摘 要：內藏門通過中央控制閥來控制壓縮空氣的流向和流量, 實現雙作用驅動氣缸的前進和后退, 再通過鋼絲繩、繩輪和驅動支架等組成的機械傳動機構完成車門的開 /關動作。機械鎖閉機構可以使車門可靠地實現在關閉位置上鎖閉。電氣控制系統控制中央控制閥來實現車門的開 /關和解鎖。調節中央控制閥上的調節旋鈕可調整開 /關門速度及緩沖速度。

　　關鍵詞：地鐵車輛,客室車門,故障原因,整改措施

　　0 引言

　　上海地鐵 1, 2 號線 DC01, AC01/02 型電動列車的客室車門采用氣動內藏對開式滑門, 3 號線 AC03 型電動列車采用電動式塞拉門, 1 號線 AC04 型電動列車的客室車門采用電動外掛式移門。由于上海地鐵客流較大, 使得列車客室車門故障率較高, 客室車門的可靠性成為制約列車安全、正點運營的瓶頸之一。為了確保列車的正常運營, 有效地降低客室車門的故障, 本文就上海地鐵車輛客室車門存在的設計缺陷和故障進行分析, 并對所采取的整改措施進行說明。

　　1 客室車門簡介

　　1.1 內藏門

　　內藏對開式滑門簡稱內藏門。車門開 /關時, 門葉在車輛側墻的外墻板與內飾板之間的夾層內移動。內藏門主要由門葉、車門導軌、傳動組件、門機械鎖閉機構、緊急解鎖機構、氣動控制系統以及電氣控制系統等組成。門葉由鋼絲繩連接, 左側門葉與驅動風缸直接連接, 并通過安裝在左門葉上方鋼絲繩夾緊機構與鋼絲繩相連; 右側門葉與鋼絲繩調整裝置連接, 通過調整鋼絲繩使其保持一定的張緊力。門葉上方設有一個鎖鉤, 車門關閉后, 鎖閉系統動作, 鎖鉤鉤住兩扇門葉上的鎖銷, 保證車門安全可靠地鎖閉。此外, 車門系統裝有車門鎖閉行程開關 S1、車門關閉行程開關 S2、車門切除開關 S3、緊急解鎖行程開關 S4, 實現車門的電氣控制。

　　1.2 塞拉門

　　塞拉門在開啟狀態時, 車門移動到側墻的外側; 在關閉狀態時車門外表面與車體外墻成一平面, 這不僅使車輛外觀美觀, 而且有利于減小列車在高速行駛時的空氣阻力和降低空氣渦流產生的噪聲。塞拉門主要由門葉、支承桿、托架組件、車門導軌、傳動組件、制動組件、緊急解鎖機構、車門旁路系統以及 電子 門控單元( 以下簡稱EDCU) 等組成。車門還裝有鎖閉行程開關 S1、切除開關S2、緊急解鎖開關 S3 和 EDCU 復位開關 S4, 實現對車門的電氣控制。作為車門的控制部件, EDCU 起著監控車門狀態、驅動門機構和與控制門單元通信的作用。

　　塞拉門由電機驅動絲杠和螺母機械傳動機構, 絲桿和螺母傳動機構帶動門葉移動, 實現車門的關閉。門葉托架上的滾輪在導軌內滑動, 上導軌的端部有一定的彎曲以保證門葉最后的關閉( 塞閉) , 下導軌安裝在門葉下部,與安裝在車體上的滾輪嚙合, 從而保證車門與側墻的平行度。在門關閉狀態, 制動裝置的機械結構能防止門打開, 開門動作時, 它由電磁閥控制松開。

　　1.3 外掛門

　　外掛門采用模塊化設計和安裝,門頁、車門懸掛機構以及傳動機構的部分部件安裝于車體側墻外側, 電子門控單元和驅動電機裝于車體側墻的內側。外掛門主要由門頁、直流驅動電機、車門懸掛機構、絲桿 /螺母機械傳動機構和 EDCU 等組成。此外, 車門還裝有車門關閉行程開關( DCS) S2、鎖閉行程開關( DLS) S1、切除開關( LOS) S3以及緊急解鎖開關( EES) S4。

