某型高速动车组开关侧门故障分析及解决措施

胡 震，才顺印，李艳秋，李东波

（1 唐山轨道客车有限责任公司 产品研发中心，河北唐山063035；2 唐山轨道客车有限责任公司 质量管理部，河北唐山063035）

某型高速动车组开关侧门故障分析及解决措施

胡 震1，才顺印1，李艳秋2，李东波1

（1 唐山轨道客车有限责任公司 产品研发中心，河北唐山063035；2 唐山轨道客车有限责任公司 质量管理部，河北唐山063035）

高速动车组的空调通风系统会对车内外产生一定的压力差，而塞拉门的开启与关闭需在一定的压力范围内才能正常工作。针对无法开关塞拉侧门的故障进行了分析，主要是由于车内外的压力差引起，从而对空调通风系统进行了一定的改进和优化，以保证侧门的正常开闭。

空调通风系统；压力；侧门；开关门；废排阀门；优化

高速动车组在满足人们旅行速度更快的同时，也对舒适度有了更高的需求，其中涉及到车内空气的质量品质、以及维持车内的正压在一定范围内，这就需要在空调通风系统设计及运行时加以保证。

对于采用塞拉门的轨道车辆来说，车内负压过低或正压过高，会导致塞拉门开关阻力剧增，塞拉门打开或关闭困难甚至不能正常工作，从而保证不了车辆的安全运行。

1 空调通风系统工作原理

空调系统正常运行时，送风风机吸入新风，废排风机排出车内废气，利用送风风机和废排风机压头之间的压差维持车内形成一定的正压值，从而达到一种平衡状态。

高速列车在会车或通过隧道时会产生压力波动，如无特殊保护措施，产生的压力波不可避免地通过新风口和排风口传入车内，给乘客造成不舒适感。对于采用被动式压力保护系统的高速动车组，压力波控制系统通过布置在头车的压力波传感器检测车内外压力波动数据，并将此数据转换成系统能识别的压力信号传输给压力波控制系统，位于空调控制柜内的压力波控制系统在接收到压力信号后，通过控制板卡控制全列的新风及废排气动阀门迅速打开或关闭。当所有新风及废排阀门关闭时，可有效地阻止车外压力波通过新风及废排风口传入车内，其工作原理如图1所示。

2 空调运行压力影响侧门开关故障

2.1 故障现象

（1）集控无法打开侧门

在线运行期间，发生侧门集控无法打开侧门，此故障集中发生的车站有一个共同的特点，即车辆进站前要经过比较长的隧道，并且在过隧道后最少3 min左右就进站停车。侧门报故障为开门阻力过大，即主要是由于空调通风系统的运行压力差问题导致；压力波保护系统报故障为客室空调压力波保护阀门故障和司机室空调压力波保护阀门故障，即主要指它们的压力波保护系统的阀门故障问题导致。

图1 空调通风系统工作原理示意图

（2）集控无法关闭侧门

在线运行期间，偶尔也会发生侧门无法关闭的故障，车辆报故障为废排电机接触器故障；而在库内做开关门试验时，最后关闭的一个侧门会发生无法关闭问题，主要是由于空调通风系统问题导致车内压力过大。

2.2 故障原因分析

通过对多个侧门进行开关门时的车内压力测试，侧门一般在压力不低于－100 Pa时能正常打开，在压力不高于＋200 Pa时能正常关闭。

（1）集控无法打开侧门

在对此高速动车组的线路压力测试时，在某站出现了侧门无法打开故障，故障前后车内外压差的测试曲线如图2，从该图可以看出，列车从隧道到进站大概7 min，车内一直保持了－800 Pa左右的负压，导致进站后无法集控开门。列车进站开门前，压力波关闭信号一直存在，即控制新风及废排的阀门均处于关闭状态，并且硬件监视上报废排阀门为关闭故障，由于车内较高的负压，引起集控无法打开侧门。

图2 某站车内外压差截图

为了进一步查明原因，在静态条件下对此故障车进行车内压力测试，当监控软件模拟压力波信号强制关闭全列阀门后，测量车内压力为－800 Pa左右；当取消压力波信号后，所有阀门打开，6 s后车内恢复原压力值为120 Pa。对于－800 Pa产生的原因，怀疑是因为有部分废排气动阀门有故障不能关闭，从而导致废排风机对整个车厢抽真空。为了证实这一猜想，在一列正常车辆上人为强制打开一个废排阀门，重复以上试验，结果表明，强制打开一个阀门后，车内确实会产生－800 Pa左右的负压。通过静态故障模拟，再现出和线路故障相同的集控无法开门故障现象，同时测试了此故障发生前后的车内压力数值。

