廣州地鐵9號線多個客室門同時啟動防夾故障 調(diào)查分析及解決

引言

廣州地鐵9號線項目列車客室門為雙開電動塞拉門,采用雙電機驅(qū)動模式,即塞拉電機執(zhí)行門塞進和塞出動作,滑行電機執(zhí)行打開和關(guān)閉動作,兩套電機采用兩套獨立的驅(qū)動電路,可同時工作。塞拉電機及滑行電機均采用有刷電機。門控制器DCU分主和輔兩款 ,分別為MDCU和LDCU,控制功能一樣,區(qū)別在通信方式上,MDCU配置MVB和CAN通信口 ,LDCU僅配置CAN通信口。車門障礙 物探測符合《鐵路應(yīng)用-車輛門系統(tǒng)》(EN14752一2005）標 準的規(guī)定 。自2019年以來,廣州地鐵9號線車輛發(fā)生了多次同一節(jié)車同一側(cè)的4個車門在關(guān)門時同時啟動防夾功能,防夾功能啟動一次后恢復(fù)正常,故障發(fā)生存在偶然性、瞬時性,列車回庫后故障無法重現(xiàn),未能找到故障原因。列車正線發(fā)生車門防夾故障,將導(dǎo)致列車下線,給運營帶來一定的影響。本文對多個車門同時啟動防夾故障進行深入分析并提出解決措施,以確保正線運營正常。

1故障查找

通過讀取故障門控器數(shù)據(jù),分析為車門檢測到障礙物啟動防夾功能,實際沒有障礙物,檢查車門機械部件及參數(shù)無異常,檢查門系統(tǒng)阻力無異常,庫內(nèi)開關(guān)車門1000次試驗,故障沒有重現(xiàn)。通過跟其他列車互換門控器、滑行電機跟蹤,故障沒有轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)的防夾故障仍發(fā)生在同一節(jié)車同一側(cè)的4個車門。由此可以初步排除是車門自身機械、電氣問題造成的防夾故障。圖1是同一節(jié)車同一側(cè)4個車門在同一時間點出現(xiàn)防夾故障的代碼。

分析故障時刻車門運動狀態(tài)及電機電流、電壓情況,如圖2所示,發(fā)現(xiàn)滑行電機在門板關(guān)門滑行即將到位的時候 ,電流陡變增大,觸發(fā)防夾功能,防夾一次后順利關(guān)上。

綜合以上調(diào)查,根據(jù)檢查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)車門機械及電氣上存在問題,卻報出了同一節(jié)車同一側(cè)4個車門防夾故障,可從導(dǎo)致防夾功能啟動可能的原因入手進行分析。

2可能的原因分析

引起車門防夾故障的主要原因有以下幾個方面:

(1）電機功率:如果電機功率超過限制,就會被認定為檢測到障礙物而觸發(fā)防夾。

(2）Imax引起的障礙物檢測:最大電流值的設(shè)定,是門控器正常防夾的一個判斷條件,本項目設(shè)定值為4.2A,當(dāng)電機電流大于4.2A時,就會判斷為障礙物。

(3）電機編碼器監(jiān)測防夾:如果電機編碼器故障(缺少脈沖）,就會檢測到障礙物。編碼器監(jiān)測是位置判斷防夾的條件,如果200ms內(nèi)電機編碼器沒有反饋位置信息變化,則判斷為障礙物檢測。這是正常防夾功能的必備條件。

(4）電機或電子硬件故障:由于電機或門控器內(nèi)電子硬件故障造成檢測到障礙物。

(5）電機電流曲線異常:門控器具有自學(xué)習(xí)功能,生成根據(jù)運行情況一直動態(tài)調(diào)整的參考電流,將車門運行的實時電流與參考電流比較,從而判斷車門是否出現(xiàn)異常。這種與參考電流比較的設(shè)定是車門判斷防夾的基本條件。

