成都地铁车门外侧指示灯异常点亮的故障分析及处理

陈 飞

（成都地铁运营有限公司，四川成都 610000）

成都地铁车门外侧指示灯异常点亮的故障分析及处理

陈 飞

（成都地铁运营有限公司，四川成都 610000）

介绍了成都地铁 2 号线 2013 年及 2015 年发生的车体外侧车门未关好指示灯异常点亮的故障现象，采用理论分析及现场实测的方法确定故障原因，提出故障处理措施，有效避免事故的再次发生，为成都地铁新建线路车辆设计及车辆运营电气故障处理提供相关经验。

地铁；车门指示灯；异常点亮；故障分析

1 概述

成都地铁 2 号线车辆客室门采用双扇电动内藏门，在每节车厢外侧的中上部都设置车门未关好指示灯。该节车厢单侧有1个及以上车门未关闭到位时该灯点亮，给瞭望的司机以醒目的提示。2 号线自2012 年 9 月 16 日开通运营至今，在 2013 年、2015 年 2 个时间段内集中出现过多次车门实际已全部关闭，而车门未关好指示灯仍保持点亮状态的情况（简称“异常点亮故障”），该故障给行车造成了一定的影响。经过前后 2 次分析及测试，工程师查清了故障的原因，并提出处理方法，从根本上进行了整改。

2 2013年指示灯异常点亮故障

2.1 故障现象

2013 年 4 月 15 日 12 时 14 分，成都地铁 2 号线 10202车在行政学院上行始发站台发生故障。在全列车门都已关好、司机操纵台门全关闭指示灯亮、司机显示单元（DDU）显示所有车门关闭的情况下，M1 车二位侧车体外侧车门未关好指示灯亮（表示该节车有车门未关闭）。经司机确认，全列车门状态正常，DDU 显示正常，门全关闭灯亮，重新开关 1 次车门后车外指示灯恢复正常。检调立即安排人员跟车，惠王陵站上行时在 TC2 车二位侧发生相同故障，司机再次开关门后恢复正常。

10202 车运营结束回库后，查看 DDU 监控屏上无车门故障记录，下载 TC2 车的 2、4、6、8 门门控器数据，无异常；检查车门行程开关动作正常，接线均无异常；反复进行集控开关门动作，该故障现象在 TC2 车一位侧重现。

2.2 原理分析

查电气原理图车外指示灯驱动部分（图1）及门控器资料得知，每节车单侧的车外车门指示灯是由该节车单侧的 4 个门控器（EDCU）并联控制的，每个门控器由输出口继电器触点输出DC110V到指示灯上面。

图1 车外指示灯驱动

测量并分别从端子排上断开 1、3、5、7 门门控器输出的相关线路，确认该信号是由 1 门门控器输出的，断开该门控器控制电源后车外指示灯灭。更换该门控器，进行多次开关门试验，确认该故障未再次出现。

分析门控器资料（表1），并将该故障门控器进行拆解，发现输出口继电器的触点有损伤（图2）。

表1 门控器参数

图2 受损的继电器触点

查阅 SCHRACK 的 PCB 继电器 V23061-B1005-A401（图3）相关资料，确认继电器触点在 DC 110V 下的工作电流为 0.5A（图4）。

图3 SCHRACK 继电器

图4 继电器工作电流电压曲线

初步怀疑是 2 号线车辆使用的外侧车门指示灯实际工作电流过大，造成门控器输出口继电器触点烧损。进一步对比1号、2 号线车辆使用的外侧车门指示灯，均为深圳恒之源生产的 LED 灯，两种灯的规格如表2 所示。2 号线的 LED 灯功率虽然较大，但工作电流为 0.036A，远小于门控器内部继电器的驱动能力。

表2 成都地铁1号、2 号线车外指示灯对比

2.3 现场测试

在成都地铁 2 号线运营列车上随机测量电客车的外侧车门指示灯启动电流， 瞬间高达 6.52 A（图5）。单独测试该指示灯的启动电流，高达11.1 A（图6）。该灯的功率为 4 W，理论上的工作电流是0.036 A，试验测得的启动电流约为正常工作电流的 200～300 倍，为 SCHRACK 继电器工作能力的 13～22 倍。

