石家莊地鐵3號線列車開門防夾故障分析及優化

李靖 梁金碩

摘 要：地鐵車門系統負責車門開啟和關閉的任務，是直接面對乘客的系統部件，所以車門系統的正常運行是直接影響列車的服務質量和安全運營的保障。針對石家莊地鐵三號線列車車門出現的防夾故障，從機械結構和軟件參數進行了分析并提出改進方案。經過實踐驗證，采取的措施合理有效，基本解決了開門防夾的故障。

關鍵詞：石家莊地鐵;塞拉門;門控器;防夾故障

中圖分類號：U270.386 文獻標識碼：A

0 引言

地鐵車門作為城軌列車運營過程中的核心部件，關系到乘客乘坐過程中的安全。車門的可靠性一直是各方關注的重點，每列車車門數量多，影響因素多，特別是其內部部件動作頻繁，乘客直接與車門相接觸，造成車門故障較多，影響到車輛的正常運營。特別是故障下，很容易造成車輛晚點，影響乘客出行安全。

1 城軌車輛門系統分類

目前城軌車輛門種類眾多，根據分類標準不同，劃分為不同的類型。按照運動方式可劃分為移門和塞拉門。其中塞拉門可以細分為外擺式和內藏式。目前應用最為廣泛的是外擺式塞拉門，其運動特點是在車門接近全關閉時，門有一個向車內的壓緊動作，從而使車門關閉后與車體表面平齊，同時保證密封性能。同時，外擺式塞拉門在相同界面限界下可以獲得更大的車內空間。

塞拉門目前雖然在車輛中運用數量較多，但其在最后關閉時有向內部車內壓緊的動作。因此，在關閉車門的最后階段，車輛內部的空氣受到壓縮，所以門在關的過程中會受到空氣的壓力，特別是在乘客較多時，車門最后關閉向內壓時，會擠壓乘客。綜合作用下，塞拉門可能受到阻力關門困難，如果阻礙力達到車門控制軟件設定值后，車門障礙檢測功能將激活，車門按照特定程序打開一部分，過一段時間再關門。若是車門障礙檢測次數達到設定的次數時，車門將全部打開或者停在特定位置，需要乘務人員去專門去處理。實際運用過程中，車門防夾是為了防止乘客受傷，但由于實際應用過程中乘客擁擠或空氣阻力導致錯誤激活的事件發生。現地鐵站都設置專門的乘務人員用于降低此問題發生。

2 石家莊地鐵門系統介紹

石家莊地鐵車門采用的是電動塞拉門，具有外轉幅度小，開啟、關閉時間短，密封性能好等特點，廣泛用于地鐵和城市車輛。由于此類機械結構相對復雜，安裝調整部位較多，開關門難度高于其他內藏門、外掛門，故障率也因此較高[1]。石家莊地鐵3號線列車有6節車廂，每節車廂裝10套客室側門。只有2套主門控器是連接到MVB車輛總線上的，其它8套從門控器是與2個主電子門控器一起連接到CAN局部總線的。通過MVB將數據從TCMS（列車控制與管理系統）傳輸至主門控器，然后通過CAN從主門控器中傳到從門控器，反之亦然[2]。

列車車門使用的是微機控制的電機驅動裝置，具有自動診斷和故障記錄功能。當給列車門系統上電時，門控單元將進行啟動前的自檢。在列車運行過程中，當車門出現故障時，門控單元將對出現的故障進行自動記錄和故障原因分析，同時列車監控系統可以及時的接收到門控單元故障診斷信息，并進行存儲，同時還將在列車監控顯示屏上顯示出來。通過數據線將車門門控器的狀態信息和診斷信息從通訊接口下載到具有診斷軟件的電腦。

3 故障原因分析

3.1 故障現象

石家莊地鐵3號線列車在開門過程中引起開門防夾，但車門最終仍然正常打開。上下客完成后，司機關閉車門，通過側墻的門全關閉指示燈可知所有車門均已正常關閉，但列車監控顯示屏上仍顯示車門防夾圖標未消失。司機到達現場后沒有發現車門受到異物障礙阻擋，但開門過程自動激活防夾功能，手動切除車門繼續運營，該故障造成列車及后續列車晚點。

