CRH2A動車組車門關閉故障分析及邏輯優化

韓志遠,劉克思,李豐輝,陳海嘯,王化新,肖 剛

(中國鐵路濟南局集團有限公司 青島動車段,山東 青島 266111)

客室側門作為旅客及乘務人員上下車的通道,具有開關門、故障隔離、緊急開門、障礙檢測、牽引互鎖、網絡監控與故障診斷等功能[1]。伴隨著我國高速鐵路事業的快速發展,客室側門可靠性成為保障軌道車輛運行的重要指標。當動車組客室側門無法關閉時,會導致動車組無法牽引行車,影響鐵路運行秩序,因此,研究車門關閉故障并制定有效措施來降低車門故障率對保障鐵路運輸暢通顯得尤為重要[2]。

本文通過對CRH2A動車組客室側門工作原理及驅動汽缸動作原理分析,總結了造成車門關閉故障的原因。同時結合現場檢修經驗及數據分析,重點對車門關閉過程中存在的風險進行了研判并提出了相應的邏輯優化方案。最后,結合日常運用檢修制定了有效防控措施。

1 原理分析

1.1 電氣原理

CRH2A動車組客室側門采用電控氣動多點壓緊密封式側拉門,主要由承載驅動機構、 壓緊裝置(加壓鎖)、門扇、下部導向裝置(下導軌組件及下支架)、隔離鎖裝置、開關門到位開關、門碰及氣路控制模塊等組成。CRH2A動車組開關門主要通過整車邏輯電路對門系統的電磁閥進行邏輯和時序控制。門機構通過安裝開到位、關到位位置限位開關將門的實時狀態信號反饋給整車電路[3]。

氣路控制原理采用2個二位五通電磁閥控制開關門驅動汽缸和壓緊汽缸;開關門電磁閥DV11得電時開門,失電時關門;壓緊電磁閥 DV12得電時壓緊裝置壓緊,失電時松弛,如圖1所示。

圖1 開關門原理圖

1.2 驅動汽缸工作原理

驅動汽缸工作原理如圖2所示。當車門處于關門狀態時,壓縮空氣通過關門電磁閥后從驅動汽缸OFF口進氣,通過固定節流孔后經過A口及B口進入汽缸推動活塞軸動作,左側壓縮空氣通過關門速度調整螺釘及關門緩沖調整螺釘后,從驅動汽缸的ON口排出,通過關門電磁閥排至大氣;當緩沖缸動作至緩沖橡膠位置處,壓縮空氣通過緩沖缸節流孔進一步推動活塞動作,形成關門緩沖,此時緩沖缸內壓縮空氣通過關門緩沖調整螺釘后排至大氣。當車門處于開門狀態時,壓縮空氣通過關門電磁閥從驅動汽缸的ON口進氣,后通過球閥(2)、關門速度及緩沖調整螺釘三路進入汽缸推動活塞軸動作,壓縮空氣通過開門速度、緩沖調整螺釘及固定節流口后,從驅動汽缸的OFF口排出,通過關門電磁閥排至大氣。

圖2 驅動汽缸工作原理圖

2 故障原因分析

在車門關閉到位狀態下,車門關到位限位開關閉合,關到位狀態繼電器得電,車門關閉到位信號通過M243線反饋至網絡終端[4]。當司機在操作集控關門9 s后,若網絡終端未接收到車門關閉到位信號,則上報車門關閉故障。通過現場檢查以及試驗,分析故障原因主要包括3個方面。

2.1 風壓大小

車門關門速度由驅動汽缸直接控制,驅動汽缸動作速度由供風風壓調節,因此供風風壓大小直接影響車門的關門速度。通過現場試驗,在測試不同供風壓力的條件下,對動車組開關門時間影響,具體數據如表1所示。

表1 不同供風壓力下動車組關門時間 s

由表1可知,隨著動車組供風壓力降低,動車組關門時間隨之延長,當風壓降低200 kPa時,關門時間延長0.49 s。

2.2 調整螺釘過緊

由車門汽缸驅動工作原理可知,車門關門速度除了與動車組供風風壓直接相關外,還與排氣口排風速度相關。供風壓力除了供風風壓外,同時受開門速度調整螺釘、開門緩沖調整螺釘控制;排氣口排風速度由關門速度調整螺釘及關門緩沖調整螺釘控制。

