位檢測[5]

如圖1所示，98%關到位行程開關S4與S8采用冗余設計，防止一個異常時影響關門。S4與S8的常閉觸點串聯后引入門控器的信號輸入，只要S4或S8有1個被壓下，門控器輸入信號就會改變，同時S4和S8分別與門隔離行程開關S2行程兩路安全回路，這些充分體現了S4與S8的冗余設計。

1.2.2 緊急解鎖電磁鐵Y4與車門隔離

如圖2所示，緊急情況下需要開門時，首先操作緊急操作按鈕S12或緊急操作開關S13（兩者為并聯關系，二選一即可），然后通過內部把手拉動鋼絲繩，拉動主鎖解鎖裝置來實現緊急情況下的車門解鎖（主鎖和輔助鎖）。鋼絲繩中間部位被電磁鐵組件所截斷，將鋼絲繩分成兩段，兩個鋼絲繩接口處皆采用銷釘孔結構。緊急解鎖電磁鐵Y4控制銷釘伸縮，伸出時插入兩個銷釘孔中，兩部分鋼絲繩合為一體可正常解鎖;縮回時兩個銷釘孔中無銷釘，兩段鋼絲繩各自運動互不影響，不可解鎖。

緊急解鎖電磁鐵Y4得電時，拉動插銷縮回，兩部分鋼絲繩相互獨立，拉動緊急解鎖把手時鋼絲繩末端不動無法解鎖。緊急解鎖電磁鐵Y4失電時，插銷依靠彈簧力伸出，插入兩部分鋼絲繩接口的銷釘孔中，將兩部分鋼絲繩合為一體，拉動緊急解鎖把手時鋼絲繩末端拉動主鎖解鎖機構轉動，采用機械方式將主鎖解鎖。同時壓下緊急解鎖行程開關S3，其常閉觸點斷開，門控器對輔助鎖電磁閥供電被常閉觸點截斷;其常開觸點閉合，門控器接收到緊急解鎖輸入信號，斷開輔助鎖閉鎖電磁閥的供電。

列車在關門時，如站臺補償器無法正常收回，則可先斷開QF1，手動將踏板收回，并隔離站臺補償器，踏板隔離行程開關S16被壓下，再手動關閉車門，并手動隔離車門，使門隔離行程開關S2被壓下。

1.2.3 障礙檢測

當車門受到障礙物的阻擋時，門控器有三種相互獨立的檢測方式：

（1）內敏感邊緣和外敏感邊緣：兩個邊緣任何一個發生變形，電阻值即發生變化[6]，則認為有障礙物，障礙檢測反應速度快;

（2）電機電流監控：關門過程中如電機的實時電流超過設定值，則認為有障礙物，檢測較慢，適用于機械故障造成的障礙，觸發行程開關S4或S8后，此障礙檢測失效;

（3）門位置監測：通過門位置傳感器，將門的運動區域分成多個距離段，如果在給定的時間內門未通過對應的距離段，則認為有障礙物。

1.2.4 安全回路

安全回路的作用是提供給司機室車門安全互鎖信號，防止車門未關閉列車就開始行進，防范安全隱患[7]。

如圖3所示，安全回路由3條旁路并聯而成：

第1條由隔離行程開關S2常開觸點1和關到位行程開關S8常開觸點串聯組成。

第2條由隔離行程開關S2常開觸點1和關到位行程開關S4常開觸點1串聯組成。在異常情況下使用隔離鎖時，只要車門關閉到位，壓下關到位行程開關S4或S8即可導通回路1或回路2。

第3條由關到位行程開關S4常開觸點2、主鎖鎖到位行程開關S1常閉觸點和輔助鎖鎖到位行程開關常開觸點串聯組成。其中任何一條回路導通，列車即可正常運行，否則列車無牽引動力輸出。

在正常情況下，車門關閉到位，壓下關到位行程開關S4;輔助鎖閉鎖，壓下輔助鎖鎖到位行程開關S5;主鎖閉鎖，松開主鎖鎖到位行程開關S1;當以上三者都滿足時回路3才導通。

2 存在問題與改進建議

98%關到位行程開關S4和S8采用冗余設計，S4和S8的安裝精度要求高，安裝調試過程較為復雜，且兩者常閉觸點串聯后接入到門控器輸入接口，給安裝調試增加了難度。安裝時，如S8的位置在關門時不能被壓下，工人又疏于調試，則門控系統是無法檢測出來的，是有可能帶病運行的。正常關門時，如S4正常，即使S8位置異常不被壓下，門控器和安全回路也檢測不到異常;如S8正常，S4位置異常關門時無法壓下，則只有安全回路才能檢測出異常，而門控器檢測不到;如S4和S8位置都異常時，門控器才能檢測出來。

障礙檢測功能與S4和S8有關，如S4和S8都異常，電機電流檢測障礙功能在門關到位時會有效，造成門難以關上，造成安全隱患。因此從安全的角度和便于安裝調試的角度來看，門控器應使用兩個輸入接口分別接收S4和S8的輸入信號，保證冗余功能的有效性和門控系統的安全性。

3 結論

本文以塞拉門的應急保護系統為例，剖析了電控系統關到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊、安全回路模塊的控制電路和運行邏輯，從提升列車運行安全性和故障智能自檢的角度出發，找出電控系統關到位行程開關存在的冗余設計失效問題。并提出門控器使用兩個輸入接口接收S4和S8信號的優化措施，不斷提升塞拉門系統穩定性和列車安全性。

參考文獻：

[1]卜云祥.基于OMAPL138的塞拉門控制器研究[J].計算機與數字工程，2019，47（08）：2080-2085.

[2]段毅剛，齊金平.基于模糊故障樹的動車組塞拉門系統可靠性分析[J].模糊系統與數學，2019，33（05）：166-174.

[3]陸敏恂，肖庭林.高速列車電動塞拉門設計[J].現代制造技術與裝備，2019，55（02）：31-32.

[4]郭顯鵬.電動塞拉門控制系統故障分析與診斷方法初探[J].現代制造技術與裝備，2018，54（06）：99+101.

[5]王雪梅，倪文波，李芾.基于DSP的鐵道車輛塞拉門狀態監測系統[J].計算機測量與控制，2007，15（03）：310-312.

[6]許志泉.CRH380BL型動車組塞拉門故障分析及改進措施[J].上海鐵道科技，2015，37（02）：91-93.

[7]陳子卿.高速動車組塞拉門安全環路實現方法研究[J].鐵道制造，2016，54（01）：12-13+43+7.