地铁列车车门异常防夹故障分析及改进

聂文斌 吕远斌 马进火

（1.中车株洲电力机车有限公司，株洲 412001；2.南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁 530029）

某型地铁列车为6节编组B2型车辆，4动2拖，司机室无侧门，每节车每个侧面设置4对双开电动电控塞拉门。根据合同及标准EN14752要求，车门具有障碍物探测功能。当探测到尺寸超过25 mm× 60 mm（宽×高）的障碍物时，将中止本次关门动作，开启防夹动作，即门页向两边稍微打开以防止夹伤乘客，短暂停止后继续执行关门动作。

列车交付客户开展试运行期间，在部分站点停站后关门时，在无障碍物阻挡的情况下，部分列车的行进方向第1、2个车门有时不能直接关闭，自行开启一次或二次防夹动作后才能关闭。本文深入分析发生上述问题可能的原因，并提出相应的处理方案。

1 车门障碍物探测原理及触发后的动作

车门关门过程中，主要运用路程/时间监测原理来探测是否遇到障碍物，即把门页的开度分成若干段路程，根据关门总时间给每段路程分配对应的时间。在对应的时间内，如果门页没有走完对应的路程，视为门页在关门过程中遇到了障碍物[1]。

实际工程运用中，通常按照路程/时间关系换算出关门速度。当关门速度小于预设的速度时，判定为遇到了障碍物或者阻力。此时，车门控制软件将尝试持续加大电机电流，直到关门力达到150 N并维持 0.5 s。如果依旧不能克服障碍物或者阻力，仍然无法在对应的时间内走完对应的路程，门页将自动向两侧弹开200 mm且停留1 s后再次尝试关闭。如此循环执行，若连续3次都无法关闭，车门将全部 打开。

2 故障原因初步调查

结合现场故障现象，围绕车门产生异常防夹可能的4个方面原因逐一进行研究分析，主要包括4个方面，分别为：缓行区电机转速过低；关门力偏小；关门过程中，局部位置机械阻力较大；关门时，内外气压差较大。

2.1 缓行区电机转速核查

查阅设计资料，车门关闭缓行阶段分配的路程及时间分别为8 mm、125 ms，由此得出障碍物探测临界速度为64 mm·s-1（计算方式为8÷125）。电机转速为788 r·m-1，考虑丝杆传动比7∶1、丝杆导程64 mm，关门速度约为120 mm·s-1（计算方式为788×64÷（7×60）），大于64 mm·s-1的障碍物临界判断速度，即正常情况下不应触发防夹动作。同时，若电机转速过低，所有车门均会触发防夹动作，与现场故障情况不符，故排除电机转速过低导致异常防夹的可能。

2.2 关门力核查

2.2.1 设计校核

对照EN14752标准，车门遇到障碍物时防夹关门力设计值符合要求，详见表1。

2.2.2 现场测试

从本线路发生异常防夹的列车中选取一列现场测试车门防夹关门力，测试结果符合原始设计及标准要求，详见表2。

表2 车门防夹关门力平均有效值实测数据 单位：N

同时，该城市另外一条线路（以下称对比线路）的列车采用了同一家供应商提供的同款车门，一直正常运营，从未发生异常防夹。为对比检查，检查该线路上车门防夹关门力，结果见表3。

表3 对比线路列车的车门防夹关门力平均有效值实测数据 单位：N

对比表2和表3数据，两条线路车门防挤压力值基本一致。因此，排除关门力偏小导致异常防夹的可能。

2.3 机械阻力核查

现场发生异常防夹后，第一时间安排人员仔细检查故障车门相关运动机构，未发现阻力异常的部件。此外，若关门过程中遇到了机械阻力，不应仅发生于列车行进方向上的前2个车门，由此排除机械阻力较大导致异常防夹的可能。

2.4 内外气压差核查

2.4.1 标准要求

《城市轨道车辆客室侧门》（GB/T 30489—2014）中规定：当车内外空气压差不大于50 Pa时，车门应能正常开关。因此，国内双开塞拉门关于车内外气压差均要求不大于50 Pa。

