浅谈广州地铁一号线车辆车门国产化

2016-03-21罗益

轨道交通装备与技术 2016年2期

关键词：型车车门导轨

罗益

(广州地铁集团有限公司运营事业总部广东广州 510380)

浅谈广州地铁一号线车辆车门国产化

罗益

(广州地铁集团有限公司运营事业总部广东广州 510380)

介绍了广州地铁一号线A1型车客室车门国产化背景和改造方案，并就改造后的效果和仍需提升的改进空间进行了阐述。

地铁车辆；国产化；电动车门

1 国产化的背景

广州地铁一号线A1型车使用的是奥地利IFE公司生产的内藏式双页对开移动滑门，属于电控气动门，由压缩空气驱动车门的驱动风缸，通过机械传动系统和电气控制系统完成车门的开关动作，由锁钩、锁销及短行程风缸构成的锁闭系统对车门实现机械锁闭。控制系统由大量继电器和电磁阀构成。

目前A1型车在运用了18年后逐渐进入了第2次架修周期，随着运用年限的增长，车门系统各部件故障率也在不断上升，集中表现为夹人、夹物，继电器、气动部件故障。A1型车气动门逐渐无法满足运营对车门可靠性、控制诊断性的要求，具体如下：

(1)A1型车车门控制电路继电器数量多、故障率高。经统计，2010年1月1日到2013年6月30日期间，由继电器导致的故障为98次，占总故障的35%，继电器故障导致车门无法打开或关闭，甚至晚点、清客，造成严重影响；

(2)中央控制阀、短行程风缸、驱动风缸等车门气动部件故障率相对较高，占总故障的9.7%，且气动部件的性能极易受到外界环境变化的影响；

(3)A1型车无自动防夹功能，且诊断系统无法判断车门具体的位置，无法满足当前大客流需求及故障快速处理所需的诊断信息；

(4)根据近5年的数据统计， A1型车车门气动部件占整个车门系统年度消耗金额的94%，进口配件价格昂贵，维护成本高，采购周期长。

2 国产化电动车门

2.1 改造方案简介

通过前期对原车电源能力计算和机械接口尺寸的现场确认，最终确认了某国产电动车门方案，拆除原气动部件更换为新的电驱动系统(见图1)，新增电子门控单元(EDCU)等部件。上部导轨，左、右门扇，门槛仍使用原有部件，新增的驱动机构通过机构安装支架与车体连接，在车门盖板内的空间安装EDCU以及端子排等部件。采用丝杆螺母副传动，直流无刷电机驱动，具有长寿命、免维护的特性，且采用了LS锁闭装置，该装置具有结构简单、噪音低、运动特性好和可靠性高的特点，但由于取消了原机械锁闭装置，为保障车门的安全性能，增加了切除后的机械锁销。改造后的电动车门主要参数如下：

开门/关门时间:2～4s(可调)额定开关门时间:(3.0±0.5)s温度:-25～+40℃电压:DC77～137.5V湿度:≤99%列车最高速度:80km/h会车速度:80km/h车内正压力:30～50Pa关门防挤压力:150～300N(可调)障碍检测试棒:(EN14752)30mm×60mm门系统功耗:单门待机功耗:<8W正常开/关门功耗:<150W峰值功耗:<440W(<500ms)

图1 门系统原理图

在前期的现场模拟和测算时发现原车的蓄电池功率均较低，而车门的峰值功率较高。当DC/DC正常工作时可满足负载使用需求，但在2组DC/DC均发生故障后完全由蓄电池供电的情况下，同时开启车内照明和PIDS等辅助设备时蓄电池组功率严重不足。因此，增加了蓄电池紧急操作模式，当蓄电池供电时操作车门，每节车只同时打开1对车门，其他车门依次打开，防止同时开启时负载突然增大，对蓄电池的供电造成冲击且影响其他设备。

2.2 改造后的优点

(1)能够根据电机、电流监控和路程、时间监测自行启动防夹功能，检测最小障碍物尺寸达到25 mm×60 mm。且门控器可以由门的位置和前几次关门运动的电流判定启动防夹的电流阈值，有效缓解了冬季气温降低后车门动作阻力变大而使车门故障率上升的现象。

