广州地铁3号线列车车门控制器离线检测装置的设计与应用

潘文海

（广州地铁集团有限公司运营事业总部，511430，广州∥工程师）

广州地铁3号线列车车门控制器离线检测装置的设计与应用

潘文海

（广州地铁集团有限公司运营事业总部，511430，广州∥工程师）

地铁列车车门控制器是运营部门日常检修维护的重点。介绍了车门控制器离线检测装置的结构及其核心部件的工作原理。以开门为例，详细描述了检测装置的自动检测流程和故障检测方法。检测装置可离线检测，这提高了车门控制器部件的工作质量和效率，消除了装车检测的风险，保障了车辆运营服务品质，节约了因专门向供应商订制检测装置所产生的高额成本及后续维护费用。

城市轨道交通；车门控制器；离线检测

Author＇s address Operation Division of Guangzhou Metro Group Co.，Ltd.，511430，Guangzhou，China

广州地铁3号线日均客运量超90万人次，其列车为B型车，最高时速120 km。全线日均开关门次数约26万次。因乘客行李及衣物阻碍开关门而造成车门启动障碍物检测的次数每日约100次。因车门系统部件的频繁动作，导致其核心部件——车门控制器的故障率在列车各系统中所占的比例一直较高。此外，车门控制器的库存备件状态不甚稳定，其内部电机模块、电容电阻等元器件也存在状态不良的情况。目前，车门控制器的检修模式主要为故障修，即检修人员仅在更换故障车门控制器时才对备件进行功能测试。因测试时间及测试条件有限，较难筛选出合格的车门控制器备件。

为优化车门控制器的检修策略，保障列车正线运营安全，车间检修人员结合车门系统各主要部件的工作原理，设计研发了车门控制器离线检测装置。该检测装置能在线下检测部件的工作状态是否良好，避免了部件因在装车运营时出现故障而对正线产生影响，节约了专门订制检测装置所产生的高额成本及后续维护费用。同时，自动检测功能也节省了大量的人工和时间，提高了日常检修效率。

1　检测装置的结构

为满足车门控制器的使用条件，离线检测装置要保持和列车上完全一致的电气参数、软硬件接口及机械配合方式。故离线检测装置在结构上主要由逻辑电控单元、车门驱动机构、工业计算机、直流稳压电源等部件构成。图1为离线检测装置硬件接口原理示意图。

1.1逻辑电控单元

逻辑电控单元是检测装置的电气组成部分，可实现检测系统的全程控制，由自动循环控制开关、信号控制器、开门延时继电器、关门延时继电器、车门隔离信号开关、车门紧急解锁信号开关、车门关闭到位检测行程开关、车门开启到位检测行程开关及二极管组件等组成。其电路原理见图2。

图1　离线检测装置硬件接口原理示意图

图2　逻辑电控单元电路原理

逻辑电控单元由直流稳压电源供电，自动循环控制开关F3用于自动和人工检测之间的切换。信号控制器内设置4个拨动开关，1个电源空气开关F6。拨动开关用于向车门控制器输入零速信号、使能信号、开关门信号。检修人员可通过信号控制器发送人工开、关门指令。开门延时继电器K4为得电延时（延时时间为1 s），含一对常开触点4/12，串接在开门信号控制回路中，用于自动触发开门信号。关门延时继电器K5为得电延时（延时时间1 s），含一对常开触点4/12，串接在关门信号控制回路中，用于自动触发关门信号。车门隔离信号开关F4用于人工检测车门控制器对隔离信号的响应。车门紧急解锁信号开关F5用于人工检测车门控制器对紧急解锁信号的响应。车门关闭到位检测行程开关S1串接在开门延时继电器K 4的前端，用于检测车门是否关闭到位，同时参与导通或分断开门延时供电回路。车门开启到位检测行程开关S5串接在关门延时继电器K 5的前端，用于检测车门是否开启到位，同时参与导通或分断关门延时供电回路。二极管组件UA—R101的5/6对和7/8对脚点分别串接在关门延时和开门延时供电回路中，3/4对和1/2对脚点分别串接在自动开门和自动关门信号供电回路中。这样串接可避免产生串电风险。

1.2车门驱动机构

车门驱动机构是检测装置的终端执行部件，采用与广州地铁3号线列车塞拉门完全相同的机构，包括丝杆螺母副组件、电机、齿形带、离合器等。丝杆对称分为两部分，一侧为左旋、一侧为右旋。丝杆的一端通过齿形带连接至电机，另一端连接至离合器。螺母副的圆柱销嵌入丝杆螺旋滑道中，将丝杆的转动转换为平动。