針對出現(xiàn)的故障,從可能導(dǎo)致車門同時防夾故障的幾個因素進行分析,具體如下:

(1）機械部件分析:機械部件影響防夾故障的因素來源于傳動阻力,在庫內(nèi)對滑動力進行檢查,均在要求范圍之內(nèi)。因此排除機械部件造成的防夾。

(2）電源電壓分析:電源電壓過高、過低或波動,造成車門電流變化,可能會造成車門防夾。

根據(jù)對故障數(shù)據(jù)的分析,幾次發(fā)生防夾時,所有車門的電源電壓都處于穩(wěn)定狀態(tài)(106～110V）,沒有超出77～137.5V的電壓范圍。并且現(xiàn)場通過示波器長時間跟蹤電源電壓,沒有發(fā)現(xiàn)異常。因此可排除電源電壓因素造成防夾。

(3）硬線分析:開門信號、關(guān)門信號、零速信號、車門允 許信號等硬線同時接入發(fā)生故障的4個車門中,可能為導(dǎo)致防夾故障的因素。但根據(jù)故障數(shù)據(jù)的分析,故障發(fā)生時,硬線信號無畸變或異常。并且硬線信號只控制車門的開關(guān) ,并不作為防夾故障的判斷條件。因此可排除硬線因素造成防夾。

(4）網(wǎng)絡(luò)分析:同一節(jié)車的門控器通過CAN網(wǎng)絡(luò)進行門控器間通信,網(wǎng)絡(luò)之間的干擾可能是導(dǎo)致防夾故障的因素。但網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)包含車門控制數(shù)據(jù)(網(wǎng)絡(luò)開關(guān)門指令）、狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù),各門控器僅收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)通信并不會干涉其他門控器對防夾故障的判斷。因此可排除網(wǎng)絡(luò)因素造成防夾。

(5）電氣部件分析:將故障車4個車門的門控器和滑行電機與其他車對調(diào),對調(diào)位置匯總?cè)绫?所示,對調(diào)后故障沒有轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)的防夾故障仍發(fā)生在同一節(jié)車同一側(cè)的4個車門,所以排除是電氣部件自身故障。

(6）運營環(huán)境分析:根據(jù)故障履歷,發(fā)生防夾的4個車門故障是同一時間出現(xiàn)的 ,而每個車門的防夾處理過程均為各門控器獨立判斷的。分析認為在整列車車門同時關(guān)閉時 ,車內(nèi)的風(fēng)壓波動 ,內(nèi)外壓差瞬時較大 ,作用在車門門板上,造成車門電機驅(qū)動電流變大,因此門控器判斷車門檢測到障礙物,引起防夾。

綜合以上排查和分析,車門同步關(guān)門,引起車內(nèi)風(fēng)壓的波動變化,作用到同一節(jié)車的4個車門上,使得電機電流增大,從而判斷車門防夾。

3處理措施

車門關(guān)閉同步性一致,造成車門同時報出防夾故障。將該節(jié)車廂的1號門關(guān)門延時時間增加0.5s,使該車門最后一個關(guān)閉,可有效避免同時關(guān)門引起的風(fēng)壓作用到車門上 ,造成車門防夾。經(jīng)優(yōu)化跟蹤19個月,故障沒有重現(xiàn)。

4結(jié)語

分析本次廣州地鐵9號線多個車門同時啟動防夾故障的根本原因,對于更加深入了解車輛車門的設(shè)計選型、車廂密封設(shè)計、氣流設(shè)計以及后續(xù)類似防夾故障的原因查找和分析具有指導(dǎo)性意義。廣州地鐵9號線項目對車門關(guān)門邏輯進行了優(yōu)化,經(jīng)現(xiàn)場充分驗證,已經(jīng)能滿足實際運營要求,筆者從車門硬件的設(shè)計選型、防夾條件、使用環(huán)境等方面進行了較為全面的分析,為后續(xù)此類問題的分析提供了很好的借鑒。

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