关于西安地铁DKZ27型电客车客室侧门行程开关质量分析

刘少波

西安市地下铁道有限责任公司运营分公司

关于西安地铁DKZ27型电客车客室侧门行程开关质量分析

刘少波

西安市地下铁道有限责任公司运营分公司

地铁车辆的客室车门在运营中频繁使用，因而导致其故障率比较高。经常会出现三次防夹、锁闭故障、三秒不释放等故障，而在后续多次试验时故障未能重现，大多会将故障判断为门控器偶发故障，但根据对行程开关的分析，有部分故障可能是行程开关偶发失效引起的。

地铁车辆；车门；行程开关

1 引言

西安地铁二号线DKZ27型电客车客室侧门的S1、S2、S3行程开关采用德国SCHALTBAU(沙尔特宝)进口S826-em20型速动开关。该速动开关在客室侧门系统中主要负责辅助门控器对中央锁钩动作、门板动作的信息采集及整车控制总线对所有客室侧门关好状态的检测。在多年运营中发现，多数客室侧门系统故障是由该型号速动开关引起。而目前大部分电客车走行公里数已接近60万公里，部分电客车已完成架修工作，现对该速动开关的质量及寿命进行分析并提出相关措施，利用电客车的修程来提高车门系统的稳定性，降低正线故障率。

行程开关的原理：行程开关又称为限位开关或者位置开关，行程开关在实际的工程应用中，用于机械设备的行程工程控制机器限位保护。一般将行程开关直接置于电源之后，当装于生产机械运动部位上的模块撞击行程开关，行程开关弹簧片可以进行触点的切换，在常开和常闭之间进行转换，从而使电路与电源之间断开或者闭合。通过将机械(位移)信号转换为电信号而实现了对机械的运动方向、行程大小的控制。

2 S826-em20速动开关的质量状态

2.1 影响质量状态的可靠性分析

速动开关的可靠性因素主要指通过可靠性试验，在不同的电压、电流、工况下得出的开关压降超限失效数据、计算出的平均电寿命、试验得出的平均机械寿命等。依托于数据，在可靠性不满足时出现的产品质量下降问题。

S826-em20速动开关可靠性数据如下：

开关压降超限失效：百万分之三(亚5级)；

平均机械寿命：1000万次;

平均电寿命：62.5万次【DKZ27型电客车客室侧门速动开关实际工况：U=110VDC，I＜300mA(电客车行程开关实测电流值：常闭触点I≈6mA，常开触点I≈95mA)，时间常数=0ms(纯电阻电路)，详见图1】

对国内其他同级别的亚5级QKW5型速动开关实测数据进行参考，试验依据TB/T3219-2010《机车车辆继电器和接触器的可靠性试验规则》第6.1条可靠性验证试验方案中，失效率等级定为亚5级的试验规则。

失效数据统计

根据试验的寿命数据，可以绘制QKW5型速动开关试品压降超限失效趋势图。如图2

从图中可以看出，在到达一定的操作次数后，速动开关的失效率会快速增高

实测QKW5型速动开关触点接触压降超限与断开压降超限失效比例如图3所示

从图中可以看出，同级别的亚5级QKW5型速动开关断开压降超限比例远高于接触压降超限比例

从这里就可以得出电客车设计的一个理念，电客车的车辆安全环线要采用速动开关的常开触点，而给门控器的信号则采用常闭触点，可以从两方面进行分析：

(1)关门过程。在关门的过程中S1、S2、S3速动开关的常开触点闭合，常闭触点断开。而从数据分析闭合接触的失效比例远低于断开的失效比例，所以优先考虑车门安全环线的状态，将常开触点串联在的车门安全环线，保证列车的正常牵引行驶，常闭触点断开的失效比例较高，所以常闭触点的信号传输给门控器，即使单个常闭触点失效，仅影响单个车门报故障，并不会对整列车造成影响，从而保证正常运行。

(2)开关过程。在开门的过程中S1、S2、S3速动开关的常开触点断开，常闭触点闭合。而从数据分析闭合接触的失效比例远低于断开的失效比例，常开触点是与车门安全环线串联，虽然断开压降超限的失效比例较高，但整列车S1、S2、S3行程开关共计3×8×6=144个，仅需有一个行程开关断开，便会保证车门安全环线的断开。常闭触点经过的信号通往门控器，可以保证车门的正常开启。

2.2 寿命问题分析

随着速动开关的动作次数的增加，开关的外观质量、可靠性都会逐渐降低，直接变现在随着运营公里数的增加，客室侧门行程开关类问题逐渐凸显，是导致运营故障的突出问题。

(1)5年行程开关的动作次数计算

公式：Nmax=5×365×2×(n1×n2+n3)

n1为正线运营单列车最大运行圈数，以目前2号线时刻表计算为10圈；n2为正线单程站数，以目前2号线站数计算为21站；n3为每日库内维修需开关门的次数2次；5为运营5年。365为每年天数；2为每次开关门速动开关动作次数。

5年行程开关的动作次数最大值为5×365×2×(9×21+2) =697150(次)。

(2)具体分析。根据S826速动开关的平均机械寿命1000万次和平均电寿命62.5万次，目前二号线DKZ27型电客车客室侧门的S1S2S3行程开关动作最大值约为70万次，因此，该位置的速动开关在运营5年后，很难保证其动作可靠性，所以至少每隔5年对客室侧门S1S2S3行程开关换新。。

3 后续线路改进建议

选用等级较高的速动开关

针对速动开关百万分之三的失效率，为了避免偶发的行程开关失效，建议在考虑成本的情况下，尽量选用等级较高的速动开关(亚5级以上)。

[1]西安地铁2号线维修手册2008年.

[2]西安地铁2号线车辆电气及及空气制动原理图2008年.

[3]王玉龙《QKW5型速动开关可靠性试验数据分析》铁道技术监督第41卷第11期.