地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法研究

颜伟康　关菁　许双双

摘 要：随着我国城市化进程的加快，作为城市公共交通的重要组成部分，地铁在方便人们日常工作生活中发挥着重要的作用。但是，作为一种公共交通，在日常工作中极易出现各种故障问题，而车门作为乘客上下通道，车辆运行中高频率动作的一个系统，对地铁日常的顺利运行产生了很大的影响。基于此，本文以湖北省武汉市地铁1号线车门系统（塞拉门）为例，着重分析阐述地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法，期望为相关的地铁运营公司及从业人员提供建设性的意见。

关键词：地铁车门系统;故障诊断;维修决策

中图分类号：U270.386 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0104-02

0 引言

作为一种公共交通，地铁在早、晚高峰时段极易出现客流断面的情况，会出现超载现象，这让地铁车门系统经常会受到挤压和震动，也让地铁车门系统发生故障的几率大大增加。因此，对地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法进行深入分析研究是十分有必要的，具有很强的现实意义。

1 地铁车门系统单元介绍

1.1 塞拉门系统结构

武汉市地铁1号线西起径河，东至汉口北，线路共计长度为38.54km，车站共计32座，平均站间距为1.2km，每天的运营时间为16.5h，高峰时段最大上线列车数为45列，最小行车间隔为192s。另外，1号线与3号线、6号线、7号线、8号线均有换乘，每天的载客量高达28万人次。因此，运行时对地铁车门系统产生的影响巨大，对其系统故障诊断与维修决策进行研究显得尤为重要。总的来说，武汉地铁1号线客室车门为双页门扇的电动塞拉门，整个门系统的运动由电子门控器控制，电机驱动，门扇与携门架相连，且携门架通过滑筒在纵向长导柱上滑动。长导柱安装在3个挂架上，分别在左右两端和中间。总的来说，实际运行结构主要包括以下几部分：

（1）接口部件：1号线的接口部件以支架（3件）、上档、左右后档及门槛组成，支架具有联结机构部件与车体的作用，上檔、左右后档及门槛可以有效保证门扇的防水密封性;（2）长导柱：1号线的长导柱安装在车体结构上，长导柱可以承受门板重量，保证开门和关门过程中门板与车体平行;（3）携门架：携门架设置在门板，可以有效将力从机构传送到门板并且也把力从门板传送到机构;（4）驱动部件：驱动部件安装在顶部机构上，具有传递力的作用;（5）锁闭：主锁可以实现门系统的自动开关，门系统在关门过程中具有全程锁闭能力，在无电或紧急情况下，可手动开关门。

1.2 车门系统功能

地铁1号线的地铁车门系统功能主要包括开关门功能、车门紧急解锁功能、零速保护、车门故障切除功能、及障碍物检测等。现对主要的功能作简单的介绍：

（1）开关门功能：1号线的地铁车门系统有两种模式，即手动控制模式和ATO（自动列车运行装置）模式。ATO模式运行过程中可以对地铁的运行情况进行全程、实时监控，并自动选择发送指令控制相应侧门的开启和关闭。手动控制模式运行过程中地铁司机可以根据到站情况控制开关按钮，对车门的开关状态进行控制，并对地铁进站、乘客上下车过程中的紧急事件做出处理;（2）障碍物检测：1号线在与3号线、6号线、7号线、8号线换乘过程中，极易出现超载情况，此时车门被乘客和其他障碍物夹中的几率较大。当车门检测到这种情况时，车门夹紧力就会自动消失，自动持续关门动作，3次关门不成功就会完全打开，同时自动报警传输给司机室监控界面，以此保证乘客安全和自身运行安全;（3）故障指示、自诊断和记录功能：早高峰时段，因为换乘站较多，1号线极易出现乘客拥挤状态，此时地铁发生故障的几率也大大增加。为了有效的保证的地铁运行效率，现代化的地铁车门系统均具备故障指示、自诊断和记录功能。简单来说，地铁车门在出现故障，检测系统会对地铁运行情况作全面的分析和检查，并对出现的故障问题进行自行诊断和记录，方便维修人员更快的进行维修，在保证运行效率方面发挥着重要的作用;（4）车门紧急解锁功能：地铁紧急解锁装置分为两种形式，一种是旋转手柄式，另一种是拉手式，紧急情况时乘客可以打碎面罩后旋转手柄或者下拉拉手将车门解锁，在应急处理中发挥着重要的作用。

