地铁车辆车门安全联锁回路故障判断方法

高 琦

(中国南车南京浦镇车辆有限公司动车设计部，210031，南京∥工程师)

在地铁车辆中，车门系统是一个非常关键、复杂，同时也是涉及安全的系统。地铁车辆的车门数量多，操作频繁，通常1列6辆编组的列车，有60个客室车门，运营过程中平均每2 min就要开关门一次［2］。而车门的状态关系到列车牵引和制动的实施，车站上静止的列车如车门没有全部关闭，就无法起动。所以，在车辆电路设计时，都会设置车门安全联锁回路，用来监控所有车门的状态，同时将车门状态送给ATC(列车自动控制)系统，以保证车辆的安全和正常运营。但是，因为该连锁回路所串触点数量较多，车门使用非常频繁，同时也因为该回路的正常工作关系到列车的正常运行，所以一旦发生故障就需要快速准确地排查出故障点，并解决故障。

1 车门安全联锁回路

车门安全联锁回路一般分为左右两路，通过单个车门自身的门关闭触点和紧急解锁触点，将单侧的车门全关闭状态串联，并通过继电器来表达(如图1所示)。

图1 单个车门安全联锁回路示意图

图1中DCOS为单门隔离开关，EUS为紧急解锁开关，DCLS为门关闭限位开关。上述开关的一对触点串入门安全联锁回路，另外一对触点则接到EDCU;EDCU根据该对触点的状态来确定门的状态。同一侧车门的上述触点全部串联起来，最终激活车辆的一个车门安全联锁回路继电器。当某一侧所有相应的客室门全部关好，车门安全联锁回路闭合，则该侧的车门安全联锁回路继电器得电。当某一侧有任意一扇车门打开或被紧急解锁时，该侧车门安全联锁继电器立即失电，并通过指示灯提示司机，同时在司机显示屏上也会有相应显示。

只有当所有车门安全联锁环路闭合，所有车门安全联锁继电器得电时，列车才能起动。

在ATP(列车自动保护)正常的情况下，列车运行时当车门安全联锁环路断开，车门安全联锁继电器失电时，会触发紧急制动。

如有单个车门故障，安全联锁回路无法贯通，在确保车门关闭的情况下，可以操作单门隔离开关，旁路单个车门的状态，以保证车门安全联锁环路的闭合，实现安全联锁。

图2为车门安全联锁回路的组成框图及车门联锁信号在列车各系统中的应用。从图2可以看到，ATP、网络系统、牵引系统、车辆驾驶控制等都需要使用该安全联锁信号。

图2 车门安全联锁回路逻辑图

2 安全联锁回路故障判断方法

2.1 门体本身安全回路的故障判断

从图1中可以看出，EDCU会从车门安全联锁回路接收来自I3和I5的信号。其中，I3为安全互锁回路输入端信号，I5为安全互锁回路输出端信号。根据DCOS、EUS、DCLS的闭合情况可以分析出I3和I5有以下3种情况:

1)当门被隔离时，安全互锁回路通，I3和I5的电平状态应该相同;

2)当门未隔离，未操作紧急解锁，且门关到位，I3和I5的电平状态应该相同;

3)当门未隔离，操作了紧急解锁或者门未关到位，I5应始终为低电平。

以上3种情况为车门安全联锁回路未出现异常情况下，I3和I5应该出现的状态;如果I3和I5出现其他的状态，可以认为是单扇门的安全联锁回路状态异常。

现参照图1详细说明EDCU如何根据DCOS、EUS、DCLS的闭合情况来确定I3和I5对应的状态，具体见表1。

表1 门体安全联锁回路故障判断

在表1中:

a)为DCOS打到隔离位(触点1－2闭合，触点3－4断开)，该门隔离，EUS和DCLS相当于被旁路，所以不用考虑EUS和DCLS的状态，此时I3和I5的状态应当一致。

b)为正常的关到位且锁到位(DCLS触点1－2闭合，触点3－4断开)，没操作紧急解锁(EUS触点1－2闭合，触点3－4断开)，未隔离的状态(DCOS触点1－2断开，触点3－4闭合)，此时I3和I5的状态应当一致。

c)又分3种情况:① 在车门未隔离的状态下(DCOS触点1－2断开，触点3－4闭合)，未关到位(DCLS触点1－2断开，触点3－4闭合)，操作了紧急解锁(EUS触点1－2断开，触点3－4闭合);②在车门未隔离的状态下既关到位也操作了紧急解锁;③在车门未隔离的状态下即未关到位又未操作紧急解锁。在这3种情况下，无论I3为何状态，I5应始终为低电平。

对于 EDCU 来说，DCOS、EUS、DCLS不同状态的组合，I3和I5所表现出来的状态是确定的，如果出现不符合上述a)、b)、c)3种情况的其他情况时，则可以判定该扇门的“安全联锁回路”状态异常。

