行业要闻

 

摘  要 广州地铁 2 号线车站闸机内部温升过高的原因，是由扇门电机及直流电源共同导致。对内部发热源实施技术改造。其改造要点为: 通过在扇门电机上加装单向制动机构，使扇门关闭时电机不需要加入制动电源，不再产生温升并节省能耗; 对直流电源的电路进行改造。与原闸机技术参数对比，改造后闸机在保证使用安全、高效的同时，在节能降耗、延长部件使用寿命等方面效果显著。

关键词 地铁; 检票机; 温升过高; 技术改造

 

      广州地铁 2 号线车站出入口闸机( 检票机) 已运行多年。从闸机运行情况来看，闸机内部由于热源多，发热严重，且散热不畅，造成主控器或单程票处理模块工作温度过高而死机，影响了设备的稳定性，缩短了部件的使用寿命。为减少闸机内部发热，需要对闸机各发热部件进行技术改造，以提高系统设备的稳定性，延长设备的使用寿命，降低对运营工作的影响。

 

      出于安全考虑，目前闸机扇门控制均要求在断电或紧急情况下全部打开，以保证乘客疏散顺畅。为达到此目的，广州地铁2 号线在扇门转动轴上安装了蓄能弹簧。当扇门关闭时，蓄能弹簧被旋紧而蓄能。同时在电机上加一个堵转电压，阻止蓄能弹簧释放能量，保持扇门处于关闭状态。实际运营期间，由于扇门关闭时间占整个工作时段的 85% 以上，因此扇门电机上长时间加有堵转电压。该电压易引起电机发热和电机早期损坏，可能会引起其它控制电路的故障，同时还增加了闸机的无功功耗。扇门电机实物如图1 所示。

      通过对闸机电源解体，测绘出模块连接线路图。由电路分析，电源发热的原因是由于电源电路设计不合理造成的。电源设计原理如图2 所示。

      ( 1) 电源变压器。在变压器次级供给 DC 24 V的级圈电压应为 AC 26 V 以上，但变压器设计输出电压只有AC 16 V; 它依靠变压器另一组次级电压AC 350 V 与一个并接电容 组成谐振，使原来AC 16 V电压升高到 AC 28 V。经过测试，断开变压器所有输出负载，只接入升压电容，变压器通电1 h后，变压器铁心表面温度高于 65 ～70 ℃。

      ( 2) 电池充电电路稳压管。按正常设计，电源工作时对电池充电，电池充电完毕后充电电流应该为 0。但经过测试，在电源工作一段时间后还维持有150 mA的充电电流，这样会使充电稳压管发热，且电池长期充电会缩短电池的使用寿命。

 

      由于涉及在线运营线路，上述部件的改造工作在不改变闸机控制电路的基础上进行。改造工作遵循 2 个原则: 保证改造后性能显著提高; 改造要降低闸机内部温度，达到节能降耗目的。

      在扇门电机上加装单向制动机构，保证在取消堵转电压时，蓄能弹簧还处于锁紧状态而不被释放。单向制动机构结构如图 3 所示。改造后扇门电机实物如图 4 所示。主要部件有蓄能弹簧( 在扇门关闭时由电机输出轴带动而蓄能) 、弹簧筒( 带动弹簧转动而使弹簧蓄能) 、加长轴( 本机构与电机输出轴连接) 、支座( 固定单向制动机构在扇门电机上) 、顶珠和压簧( 驱使滚柱处于压紧状态) 、滚柱( 控制弹簧筒的制动或释放) 、电磁铁( 驱动控制杆运动使弹簧筒制动或释放) 、控制杆( 控制滚柱运动使弹簧筒制动或释放) 。

      在设备供电时，电磁铁吸合，带动控制杆动作，滚柱由于顶珠和压簧的作用处于压紧状态。当扇门关闭时，电机输出轴带动加长轴转动，通过加长轴的凸块与弹簧筒内的凸块带动弹簧筒转动，使蓄能弹簧被旋紧而蓄能。在弹簧筒旋转时，滚柱顺着弹簧筒旋转方向滚动而不产生阻力。

      当扇门关闭电机停止转动后，由于蓄能弹簧的作用弹簧筒有反转的趋势，但由于支座的设计使滚柱反向运动时尺寸变小，使弹簧筒通过滚柱被锁紧在支座而不能反转。这时，电机输出轴可以脱离弹簧筒在小于 200°转角内自由旋转。因此，扇门关闭后电机不需要加入制动电源，这样电机在扇门关闭后就不会产生温升，并能节约电能。

      当外电源切断后电磁铁复位，控制杆强迫滚柱压紧顶珠，使弹簧筒和支座分离; 此时弹簧筒由于阻力消除，在蓄能弹簧释放扭力的带动下反转，由弹簧筒内的凸块带动加长轴的凸块驱动电机轴转动而把扇门打开。

      在不改变原电源的输出电压与功能情况下进行改造: 用 DC 24 V 开关电源取代原来的变压器、升压电容、桥式整流器、滤波电路模块、滤波变压器，这样可以完全排除电源变压器和负载电阻引起的发热;另定做一个变压器单独供给电池充电电路，并对充电电路进行调整。改造后的电池充电电路原理如图5 所示。

      改造后闸机与原闸机的数据对比见表 1。

 

      经过此次改造工作，扇门电机工作温升降低了16 ～ 18 ℃ ，直流电源工作温升降低了 8 ～ 10 ℃ ，整体温升情况得到了很好的控制。实际证明，此项闸机改造项目是成功的，达到了提高设备运营质量、提高工作效率及降低运营成本的目的，对今后的运营维修工作将产生积极的影响。

 

［1］ 北京有色冶金设计研究总院． 机械设计手册［M］． 北京: 化学工业出版社，2005