广州地铁二号线A5型车正线车门自动防夹故障调查分析

范 彪，江炳流

（广州地铁集团公司运营事业总部，广州 510310）

0 引言

城市轨道交通车辆具有运载客流量大、时间间隔短、乘客上下车频繁[1]等特点，而车门系统是地铁车辆非常重要的一个系统，是直接与乘客界面相连的部件，也是关乎乘客生命安全设备。随着国内城市轨道交通的迅猛发展，正线客流量越来越大的趋势。正线电客车的准点率、可靠性的要求也越来越高，车门系统的质量与运营服务的质量密切相关。为研究正线电客车车门在无障碍物时出现车门自动防夹故障的根本原因，通过在列车上不断进行试验、机械结构模拟、软件优化并总结经验，结合现场列车运营的隧道环境、客室通风方式等特点进行对比分析。查找引起车门自动防夹故障的根本原因并提出合理的解决措施，从根本上解决了正线车门自动启动防夹故障。本文对地铁车门自动防夹故障进行研究分析，希望对国内外同类型故障提供学习参考依据。

1 故障情况

2020 年4月13日地铁二号线A5型车塞拉门[2]在洛溪站下行出现8A109 车1 号车门无法关闭，行调组织司机到场处理，并将故障报调度，09:48 司机到场切除该车门后动车。

2020 年4 月14 日地铁二号线A5 型车在石壁下行出现8A121 车1 号车门无法关闭，行调组织司机到场处理，09:57 司机处理完毕后动车。

相同故障在相同区间段下行位置出现，且均表现为A5型车。该类故障共同点为车门无障碍物时自动启动防夹信息。

2 原因调查

2.1 数据分析

2.1.1 车门门控器数据

图1 所示为4 月13 日8A109 车1 号门门控数据[3]。读取车门数据发现4月13日，09:43:58起8A109车1号门连续报出：关门过程障碍检测触发到设定次数，以及司机操作解锁车门信息。图2 所示为8A121 车1 号门门控数据。读取故障车门数据4 月14 日，09:52:51 起8A121 车1号门连续报出：关门过程障碍检测触发到设定次数信息[4]。8A109110 车和8A121122 车两列车故障时，门控器数据均显示关门过程障碍检测触发到设定次数信息，即列车车门启动防夹信息而无其他故障信息。

图1 8A109车1号门门控数据

图2 8A121车1号门门控数据

2.1.2 车辆屏数据

4 月13 日09:43:51 起，8A109110 车车辆屏并无车门故障信息，9:46:21为司机手动解锁信息，如图3所示。4月14日09:52:51起，8A121122车车辆屏并无车门故障记录，如图4所示。8A109110车和8A121122车两列车车门故障时，车辆屏有左门安全回路断开信息并无车门故障信息显示。说明列车左门安全回路在输出关门指令后仍有车门未关闭现象，即车门启动防夹打开。

图3 8A109110 车车辆屏故障记录

图4 8A121122 车车辆屏故障记录图片

2.1.3 车门参数及部件检查情况

回库后测量8A109 车1 号门、8A121 车1 号门车门参数均在正常范围内，如表1所示。

表1 8A109、8A121车1号门参数测量

8A109 车1 号门、8A121 车1 号门车门部件检查：检查丝杆无毛刺[4]；滚动销正常无异常磨损；下滑道正常紧固件无松动；有电试验螺母副翻转正常；检查车门运动同步性正常；检查车门电机转动正常；测量电流、电机三相阻值均在范围内，有电功能试验8A109 车、8A121车1号门开关门功能正常[5]。

综上检查情况，8A109110、8A121122车车门故障非车门门页机构、参数及电路问题引起。

2.1.4 库内模拟试验

库内对8A109110、8A121122 车车门进行关门力试验，在列车开空调和不开空调情况下进行关门夹紧力测试对比情况如表2～3所示。通过上述试验发现列车在开空调后车门关门力存在明显下降趋势，说明客室风压能影响列车关门力大小[6]。

表2 8A109110车库内开空调与不开空调关门力测试对比

因近期受国内疫情影响，为提升列车送往客室内的新风量。根据公司疫情防控预案，对所有列车新风门进行全开模式改造，即增大客室新风门量输入，提供客室风量循环。现对不同车型A4A5 型车新风门全开、自动和关闭状态下进行对比，另外选取1 列A4 型车和1 列A5型车，对比平均值如表4～5所示。从统计对比可知：库内其他列车新风门全开模式下相比较自动开或不开空调模式时，风压对车门关门力影响较大。即新风门全开时客室风压易造成列车关门力下降[7]。

