第一篇：天津地鐵2號(hào)線列車客室門安全回路分析改造

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天津地鐵2號(hào)線列車客室門安全回路分析改造

天津地鐵2號(hào)線列車客室門安全回路分析改造

摘要： 文章對(duì)地鐵列車客室門安全回路的組成進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)分析了天津地鐵2號(hào)線列車車門系統(tǒng)安全回路改造及遇到的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：地鐵；車門；安全回路；分析；改造

中圖分類號(hào)：U231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.引言

地鐵列車站間距短，開關(guān)門動(dòng)作頻繁，不論是電氣部件或是機(jī)械部件都易故障，同比列車的各個(gè)系統(tǒng)，車門故障為正線運(yùn)營(yíng)的第一大故障，如何延長(zhǎng)車門部件的故障維修周期，降低故障后的影響程度，是車輛設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)共同追求的目標(biāo)。本文就天津地鐵2號(hào)線客室門安全回路改造及遇到的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.車門安全回路簡(jiǎn)介

天津地鐵2號(hào)線列車為B1型車輛，采用6節(jié)編組型式，每節(jié)車客室每側(cè)設(shè)4扇電動(dòng)塞拉門。整列車車門安全回路由48套門的單門安全回路串聯(lián)組成，只有當(dāng)所有的車門鎖閉，且信號(hào)傳輸正常時(shí)，門全關(guān)閉繼電器DCR得電，列車牽引回路才能建立。

車門安全回路原理如圖1所示：

圖1 整車車門安全回路原理圖

單門安全回路如圖2所示：

S1 鎖閉開關(guān)； S2 緊急解鎖行程開關(guān)； S3 隔離鎖行程開關(guān)

圖2 單門安全回路（原理圖）

（1）單門安全回路：

單門安全回路如上圖2所示，主要由鎖閉開關(guān)和緊急解鎖開關(guān)的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)并與隔離行程開關(guān)的一個(gè)常開觸點(diǎn)并聯(lián)組成。正常情況下，當(dāng)車門關(guān)閉，鎖閉開關(guān)S1復(fù)位，緊急解鎖未被觸發(fā)時(shí)，DC110V

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由端子排號(hào)7位置經(jīng)305A、S1開關(guān)、M704線、S2開關(guān)、305B線、端子排號(hào)8位置輸出。

（2）整車車門安全回路：

列車車門控制短路器EDCN2閉合的前提下，頭車主控鑰匙打至ON位后，尾車的RCR得電，其常閉觸點(diǎn)斷開、常開閉合。回路里DC110V由尾車的EDCN2、63線、RCR常開觸點(diǎn)、385線，經(jīng)過(guò)串聯(lián)的48個(gè)單門安全回路后，通過(guò)頭車的385線、RCR常閉觸點(diǎn)、384線使得DCR繼電器得電，從而使得整列車門安全回路建立。回路建立后司機(jī)臺(tái)“門鎖緊指示燈”亮，TCMS顯示屏運(yùn)行界面 “全列車門關(guān)閉” 顯示為關(guān)閉（圖3所示）。

3.改造原因

目前2號(hào)線列車對(duì)于車門安全環(huán)路組網(wǎng)的器件沒(méi)有監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)TCMS的HMI運(yùn)行界面車門狀態(tài)欄顯示門狀態(tài)正常且已關(guān)好，門鎖緊指示燈不亮等故障時(shí)，正線運(yùn)營(yíng)時(shí)司機(jī)將無(wú)法判定車門安全環(huán)路故障位置，按現(xiàn)行的《電客車出庫(kù)/下線標(biāo)準(zhǔn)》，司機(jī)只能啟用車門旁路，清客下線，這將對(duì)線網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響，同時(shí)給出行的乘客也造成極大的不便。同時(shí)檢修時(shí)，檢修人員也無(wú)法最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障、處理故障，恢復(fù)列車的正常使用，來(lái)保證限時(shí)服務(wù)。

4.改造原理

分析車門安全回路組網(wǎng)器件使用頻率、故障率及車門結(jié)構(gòu)等多方面因素，提出對(duì)單門安全環(huán)路系統(tǒng)增加檢測(cè)，便于正線運(yùn)營(yíng)時(shí)司機(jī)排故和庫(kù)內(nèi)檢修。由于門控器輸入端口內(nèi)部有二極管，同時(shí)輸入口與內(nèi)部控制單元都設(shè)計(jì)有1000V的光隔離保護(hù)，因此可以避免門控器和安全回路之間的相互干擾，改造的原理如圖4所示：

圖4 增加對(duì)單門安全回路檢測(cè)

在單門安全環(huán)路起點(diǎn)端子排號(hào)7（安全環(huán)路進(jìn)線口）、終點(diǎn)端子排號(hào)8（安全環(huán)路出線口）處分別增設(shè)一條線束（305A-1/305B-1），將該線束接入門控器的輸入端預(yù)留口中，通過(guò)門控器判斷本門安全回路是否正常并輸出相應(yīng)的信號(hào)，判斷邏輯如表1所示：