需要注意的是，上述功能的实现是建立在I3为输入，I5为输出的基础上。但是鉴于地铁车辆设计的对称性，安全联锁回路会出现前半列车I3为输入、I5为输出，后半列车变成I3为输出、I5为输入的情况。司机室换端后，情况则相反。所以，对于整列车而言，如果要实现上述功能，门控器还需要知道本端司机室和对端司机室激活信号，用于判断当前处于激活端的司机室是哪一个;EDCU根据具体的司机室激活情况，再结合自身所在车辆的位置来判断当前门应该采用“I3输入，I5输出”还是“I3输出，I5输入”。司机室激活信号和车辆位置信号可以通过TCMS送到每辆车的主门控器，再由主门控器送到各个车门的门控器。

状态异常的判断可以通过EDCU的软件来实现。每个门控器将判断后的结果通过内网送给每辆车的主门控器，然后在主门控器传送给TCMS的MVB(多功能车辆总线)数据流中增加“安全互锁回路故障位”，告知TCMS相应车门安全互锁回路的状态;TCMS将收到的信息在司机室人机接口(HMI)上显示，使司机或维护人员能够及时方便地排查故障。

2.2 门体之间的安全回路故障判断

因为安全联锁回路是将所有车门的状态串联在一起，除了对车门本身安全回路的故障检测外，门体之间的回路也可能发生故障，如断线或者连接器松动等都有可能造成门体间联锁回路发生故障。

两个门体间的故障，可以通过TCMS根据每个门控器反馈的安全联锁回路的输入I3和输出I5(或者相反)的状态来进行判定。

1)正常状态下，前一节车门的安全联锁回路的输出端的状态应与后一节车门的安全联锁回路输入端状态相同，如果不同则认为门体间的安全联锁回路状态异常。

2)当有一个EDCU断电或者出现通信故障时，TCMS已经无法获得该门的安全联锁回路状态信号。在这种情况下，通过故障EDCU的前一节车门和后一节车门来判断:如果故障EDCU前一节车门的安全联锁回路输出状态和故障EDCU后一节车门的安全互锁回路的输入状态不一致，则认为门体间的安全联锁回路状态异常。

图3为某节车厢的车门安全联锁回路示意图，车厢左右侧各有5扇车门。若LDCU 3通信发生故障，此时TCMS检测到MDCU1的输出I5和LDCU5的输入I3电平状态不一致，则可判断出MDCU1和LDCU5之间的安全联锁回路存在故障。

因为TCMS画面显示的原因，出现上述两种故障时，都可以人为地将故障位置设定在前一节或者后一节车门上，同时提供故障诊断代码，帮助司机或维护人员快速识别和排除故障。

图3 单节车厢车门安全联锁回路故障示意图

表2为门体本身的故障，表3为门体之间的故障。

3 结语

本文的故障判断方法在具体的工程项目应用上可能存在差异。

有的项目在门体本身安全回路的故障判断上，对于第三种情况(即表1中的c))，因为TCMS未向门控器发送司机室激活信号，门控器无法得知当前是哪一端的司机室处于激活状态，从而导致门控器所检测的I3和I5状态没有输入和输出之分。所以在第三种情况的故障判断上，门控器设置为检测到安全互锁回路I3和I5状态均为高电平，则报故障。因为如果出现第三种情况，此时I3和I5中的一个必然为低电平，若都为高电平，肯定是有故障发生。如果发现I3、I5中一个为高电平、一个为低电平的情况，因无法判断输出和输出，所以无法判断出是否发生故障。

表2 门体本身故障表

表3 门体之间故障表

在门体之间安全回路的故障判断上，有一些工程项目并非完全是由 TCMS来处理的，而是由MDCU来做比较判断，这样也能实现故障判断的功能。但是，由于不同车辆之间的EDCU是没有通信的，所以前一节车的最后一个EDCU和后一节车的第一个EDCU之间的安全联锁回路状态是没办法判断的。如果集中由TCMS来判断，则不会存在此问题。

在客流高峰时，车内乘客异常拥挤，车门系统频繁承受超常工况［3］，这就决定了地铁车门系统必须具有高可靠性和高可用性。这个要求以及车辆功能本身的需求，决定了车门安全联锁回路的存在。车门安全联锁回路的重要性，决定了对车门安全联锁回路故障点检测的必要性。本文介绍的基于多点采集判断车门安全联锁回路故障点的方案，经过实际运用，确实可以帮助司机或维护人员快速地找到故障点，并排除故障，给运营和维护带来了便利。

［1］李春明.城轨车辆集中开关门控制分析及改进设计［J］.城市轨道交通研究，2012(4):118.

［2］胡文伟.广州地铁1号线客室车门控制系统的设计［J］.电力机车技术，2000(2):15.

［3］王建兵，朱小娟.上海地铁车辆客室车门故障原因及整改措施［J］.电力机车与城轨车辆，2006(1):46.