2.4.2 现场实测

列车正线运行时，使用数字式差压表进行客室内外气压差测量。测量时，将仪器放置在门把手下方，如图1所示。

测试结果如表4所示，本线路第一次关门时的客室内外气压差高于对比线路，且有部分站点数据大于50 Pa，可能导致车门触发异常防夹[2]。

表4 客室内外气压差实测值 单位：Pa

2.4.3 车门受力计算

再次分析防夹故障现象，发现第一次无法正常关门，均出现在门页进入上导轨弯道段时。此时，门页运动方向与列车行进方向呈35°。现进行以下假设，即不考虑摩擦力和阻力，客室内外设为静态气压差且产生的风压直接作用于门扇。理论上，门页进入上导轨弯道段时受力简图如图2所示。

可得到平衡方程式为[3]：

第一次关门过程时的有效力Fe≤150 N，单个门扇面积S约为1.63 m2，代入后计算：

理论情况下，当客室内外气压差不大于64.4 Pa时，150 N关门力可以满足车门系统正常开关要求。同理，根据式（1）和式（2）可以得出风压在80 Pa时，门系统正常开关要求的极限力为186.2 N。

结合表4实测数据，本线路站点客室内外气压差超过50 Pa的值多分布在64.4～80.0 Pa，理论上第一次关门力无法克服风压阻力、第二次关门力可以克服风压阻力，与现场二次关门的现象相符。至此，可以判定关门时客室内外气压差较大是造成车门异常防夹动作的原因。

3 列车内外气压差深入调查

3.1 正线隧道内大气压强测试

对本线路和对比线路各站点的大气压强进行测试，结果如图3所示。本线路各车站隧道内大气压强大多分布在102.0～102.3 kPa，最大102.4 kPa，最小101.6 kPa。对比线路各车站隧道内大气压强大多分布在101.8～102.0 kPa，最大102.05 kPa，最小 101.6 kPa。经查阅相关资料，我国部分城市的大气压强达103.2 kPa[4]。该城市地铁列车正常运营，未收到车门异常防夹的反馈。因此，本线路各车站隧道内大气压强虽比对比线路略高，但不足以成为导致车门异常防夹的影响因素。

3.2 库内静态气压差测试

空调新风门共有1档、2档及全开3种开度。经库内进行开关门测试，其开度直接影响客室内外气压差。根据表5和表6数据，气压差整体偏大，2挡新风时接近50 Pa，全开时有超过50 Pa的情形，存在异常。根据以往经验，列车静态气压差过大，极大可能是废排安装不当出现卡滞，使得废气排出不畅[5]。

表5 T04车新风不同开度时的客室内外气压差 单位：Pa

3.3 空调新风门开度调查

相比其他线路，本线路列车空调系统设置的除湿程序与新风门开度强关联。当检测到客室内湿度大于63%时，空调进入全新风模式，此时新风门开度为全开。结合当地气象资料，发生防夹故障时其湿度普遍在70%～90%。空调新风门全开进行除湿，无形中加大了客室正压。

3.3.1 故障原因判断

列车废排存在卡滞，导致静态气压差过大。空调除湿程序使新风门全开，增大了客室正压。上述两个因素叠加，在门页上产生超过关门力的阻力，最终导致车门异常防夹。

3.3.2 解决措施

（1）检查废排。普查列车废排，整改开度无法达到预设最大状态的废排，以减小废气排出阻力，降低静态压差。

（2）调节空调新风门开度。更新空调控制软件，将新风门开度设为1档、2档及3档，取消全开档位。同时，取消除湿程序与新风门开度关联，确保客室新风量和正压值均符合要求。

（3）调整关门顺序。在不影响关门一致性的情况下，使靠近列车两端且容易产生异常防夹的车门先关闭，具体通过门地址信息减小其关门延时时间500 ms来实现。

采取上述优化措施后，如图4所示。列车客室内外气压差明显下降，正线运行未再出现车门异常防夹现象，有效解决了该故障。

4 结语

针对某型地铁列车在隧道内运行时少数车门在无障碍物阻挡情况下自行开启防夹动作的情况，从车门障碍物探测原理出发，开展深入细致的调查及分析，精准定位故障原因，提出有效的改进方案，排除了 故障。