图5 指示灯在车上启动的电流

图6 指示灯单独启动的电流

2.4 故障原因分析

车体外侧车门指示灯启动时的电流过大，导致门控器输出口继电器触点损伤，长时间使用后出现触点粘合无法断开的情况，从而导致指示灯常亮。因指示灯启动电流持续时间较短，所以此故障不是每次开门都会出现。

2.5 整改措施及效果

对该 LED 灯进行换型调整，要求指示灯启动电流小于门控器继电器的工作电流。经测试，改进后的指示灯启动峰值电流大小为 336 mA，持续时间为 2.9 ms（从启动到达到正常工作的时间如图7 所示），正常工作电流为 8 mA（图8），实际功率 1.2 W 小于标称最大功率 4 W。经过整改后的指示灯于 2013 年 7 月开始批量更换装车。

3 2015年指示灯异常点亮故障

3.1 故障现象

2015 年 2 月至 7 月期间，成都地铁 2 号线陆续出现15 次单节电客车的车体外侧车门指示灯异常点亮、再次开关门后恢复正常的情况，每次故障均发生在不同的列车上。列车运营回库后，下载门控器数据未发现异常、检查车门相关接线正常，多次开关门试验也不能重现故障，无法判断是哪个门控器的继电器没有断开，给车辆检修人员造成很大的困惑。

图7 改进后指示灯启动电流

图8 改进后指示灯工作电流

3.2 现场测试

2015 年 7 月，车辆专业工程师再次在现场实际测量，同时测试门控器继电器输出口输出的启动电流（图9）和到达指示灯的启动电流（图10），发现门控器输出端的电流达到了 1.49 A，而到达指示灯的电流仅为 396 mA。明显看出，从门控器输出的启动电流过高。

图9 继电器输出的启动电流

图10 指示灯的启动电流

为进一步分析查找门控器输出端启动电流过高的原因，进行了不同环境下的指示灯工作情况测试。

（1）采用在运营列车上测量单一门控器驱动指示灯的方法，逐一测量门控器输出的启动电流及进入指示灯的电流，测试结果与并联门控器驱动指示灯基本一致。

（2）断开单节车单侧 4 个门控器到指示灯之间的线缆，重新用外接线缆将各门控器与指示灯连接，外接线缆未通过列车的原有线槽走线，测试此时通过EDCU2 继电器的启动电流只有 460 mA（图11）。将新增线缆在原线槽附近走线，测试门控器继电器输出口启动电流，发现启动电流在 1.13 A 左右（图12）。

图11 单独布线后指示灯启动电流

图12 线槽附近布线后指示灯工作电流

经了解，该线槽中铺设电客车部分子系统的 DC10V 和 AC380V 线缆，如 CCTV 和 PIDS 广播系统、列车照明系统、部分列车硬线控制信号及空调系统。至此，基本上可以判定门控器输出的多余启动电流是不同交、直流电压线缆之间的干扰所产生的耦合电流。

3.3 故障原因分析

经过测试分析，成都地铁 2 号线车辆在 2013 年首次发生的车门指示灯异常是由于 LED 指示灯的启动电流过大，造成部分门控器的内部继电器触点有损伤，继电器触点偶尔无法断开引起的。通过改换 LED 指示灯型号，降低了指示灯的启动电流，使之符合继电器输出标准。然而该板载继电器是全封闭式的，继电器触点的实际损伤情况不能逐一进行检查、更换，同时由于列车内部线槽中存在众多中低压的交、直流线缆，布线之间由于互相干扰产生耦合电流，导致流过门控器内部继电器触点的输出电流仍然超过标准。随着列车运行时间的增加，继电器触点损伤情况进一步恶化，导致车门指示灯异常点亮故障再次于 2015 年发生。

3.4 整改措施

针对过高的门控器触点输出电流，考虑多种方案进行抑制。

（1）在指示灯所在回路中增加二极管防止电流流入其他回路。此情况下，通过继电器的启动电流仍在 1.2 A 左右，并且该电流持续时间较短为毫秒级，此方案实际无法降低门控器继电器启动电流，故排除。