根据以上测试结果，得出空调运行压力导致侧门无法打开的原因，即车辆过隧道或会车时，压力波控制系统发出指令，新风和废排气动阀门关闭，在关闭指令下，全列至少有一个废排阀门存在无法关闭的硬件故障，－800 Pa的车内外压差致使压力保护系统认为此时有压力波问题，空调控制系统将强制持续关闭所有阀门，从而车辆在进站后，车内负压不能消除，故侧门无法打开。

（2）集控无法关闭侧门

在车内压力为＋200 Pa时，集控无法关闭侧门时报废排风机故障，分析认为与当时车内压力情况和车门状态有关，主要有以下两种情况：

①在侧门状态正常情况下，若某个废排风机不工作，车内压力呈上升态势，这样最后关闭的侧门处正压过大，超过侧门正常关闭允许的压力值，故侧门将无法正常关闭。

②在空调运行正常情况下，部分侧门状态不稳定，承受车内压力的能力较差，在空调正常运行时产生的微正压（最大120Pa）作用下就无法关闭侧门。

3 废排阀门故障原因分析

首先测试了在不同风压状态下，各个阀门的故障情况，测试结果表明风压对KV阀故障的影响不是主要因素。然后对其内部结构和安装位置进行了详细的分析，如图3所示，废排的KV阀是列车压力保护系统执行的关键部件，经过对废排KV阀安装结构的分析和试验，得出故障率高的原因有以下两点：

（1）KV阀竖直安装在气动阀门气缸上，随阀门一同上下动作，由于阀门气缸是在气动压力800～1 000 MPa作用下且在0.5 s内完成关闭，瞬时关闭对阀板冲击力大，导致KV阀冲击振动损坏。

（2）KV阀的电磁线圈安装在阀体的下部，除承受气动压力外，还需克服自身的重力，即安装方式使其内部受力不合理。

图3 KV阀故障原因分析

4 技术解决方案

4.1 废排阀门安装优化

对废排压力波阀门的安装位置进行优化，即将废排KV阀从振动大的阀门气缸上移走，电磁阀正向安装在振动较小的箱体壁面上，见图4，从而消除由于振动等原因导致的KV阀故障。

4.2 控制逻辑优化

（1）优化列车压力波控制逻辑，当车辆速度低于50 km/h时，头车压力波控制器忽略压力波信号，强制所有新风和废排气动阀门处于打开状态，避免由于列车压力波控制等原因引起车内压力过低而无法打开侧门。

（2）优化车辆空调控制器控制逻辑，在车辆速度低于50 km/h时，通过压力波阀门旁路关闭阀门控制开关，打开本车新风及废排阀门，避免由于通讯原因造成的列车压力波输出指令失效导致的车内压力过低而无法打开侧门。

（3）侧门准备关闭时，将空调送风机转速设置为低速，控制车内压力升高幅值，以有利于侧门的关闭。优化后的控制逻辑关系如图5所示。

图4 KV阀门整改前后方案对比

5 结束语

通过对KV阀安装位置和压力波控制逻辑及车辆控制器控制逻辑的优化，解决了在线运行列车由于空调系统运行压力导致侧门无法正常开关而造成的晚点事故。

对整改完成后列车的静止、环行线及正线运行试验验证表明，此解决方案行之有效。消除了废排阀门的故障；同时在速度小于50 km/h，强制打开全列新风及废排阀门以解决高负压无法开门问题，有效的解决了集控无法开门的故障；关门时，将通风机转速从高速降为低速，有效的解决了侧门无法关闭问题。解决了空调系统运行压力对侧门开关的影响，对其他系统没有影响。

图5 空调运行压力影响开关门的优化控制逻辑

［1］ 曹艳华，李瑞淳.高速动车组空调系统压力保护装置［J］.国外铁道车辆，2010，47（6）：16-21.

［2］ 项文路.现代城市轨道车辆空调系统的特点及发展方向［J］.铁道机车车辆，2007，27（S1）：90-96.

［3］ 王小成，陈焕新.铁路客车通风系统的的现状与发展［J］.制冷与空调，2003，（3）：59-61.

［4］ 程 熠.铁道车辆排风系统流动特性研究［D］.上海：同济大学，2009.

Fault Analysis and Solutions of the Opening/Closing Side Door in High Speed EMUs

HU Zhen1，CAI Shunyin1，LI Yanqiu2，LI Dongbo1
（1 Research and Development Center，CNR Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035 Hebei，China；2 Department of Quality Control，CNR Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035 Hebei，China）

Air-conditioning ventilation system can produce a certain pressure difference between interior and exterior of coach in the high speed EMUs，and sliding plug door opened and closed need to be within the scope of certain pressure to work properly.In this paper，the cause of sliding plug door fault is analyzed，which mainly attributes to the difference of inside and out；and in order to ensure the normal opening and closing of a side door，improvement and optimization are adopted to the air-conditioning ventilation system.

air-conditioning；pressure；side door；opening/closing；valve of exhaust emission；optimization

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.17

1008－7842（2014）01－0082－03

�）男，工程师（

2013－09－05）