安全回路進(jìn)線305A-1電壓 安全回路出線305B-1電壓 EDCU判

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斷

0 0 正常

0 1 非正常邏輯情況

0 故障

1 正常

表1 門控器對(duì)單門安全環(huán)路的判斷

當(dāng)某客室門安全回路斷開時(shí)，即EDCU檢測(cè)出該門的安全回路進(jìn)線為

1、出線為0，EDCU判斷本門的安全回路為故障狀態(tài)。此時(shí)門控器通過(guò)RS485線輸出SDR“門安全環(huán)路故障”至TCMS，TCMS在HMI運(yùn)行界面上顯示該門為紅色故障狀態(tài)，并報(bào)相應(yīng)的故障，門罩板上狀態(tài)指示燈黃燈亮，本節(jié)車體側(cè)墻燈亮起，門控器數(shù)碼管顯示環(huán)路L故障；當(dāng)車門完成隔離操作后，隔離燈（紅燈）點(diǎn)亮，車體側(cè)墻燈滅，即

隔離前 隔離后

單門安全回路故障 a.HMI運(yùn)行界面顯示故障門紅色；

b.HMI故障界面報(bào)“安全回路故障”；

c.門區(qū)黃色指示燈亮；

d.故障門所在車的側(cè)墻燈亮

e.EDCU數(shù)碼管顯示環(huán)路故障L。a.HMI運(yùn)行界面顯示故障門隔離狀態(tài)

b.門區(qū)紅色指示燈亮

5.改造時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

由于在對(duì)2號(hào)線車門安全回路增加檢測(cè)是在整車已經(jīng)運(yùn)營(yíng)1年后提出的，項(xiàng)目前期針對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容未留有足夠的裕量，導(dǎo)致整改時(shí)遇到了以下幾個(gè)主要問(wèn)題：

（1）門控器預(yù)留I/O口不夠

2號(hào)線列車車門門控器輸入口X11連接器為12針，目前已經(jīng)使用了10針，僅留有2針未用，且其中一針為地址編碼器位，預(yù)留的I/O接口明顯不夠。改造時(shí)如果不借用地址編碼位，就需要重新設(shè)計(jì)門控器，對(duì)2號(hào)線共23列車1104個(gè)門控器進(jìn)行更換，綜合考慮成本太高，因此實(shí)施改造時(shí)借用了地址編碼位。

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（2）程序問(wèn)題

2號(hào)線列車的門控器程序分主程序和通訊程序兩種，分別設(shè)有獨(dú)立的CPU。改造借用的地址編碼位的狀態(tài)由通訊模塊檢測(cè)，檢測(cè)后將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給主程序，主程序才能判斷單門安全回路的狀態(tài)，因此實(shí)施改造時(shí)需要對(duì)主程序和通訊程序同時(shí)進(jìn)行升級(jí)。

在對(duì)首列車增加車門安全回路檢測(cè)功能的模擬測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，在某扇門的安全回路斷開瞬間，TCMS顯示屏故障界面顯示其他正常車門出現(xiàn)同樣了故障，該故障2s內(nèi)自動(dòng)排除，多次試驗(yàn)故障重現(xiàn)，且受影響的車門數(shù)量和位置具有隨機(jī)性。經(jīng)分析原因?yàn)闉榻栌玫刂肪幋a位導(dǎo)致，由于主程序?qū)υ黾拥膬呻娖叫盘?hào)判斷的等待時(shí)間為零，導(dǎo)致單門安全回路斷開瞬間干擾其他車門與TCMS通信。

考慮到正常情況下TCMS對(duì)EDCU的輪詢周期為50ms，一節(jié)車為400ms，當(dāng)CPU1故障后，CPU2對(duì)EDCU的輪詢周期為100ms，一節(jié)車為800ms，EDCU判斷安全回路是否正常的等待時(shí)間至少為800ms，在主程序中增加對(duì)回路判斷的等待時(shí)間，再次試驗(yàn)

顯示正常，首列車門安全回路改造上線運(yùn)營(yíng)4個(gè)

月期間，未出現(xiàn)任何問(wèn)題，改造取得初步成功。

（3）無(wú)法監(jiān)控整條回路

由于門控器只能檢測(cè)單門的安全回路，對(duì)于單門間的情況無(wú)法判斷，這也是本次改造未解決的問(wèn)題。

如果對(duì)整條回路進(jìn)行監(jiān)控，一般采用的方式有：

（1）門控器將門安全回路的相關(guān)信息上傳給TCMS，TCMS完成判斷；

（2）升級(jí)門控器硬件和軟件，由主門控器完成判斷。

6.結(jié)論

地鐵列車車門系統(tǒng)是一項(xiàng)集機(jī)械、電子和自動(dòng)控制等一體的產(chǎn)品，也是列車各系統(tǒng)中故障率最高的一個(gè)系統(tǒng)，在保證車門基本功能的條件下，應(yīng)盡量對(duì)車門進(jìn)行結(jié)夠優(yōu)化，提高控制精度同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備的故障維修周期。

參考文獻(xiàn)：

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[1] 丁寶英，廣州地鐵4號(hào)線列車車門系統(tǒng)安全回路故障分析及措施，2009

[2] 天津地鐵2號(hào)線車輛電氣原理圖[J]，中國(guó)，大連機(jī)車，2010

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