（2）在指示灯所在回路中增加限流电阻，限制通过门控器继电器的启动电流。未加限流电阻前启动电流峰值约为 2.4 A，分别选用 100Ω 和 2.7 kΩ 的限流电阻进行测试。用 100 Ω 的限流电阻时，启动电流限制到 1.6 A 左右；用 2.7 kΩ 限流电阻时，启动电流在 1.1 A 左右。此方案对于限制电流的效果不明显，且选择较大阻值的限流电阻后会影响车门指示灯的亮度，排除此方案。

（3）由于继电器输出口抗冲击电流的能力有限，考虑改用门控器内部未使用的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET 管）控制指示灯，该 MOSFET 管的厂家型号为美国 VISHAY IRF740。相比较继电器来说，MOSFET 管采用电气元件的导通、关断模拟开关的功能，没有机械触点，该场效应晶体管的输出电流瞬间值可达 10 A，理论上能有效避免目前列车存在较大耦合电流的使用情况下继电器触点损伤粘连问题。此外，改从MOSFET 管输出电流只需要刷新门控器的程序、调整门控器插头 1 根接线即可，整个方案简单易行。IRF740 MOSFET 管输出能力如表3 所示。

表3 IRF740 绝对最大额定参数

3.5 整改方案可靠性验证

为验证门控器 MOSFET 管输出的抗电流干扰能力，成都地铁 2 号线车辆维保部门在实验室模拟 4 个门控器并联驱动 1 个启动电流较大的指示灯（5A@2us）进行可靠性验证。通过程序设置为门控器该输出口保持 2 s 输出、2 s 不输出的方式，每天运行 8 h 以上（每天开关约 7 200 次）。从 2015 年 7 月 13 日至 8 月13 日，持续测试 1 个月（23 个工作日），总计动作约 165 600 次，试验结果一切正常。初步认定改用 MOSFET 管驱动指示灯的方案可靠有效。

自 2015 年 9 月起，在成都地铁 2 号线现场挑选近期发生过该故障的 209 列车，通过改变软件输出控制的方式，刷新第 3、4 节车厢的门控器程序，用门控器MOSFET 管输出口控制车体外侧指示灯。跟踪 1 个月后无异常，进一步将 209 列其余 4 节车全部进行整改，运用正常。自 2015 年 11 月起扩大整改范围到 223 列和 234列，继续跟踪验证。截止 2016 年 4 月，现车验证 6 个月无异常，随即展开批量整改，在 7 月底前完成全部 42 列车的作业。

4 结语

成都 2 号线车辆车体外侧车门未关好指示灯的启动电流值过大，远超出门控器内继电器的工作范围，继电器触点受损出现偶尔无法断开的情况，导致该指示灯异常点亮故障在 2013 年发生。成都地铁车辆维保部门虽然降低了指示灯的启动电流，但是由于车内线槽的中低压交、直流线缆互相干扰产生耦合电流，使得通过触点的电流仍然超标，并且随着列车运用里程的增加，触点损伤持续恶化，指示灯异常点亮的故障在 2015 年再次爆发。因车内布线无法变动，改用内控器内 MOSFET 管输出的方案，提高了电流通过能力。车辆厂设计列车电气线路时，应充分考虑车内中低压交、直流线缆的布线距离等问题，从而将线缆间互相干扰产生的耦合电流降到最低，进一步提高车辆电器的工作稳定性。

［1］ 南车青岛四方机车车辆股份有限公司.成都地铁2号线一期工程地铁车辆使用维护说明书［G］.2011.

［2］ 李宝华.铁路轨道电路红光带的故障原因及对策［J］.通讯世界，2015（12）.

［3］ 杨德清.LED实用技术直通车［M］.北京：电子工业出版社，2014.

［4］ 周鹤良.电气工程师手册［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［5］ 刘星平.功率场效应管驱动电路的研究［J］.电气开关，2002（2）.

责任编辑 孙锐娇

Fault Analysis and Treatment of Abnormal Indication Light-On outside Door on Chengdu Metro Line 2

Chen Fei

The paper introduces the faults of abnormal indicator light-on outside the door on Chengdu metro line 2 in 2013 and 2015.The theory analysis and fi eld measurement method is used to determine the fault cause.It proposes fault treatment measures， effectively preventing accidents happening again， and providing relevant experience of vehicle design and vehicle operational electrical fault treatment for the new lines of Chengdu metro.

metro， car door， indicator， abnormal lighton， fault analysis

U231+.8

陈飞（1979—），男，工程师

2016-03-25