當處于開門狀態時,此時通過關門速度調節螺釘及關門緩沖調節螺釘協調控制供風壓力,由開門速度調節螺釘及開門緩沖調節螺釘共同調節排風速度,兩者相互配合共同決定車門關門速度。因此,當關門速度調節螺釘或關門緩沖調節螺釘過緊時,會導致供風風量減少,風壓降低,影響關門時間;同理當開門速度調節螺釘或開門緩沖調整螺釘調節過緊時,同樣會導致排風速度減慢,導致關門時間延長。

2.3 驅動機構卡滯

如圖3所示,通過對故障車門驅動汽缸進行拆解分析發現,活塞軸表面存在明顯劃痕,劃痕端部會形成明顯凸點,同時驅動汽缸襯套內部存在劃傷、軸密封端蓋及毛氈內部積存了相當多的發黑污物。因此,在運動過程中當活塞軸劃痕部位或凸起部位在經過驅動汽缸端蓋位置時,摩擦阻力增大,導致活塞無法順利通過,出現偶發性卡滯或驅動汽缸漏氣,導致車門關門時間延長,報出故障。

圖3 故障車門驅動汽缸拆解檢查結果

3 邏輯優化

通過分析總結車門故障原因,有針對性地提出邏輯優化方案如下:

(1) 在CRH2A動車組車門技術參數中,要求動車組車門關閉標準時間為5.5～6.5 s,即關門電磁閥DV11消磁到關門到位開關觸點狀態發生改變為止的時間。為防止關門時間過長,在現有的3萬km車門專項修作業中在司機室MON屏上對開關門時間進行試驗,以此來判斷關門時間是否符合要求[5]。即MON屏關門試驗時間=車門離開開到位限位開關至關到位限位開關觸發的時間;實際車門關閉時間=按壓關門按鈕至開到位限位開關釋放的時間+車門離開開到位限位開關至關到位限位開關觸發的時間。

通過分析多次故障數據發現,當司機室操作關門按鈕后,各車門開到位限位開關釋放的時間并不一致,即汽缸動作時間存在誤差,車門開到位限位開關釋放最快至最慢時間相差約3 s。因此,在MON屏開關門實驗時間滿足要求的情況下,若汽缸動作遲緩也存在一定的機率導致車門關門時間超過9 s,報出車門關閉故障。因此,MON屏關門試驗時間并不符合實際車門關閉時間,建議將MON屏關門試驗時間采集更改為關門按鈕觸發至關到位限位開關觸發,更貼近實際車門關閉時間。

(2) 當所有車門關閉到位后,各車車門DIRRII、DIRR21關到位繼電器得電,主控端車門關門環路DIR繼電器得電,門關閉指示燈亮,同時DIR繼電器觸點串聯在PCR牽引使能環路,DIR觸點閉合后,在其他牽引條件滿足的情況下,才可牽引行車[6]。

若截斷某一車門供風閥門,此時車門未動作,車門壓緊釋放,關到位限位開關仍然觸發,關門指示燈亮,仍然具備牽引走車條件,一旦動車組運行中晃動導致車門關到位限位開關釋放,關門指示燈熄滅,牽引丟失,動車組停車,存在運行隱患。因此建議車門關閉到位后增加自動壓緊報警功能,若未壓緊則及時檢查車門供風截斷塞門狀態。

(3) MON屏關于開關門顯示問題,網絡終端通過采集車門開到位限位開關觸發信號,來判定車門狀態,即車門開到位限位開關觸發,MON屏車門界面顯示車門為開啟狀態,除此之外車門均為關閉狀態,因此當車門未關閉到位或關閉一半時,車門仍然顯示為關門狀態,此時關門指示燈不亮。以安全導向為原則,建議將車門狀態顯示采集由開到位限位開關更改為關到位限位開關。

4 檢修建議

針對當前車門關閉故障存在的安全隱患,建議采取以下檢修措施:

(1) 通過對多次車門故障的數據進行分析,發現車門汽缸動作時間不一致,存在3 s以內的時間誤差,建議將關門時間標準調整為5～6 s,減少車門關閉故障;

(2) 建議對走行公里數較高的動車組車門驅動汽缸結合高級修對活塞軸進行打磨潤滑處理,避免活塞軸表面的凸起部位造成驅動汽缸卡滯,影響關門時間;

(3) 建議結合春秋整修及高級修后零公里整備作業,檢查車門驅動汽缸開關門速度調節螺釘及緩沖螺釘,防止出現螺釘調節過緊導致供風風壓減小或排風速度過慢引起的車門關閉故障。

5 結論

本文通過分析CRH2A 型動車組車門關閉及車門驅動汽缸工作原理,總結了導致車門關閉故障的原因,分析了當前動車組車門關閉故障存在的風險隱患并提出了邏輯優化方案和檢修建議,保障了動車組安全運營。