1.3工业计算机和直流稳压电源

工业计算机是车门控制器的故障诊断及监控部件。工业计算机内置RS 232接口，可通过三针串口数据线与车门控制器连接。工业计算机安装了车门控制器诊断软件，可实时监控车门控制器运行状态、电机电流曲线变化，还可进行故障数据的诊断分析及下载。直流稳压电源为离线检测装置提供直流110 V电源。

2　自动检测流程

开、关门时序的流程基本相同，故以开门时序为例介绍自动检测流程。

（1）人工闭合信号控制器的电源开关F6，使车门控制器得电。此时，信号控制器将有效的零速信号和使能信号输入至车门控制器。

（2）闭合自动循环控制开关F3，导通开门延时供电回路，使开门延时继电器得电，其常开触点4/ 12延时1 s后闭合。此时，开门信号自动输入至车门控制器，车门控制器释放离合器。离合器的齿轮脱离啮合位置后，丝杆进入自由状态。与此同时，驱动电机旋转带动丝杆螺母副组件运动。

（3）螺母副离开初始位置并沿开门方向运动。车门关闭到位检测行程开关S1复位，其1/2常闭触点断开。开门延时供电回路中断，开门延时继电器K 4失电，开门信号消失。螺母副组件运动至开门方向的终端，触碰开到位检测行程开关S5，使其常开触点3/4闭合，从而导通关门延时供电回路。

（4）当螺母副组件运动至关门方向的终端时，触发车门关闭到位检测行程开关S1。之后，重复开门时序，由此实现自动循环控制。

3　故障检测方法

车门控制器有与之相配的诊断软件，用以对车门的工作状况进行分析和诊断。在对车门控制器进行离线检测时，还可启动诊断软件的监控功能来确定故障点。较常用的故障检测方法有硬线输入输出信号检测法、电机电流曲线监控法及故障代码检测法。

3.1硬线输入输出信号检测法

诊断软件的硬线监控功能可实时监测并记录车门控制器的硬线输入输出信号。信号的电平变化会直观地体现在软件监控界面中。这方便维护人员即时观察信号是否有缺失、抖动或其他的异常现象（如图3所示）。

3.2电机电流曲线监控法

诊断软件可实时监控电机电流并生成电流曲线。检测人员可根据驱动电机在运动过程中产生的电流、电压值及位移的曲线变化来判断车门控制器内置电机模块的工作性能。图4、图5分别为车门控制器电机模块正常和异常时的电流曲线。

3.3故障代码检测法

图3　车门控制器输入输出信号监控界面

图4　电机模块正常时的电流曲线

图5　电机模块异常时的电流曲线

当正常开、关门的逻辑关系不符合要求时，车门控制器会根据违反此逻辑关系的先决条件和诊断标准生成相应的故障代码；同时，电机停转并锁闭离合器，以保证门系统的安全性。通过对故障代码的检测和分析，可准确地锁定故障点并及时处理。图6所示为测试装置检测到车门控制器报故障代码6：“关门过程中激活障碍物检测”。

图6　车门控制器报故障代码6

4　结语

广州地铁3号线所使用的车门控制器离线检测装置可通过线下检测的方式尽早发现、处理并解决故障，能有效避免车门控制器的早期故障，消除正线的安全隐患。自应用以来，每年检测车门控制器超过40台，排除故障隐患超过10次，车门控制器的可靠性有了显著提高。同时，该检测装置每年为公司节约检测维护成本约17.1万元，经济效益显著。

该检测装置设计理念和思路新颖，有效地解决了现场诸多问题，对今后车辆部件的检测诊断具有实际参考价值。

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Design and Application of Door Control Unit Off-line Detection Device on Guangzhou Metro Line 3

pan Wenhai

As a primary component in metro train，door control unit is the key point of the operations department on daily maintenance.In this paper，the structure of the door control unit off-line detection device and the working principle of the key parts are introduced.The automatic detection process and fault detection method of the off-line detection device are described，With this off-line detection device，problems like difficult door control unit on-line detection and so on are resolved，the working quality and efficiency of the door control unit has been improved，the risk of on-line test has been avoided，the quality of the vehicle operation service ensured，and the high cost of purchasing detection device from suppliers and the maintenance fees have beeb saved.

urban rail tranist；door control unit；off-line detection

U 270.38+6

10.16037/j.1007-869x.2016.03.026

（2014-07-10）