2 地铁车门系统故障诊断

2.1 导向装置故障

1号线的上滑道尼龙滚轮被设置在携门架上，前端采用挡圈固定，在上滑道内运动;下摆臂滚轮安装在摆臂组件上，在下滑道内运动。但是，在实际的运行过程中，因为到上沟槽深度的影响，上滚轮易出现脱落情况;下滚轮因长时间摩擦滚动也可能脱落，此外上、下滑道长时间受挤压力，可能造成脱焊、裂纹等，进而引发地铁车门系统故障[1]。

2.2 锁闭装置故障

（1）机械部件本身因不断接触摩擦磨损，导致锁闭装置故障，例如滚动销与丝杆的长期磨损，造成丝杆缺口，开关门异响、不畅故障;（2）运行量较大加上频繁地开关门动作，其闭锁装置会因为运行时间过长而形成劳性裂纹，如螺母副扭簧断裂、螺纹套裂开等，制动器、端部解锁装置故障也会最终导致整个闭锁装置故障[2]。

2.3 门扇体与车体受异物撞击、剐蹭

这种故障产生的原因主要是门板所在位置及运行周边环境造成的。1号线为露天高架线路，就目前运营情况来看，已出现过车体及车门受到不明物体撞击、修车中受到其他机器剐蹭等问题。

2.4 车门尺寸异常导致故障

该故障产生主要与新车安装或大架修调整时未调整到位及受限于其他接口位置不精导致，该故障通过参考设计尺寸不断地调试满足功能需求来避免。就目前1号线运营情况来看，故障率较低。

2.5 电子控制单元无法正常运行

地铁车门控制单元（电子门控器、电机、端子排接线等）无法正常运行是经常出现的故障问题，需要明确的一点是，细微部件的故障会对地铁车门运行系统产生较大的影响。因此，做好地铁细微部件的日常检查和保养尤为重要。具体来说，地铁车门控制单元（以电子门控器为例）无法正常运行主要有三种状态，即三相逆变桥开关器件故障、控制系统无法有效控制电机运行、控制电路接口出现系统故障。针对这三种常见的控制系统无法正常运行状态，1号线的工作人员要给予细微部件模块检查足够的重视，除了做好日常的检查与维修工作，还需要添加外用测试激励，最大限度的保证诊断结果的准确性，为后期故障维修提供指导性意见[3]。

3 地铁车门系统故障维修决策的方法

3.1 进一步优化地铁车门系统结构

为了最大限度避免地铁车门出现车门与车体刮蹭的情况，1号线的维修人员要对当前的地铁车门系统进行深入的分析研究，明确产生诸多故障的原因，并找出地铁车门系统结构设计不合理的地方，进而采取科学有效的措施加以优化和完善。另外，1号线工作人员还要根据实际的运营情况，适时调整地铁车门系统结构，对门板设置尺寸进行检查，开展精准的位置测量，确定门板设置是否合理科学。一旦发现门板设置与运行标准不符，则要立即对门板的尺寸进行调整，严重时可以选择更换，以此充分保证地铁车门系统的安全运行。除此之外，日常检查与维修是保证地铁车门安全运行的重要途径，必须给予充分的重视，需要投入更大的人力、物力与财力进行日常维护保养，检查与维修重点可以以常见车门故障部件为主，滚轮脱落等情况，让其满足地铁运行规范和要求，以此提升地铁车门运行效率和质量。

3.2 严格控制车门系统内各元件的质量

车门系统内部元件质量在保证地铁车门安全运行中发挥着重要的作用，为了避免地铁车门系统运行故障出现，1号线的工作人员要进一步落实日常的检查工作，从根源抓起，切实保证地铁车门系统各个元件的质量。具体来说，主要需要做好以下几方面的工作[4]：