　　外掛門由電機帶動絲桿轉動, 絲套在絲桿上的橫向移動帶動門葉在導軌上滑動。EDCU 是車門的控制部件,具有監視、控制驅動電機和與控制單元通信的功能。

　　2 車門故障

　　由于地鐵列車運營線路站距短, 客室車門頻繁地開啟和關閉, 因而易導致客室車門的門控電氣元件和機械零部件損壞, 造成正線運營列車的客室車門故障頻發。故障較輕則該車門被切除, 故障較重則列車發生掉線、清客或救援。據統計分析, 上海地鐵 2003 年三條軌道 交通 線車輛客室車門故障的原因主要是:( 1) 地鐵 1 號線內藏門發生故障的主要因素集中在尺寸配合、門檻條、驅動氣缸、鎖閉開關 S1、S 鉤、解鎖氣缸、關門限位開關 S2 以及繼電器等方面;( 2) 地鐵 2 號線內藏門發生故障的主要因素集中在解鎖氣缸、S 鉤、尺寸配合、驅動氣缸、門檻條、鎖閉開關 S1 以及關門限位開關 S2 等方面;( 3) 對地鐵 3號線塞拉門而言, 由于投入運營時間不長, 除 EDCU 故障引起較多的車門故障外, 其他引起車門故障的原因具有很強的隨機性。

　　采用可靠性分析方法 FTA 和 FM EA 對上海地鐵現有車輛的三種客室車門的故障情況進行分析, 可以得出車門故障的主要因素是:( 1) 從車門結構方面分析, 限位開關、繼電器、門檻條、護指橡膠條、開 /關門按鈕、橡膠止擋、驅動氣缸 /電機、解鎖氣缸、S 鉤門鎖、鋼絲繩是造成車門故障的主要因素;( 2) 從車門控制軟件方面分析,EDCU 的控制系統軟件是車門故障的主要因素;( 3) 從環境方面分析, 車體振動或局部變形、乘客擠靠車門、車門運行環境是造成車門故障的次要因素;( 4) 從人為因素分析, 司機誤操作, 乘客擅自隨意啟用緊急設施, 檢修人員水平的制約等是造成車門故障的客觀因素。

　　3 車門整改措施

　　我們通過對車門系統的故障統計分析和可靠性研究, 針對車門故障的產生原因以及車門系統本身的設計和制造缺陷系統地實施了多項整改。因篇幅所限, 本文僅選取具有代表性的整改措施作簡要介紹。

　　3.1 塞拉門的整改措施

　　3.1.1 增加門控旁路開關

　　在 AC03 型列車的試運營過程中, 曾發生無法判斷車門故障的位置和原因的現象, 也曾發生無法切除故障車門的情況, 這些均導致了牽引系統自動封閉, 使得列車無法自行退出運營, 給正線的運營帶來很大影響。根據現有其它列車的運營經驗, 司機室內設有車門門控旁路開關,可以實現對客室車門的旁路, 從而解除列車牽引系統的封閉。為此, 在原有設計的基礎上通過改造線路圖增加了門控旁路開關( DBPS) , 如圖 1 所示。當 DBPS 動作 ,DIR_ A( 列車 A 側車門監控繼電器觸點) 和 DIR_ B( 列車 B 側車門監控繼電器觸點) 被旁路, 列車所有車門系統對于牽引系統的影響被旁路。即當出現嚴重車門故障時,通過使用“門控旁路開關”, 列車可自行牽引退出正線, 避免救援, 減少故障影響正常運營的時間, 有效地降低了列車車門故障對正常運營帶來的不良影響。

　　3.1.2 更改車門障礙物探測次數

　　障礙物探測功能是指當車門探測到有乘客或障礙物被夾時, 車門夾緊力會在短暫的時間內消失, 給乘客一定的時間脫身, 然后再繼續實施關門動作。但是該功能的探測次數直接影響了車門的性能。塞拉門初始設計的障礙物探測次數為 3 次, 經常發生障礙物探測 3 次結束后車門自動打開現象, 導致更多的乘客涌入車廂, 車門無法關閉而使列車晚點。因此將探測次數改為 6 次, 并且減小車門探測后的緩沖反彈幅度。在 6 次探測時間之內, 被夾乘客將通過該扇門進入車內, 進行障礙物探測的車門會在沒有障礙物的情況下自動關閉, 這樣就減少了車門無法關閉而帶來的列車晚點的影響。