(2)新增了单个车门的诊断功能，诊断存贮器能够贮存当前故障和历史故障及其时间等数据，可以通过数据库管理下载故障数据，便于现场的故障处理。EDCU上设有维护按钮，激活维护按钮后可以操作单个车门。以前在处理车门故障时需1人在司机室操作开、关门按钮，1人在车门处检查，现在1个人就可以在故障门处操作单个车门检查处理，方便了检修时的现场操作。

(3)充分利用原有的重开门按钮8S05和8S06，当有车门启动防夹功能后无法自动关闭时，只需在司机室按压对应侧的重开门按钮，就可关闭单个因防夹启动而无法关闭的车门，使车门系统更适用于目前大客流的工况。

(4)削减继电器数量，改造后继电器数量约为原来的45%，大大减少了控制电路的中间节点数量，有效提高了车门系统的可靠性。较少的继电器既能降低车门故障率，又能减少维护成本[1]。

(5)在送往各门控器EDCU的列车线信号上都单独安装了二极管防护。若EDCU硬件电路板出现烧损,可能出现EDCU的0 V线断开的现象，而车门的开门指令线、零速线等列车线都共用于EDCU的0 V线，这样将会出现EDCU的110 V供电经过EDCU内部的电路板，使开门指令线和零速线存在一定的电压造成串电，引起其他多个车门故障的现象。结合实际运用经验，通过合理加装成本很低的二极管，有效避免了反向串电等引发的各种车门故障，保障了乘客安全[2]。

(6)在原有的车门站前折返保持回路上增加了互锁保护，防止单个继电器故障卡滞时在站台出现错开车门的现象，避免非站台侧车门的意外打开，保障了行车安全。利用列车现有继电器触点进行串联改造，在原有车门保持回路中，增加了所有车门关好继电器8K27、8K28的常闭触点，只对列车在折返过程中已经打开的车门进行保持，从而有效避免非预期的车门自动打开现象[3]。

2.3 后续改造项目

(1)接地回路的改进。原有EDCU接地的逻辑关系如图2所示，在车门接线端子排处各个接线孔用短接线保持相互联通，最后一个孔与电源负极相连从而保证所有接线孔与负极相通。若连接的线路中某个点接触不良，则后面所有的COM口以及指示灯、蜂鸣器所有接地将失去负极，导致车门故障。

图2 接地回路

目前已将EDCU的接地形式加以改进，在端子排处增加1条连接电源负极和最后1个接线孔的短接桥(见图2中的虚线)，使整个接地线路构成闭环，即使中间某个点存在接触不好的情况，也不影响后面部件与负极的连接，降低了故障的影响，此办法成本低、接线简单易行，通过目前的使用来看，改造效果良好。

(2)门槛下导轨的改进。从2010年1月1日到2013年6月30日的运营故障统计中，夹人夹物在所有故障原因中所占比例最大(41.07%)，这和车门结构有很大关系。目前使用的门槛下导轨为下凹式，宽约12 mm(见图3)，在实际运用中发现门槛的下导轨凹槽内容易侵入各种异物(如高跟鞋鞋跟、行李箱轮子碎块、瓶盖等)，导致无法正常开、关门，特别是车门夹物后无法关闭而不能动车时，需要司机和站务去相关车门现场处理，极易造成列车晚点。

目前考虑将下凹式导轨改进为上凸式导轨，如图4所示，将门页骑跨在下导轨上，这样可以大大降低下导轨卡滞异物的几率，从而有效避免因夹物而导致的无法正常开、关门故障。

图3 车门门槛

图4 上凸式导轨

(3)零速供电回路的优化。按原有的设计，车门零速信号直接在列车零速继电器2K11处采集，再通过列车线送往每一个门控器。但在其他车型车门的现场维护中，曾出现过门控器内部板件故障导致零速线过流而引起上一级的空气开关保护跳闸，使故障升级的现象，目前这种零速信号采集方式也有同样的隐患。若零速微动开关2F05跳闸，一方面将导致所有车门丢失零速信号而不能打开；另一方面将使零速继电器2K11失电，有可能导致列车启动时紧急制动气压不能缓解而需要旁路动车。

改造方案如下：在零速信号线单独加装微动开关进行过流保护。综合考虑改造操作难度和其保护功能，使用单节车单边门零速线增加微动开关的保护方案，在每节车的零速线上增加1个微动开关，不改变原电路的基本原理结构且简单易行。通过每列车增加12个微动开关的保护，控制零速信号线故障时的影响范围，能够有效避免因单个车门故障而导致对正线运营的影响升级。