（1）车门安装前，技术人员要对地铁车门系统的各个元件进行全面的质量检查，对于不符合运行安全标准的元件要及时更换，避免出现更大的运行故障;（2）地铁车门系统安装前，要对安装工艺进行检查，遵循相关的规范要求进行安装，严格控制地铁车门安装环节的质量，提升安装环节的质量;（3）在运行过程中，技术人员要定期对地铁车门系统中的门控器检测数据进行检核，对阶段性的数据进行对比，进而更全面的对地铁车门运行系统进行检查;（4）定期对车门开关进行检查，了解车门系统开关行程及具体的位置，保证地铁车门开关，闭合时的精准性。

3.3 对导轨型材断面进一步优化与设计

为了保证上滚轮与上导轨可以有效的结合，经过深入的分析研究后，技术人员对上导轨型材断面进行了重新的设计，将1号线上滚轮与上导轨的搭接量由开始的3mm改为6mm，同时避免轴端摩擦。经过一段时间的运营后发现，这种设计可以有效的保证上滚轮与上导轨结合，实际应用效果显著。值得注意的一点是，在进行上导轨型材断面设计时，务必要保证车门外门皮周边在折弯时拥有足够的量，同时要确保地铁车门门板上部内外门皮的边缘均处于同一平面内，坚决避免出现内地外高的情况。

3.4 锁闭装置故障与维修处理方式

锁闭装置故障是一种常见的故障，例如螺母副螺纹套裂纹、扭簧裂开等，其会对地铁的安全运行造成很大的影响。实际维修过程中，技术人员要根据锁闭装置故障的具体特点和发生原因决定维修方案。鉴于锁闭装置故障会对车门锁闭的功能造成严重影响，导致地铁车门系统关闭困难，在维修时，技术人员可以对丝杆槽缺口进行打磨处理，对裂纹的位置进行人为干预，对严重的裂纹丝杆更换，避免闭锁装置底纹裂缝进一步发展。同时，在后续的工作中，要对螺母副滚动销强度进行控制，根据地铁运行规范，进一步创新技术工艺，提升部件的强度和刚度，保证滚动销和丝杆槽配合传动质量符合后期运行要求。另外，地铁运行故障检修人员要定期对这些微小部件进行检查，加强后期的维修与保养工作，具体需要做好以下几点的检查工作：

（1）重点检查锁闭面的接触痕迹是否均匀，磨损是否严重;（2）检查螺母副是否在丝杆轴上安全运转;如果不能在轴上安全滑动，则要检查螺纹套、滚动销、锁闭段是否良好，否则打磨或换新，以此减小故障;（3）检查锁闭框与外锁闭杆是否存在磨卡现象，同时检查锁闭面、锁闭铁的锁闭面与锁钩轴是否处于同一平面。

4 结语

地铁车门在运行过程中的故障以导向装置故障、闭锁装置故障、控制系统无法正常运行等为主，因而在确定维修方案时，具体可以从优化地铁车门系统结构、控制车门系统内各元件的质量、完善上导轨型材断面等方面进行。但是，鉴于地铁车门运行过程中容易受到多种因素的影响，所以加强日常地铁故障诊断是十分有必要的，必须给予充分的重视，以期保证乘客的人身安全。

参考文献

[1] 任宇超，徐永能，乔侨.基于贝叶斯网络的地铁车门系统故障诊断分析[J].兵器装备工程学报，2019（12）：184-188.

[2] 陈超.地铁车辆故障及维修技术分析[J].智能城市，2018（19）：150-151.

[3] 肖海鹏.浅谈地铁通信系统设备维修模式的优化[J].企业技术开发，2019（8）：76-78.

[4] 賀德强，肖红升，姚晓阳.地铁列车预防性维修多目标优化模型及应用[J].广西大学学报（自然科学版），2019（2）：299-305.