3.2 故障原因

石家莊地鐵3號線列車車門主要由門扇、擺臂組件、攜門架部件、平衡輪組件、滑道、長導柱、短導柱、下擋銷、電機和門控器等組成。車門的運動由一個帶減速箱的電機驅動絲桿來實現，絲桿一半是右旋的，一半是左旋的。傳動螺母通過攜門架部件與門扇相聯，通過滑道（呈一定的形狀，實現相關的橫向和縱向運動）實現門扇沿設定的軌跡運動[3]。經查該故障主要原因為車門門扇下擋銷與門檻嵌塊有輕微干涉，開門過程中引起開門防夾，但車門仍然可以打開。根據車門與網絡接口協議設定，開門防夾結束后，必須重新開關一次車門，否則列車監控顯示屏上防夾圖標不會消失。因此車門在實際已正常關閉的情況下，仍顯示防夾圖標判斷為車門防夾故障。

4 優化措施

4.1 車門機械機構優化

為防止地鐵列車高速運行時車門門扇在隧道內外壓差作用下外擺侵限，客室的塞拉車門門頁下方設置下擋銷和門檻嵌塊槽。該門在列車車門塞拉運動打開時，門檻嵌塊槽與下擋銷存在相抗干涉，產生較大摩擦力，車門門控器誤判車門檢測到障礙物導致報出開門防夾故障。針對下擋銷和門檻嵌塊槽碰撞問題，對門檻鎖定槽與所有下擋銷尺寸進行了優化調整，上下調整擋銷，使擋銷底端和嵌塊槽底部之間的距離在2 mm～3 mm之間，左右調整下擋銷，使擋銷側端和嵌塊槽兩側之間的距離在1 mm～3 mm之間，然后手動推拉車門看是否干涉[4]。調整結束后，使用扭力扳手按額定力矩旋緊擋銷支架緊固螺栓，用21 Nm的力矩旋緊擋銷上的螺母，用樂泰243加固緊固螺母，如圖1所示。

4.2 門控器軟件參數優化

針對車門防夾障礙未達到或達到最大次數（3次）時，當車門開到位后，HMI屏車門狀態顯示門打開圖標，車門關好后顯示門關閉圖標，都不再顯示防擠壓圖標，優化開門防夾故障后HMI屏圖標顯示。開關門過程中障礙檢測次數達到規定次數，彈出車門防擠壓故障信息提示，方便確認并及時處理列車故障。增加開關門防夾事件記錄功能，記錄每一次障礙檢測。開關門過程中障礙檢測次數沒有達到規定次數時，門控器未記錄第一次和第二次障礙檢測通過廠家對程序進行優化升級，增加開關門防夾事件記錄功能，記錄每一次開/關門過程中障礙檢測，如圖2所示。

5 結論

地鐵列車的車門自動防夾故障涉及很多因素，根據石家莊地鐵3號線的車輛日常檢修和故障調查分析，找出了車門開門防夾故障原因，而且采取車門結構安裝調試優化和門控器內部邏輯控制參數優化改進措施。經實踐驗證，改進后的車門未再次出現此故障，保證了正常的運營服務及客流組織。

參考文獻：

[1]牟穎.地鐵列車車門故障診斷與可靠性分析[D].遼寧大連：大連交通大學，2018.

[2]彭有根.廣州地鐵二號線車輛車門系統及其控制原理[J].電力機車與城軌車輛，2005（6）：53-54.

[3]楊陽.地鐵車輛車門系統安全互鎖回路異常故障分析與處理[J].技術與市場，2020（1）：131+133.

[4]孫法雄，劉濤.東莞地鐵2號線列車車門自動防夾故障分析及改進[J].機車電傳動，2019（3）：151-153.