表4 A4型车关门力对比

表3 8A121122车库内开空调与不开空调关门力测试对比

表5 A5型车关门力对比

2.1.5 隧道情况

（1）正线隧道风速数据采集

为收集正线隧道风速数据，利用风速仪测量二号线各站台列车头端1/2 号门关门时风速，从收集所得数据表明洛溪站到广州南站区间风速均比其他站点偏高，风速数据如表6所示。

表6 二号线各站台1/2号风速数据表

根据伯努利方程得出的风－压关系，风压计算为：

式中：wp为风压，kN/m2；ρ为空气密度，kg/m3；v为风速，m/s。

由于空气密度（ρ）和重度（r）的关系为r = ρ·g，因此有ρ = r/g。在式（1）中使用这一关系，得到：

式（2） 为标准风压公式。在标准状态下（气压为1 013 hPa，温度为15 ℃），空气重度r=0.012 25 kN/m3。重力加速度g=9.8 m/s2，可得：

根据风压与速度之间的关系可知风速越大，受到的风压也越大，即受到的风的阻力增大。

（2）洛溪站至广州南站风机开启情况调查

当高速运行的列车进入封闭的隧道，隧道内的空气原为静止，因列车的冲击产生高压波，该高压波以声音的速度传播(远大于列车行驶速度)。因此当列车进入隧道产生之高压波迅速往下游传递，压力波传达的隧道空气立即被加速，当压力波抵达下游隧道口时产生反射波，反射波往隧道上游传递，当其传递之隧道空气将再一次被加速。

同样的列车车尾进入隧道，会产生一股负压波，该股负压波，也同样会作用在隧道内之空气流速。另外受到隧道构造之影响，亦可能因波动之穿透或反射而改变波动。因列车在隧道内行驶而产生各种波动在隧道内逐渐加速隧道内之空气，使隧道内之空气随着列车而行进，便称之为隧道内之活塞效应。根据活塞效应，隧道中的空气被列车带动而顺着列车前进的方向流动，这一现象称为列车的活塞作用，由此所形成的气流将增大隧道内风压。

经咨询行车设备部门，目前二号线隧道轨排风机未开启洛溪至石壁段开启。在4 月13、14 日，109110 车、121122 车车门故障时站台风机均未开启。即隧道内的风压得不到有效释放至大气压。

（3）二号线各站距离分析

二号线正线共24个车站（广州南站-嘉禾望岗），全长30.92 km，查看线网设计图发现二号线各站点之间距离发现洛溪至广州南站站点间距离为二号线线路最长区间，其余站点站距较短。

自2019 年10 月26 日起二号线执行Z02159 时刻表正线开始运行46列车，二号线上线列车逐步增加，线路中列车行车间隔如此紧密，在长区间段的站台隧道风压也将随之增大。

综合上述车门启动自动防夹故障调查，列车1/2号门在关门时因受到隧道风与客室空调风压差造成极大阻力，导致车门多次无法关闭从而启动自动防夹故障。

3 解决措施

解决措施如下。（1）将客室空调模式改为自动通风模式，以降低客室压力。（2）故障时刻正线隧道排风机关闭，隧道内气压无法得到释放，即可通过在此长区段开启站台排风，以降低隧道风压影响。（3）对二号线A5 型车1/2 号门关门力大小进行适当调整，在符合关门力有效值阈值范围内（不大于300 N）情况下，适当增加列车端墙处单个车门关门力，由原来的150 N、200 N、250 N 调整为180 N、230 N、270 N[8]，通过提升关门力参数来降低空调新风全开模式带来的影响，以减少列车自动启动防夹故障发生概率。通过采取以上措施，广州地铁二号线正线未再出现车门自动防夹故障，该故障得到有效解决。

4 结束语

综合以上调查分析，本次故障的原因：列车空调新风门调整为全开状态，改变了列车客室风压大小；洛溪站至石壁站区间隧道轨排风机未开启，未使隧道风压与外界大气压相同，造成列车在开门时隧道气流影响车门开关。

经过现场测量和数据对比列车到站开门时头端位置车门受到气流影响，导致列车车门关门力下降，从而触发列车车门自动启动防夹。通过现场不断地测试和软件修订，并选取试验列车将车门关门力提升，从根本上解决了正线车门自动防夹故障，避免了正线晚点清客事件的发生，提升了列车运营质量。