城市轨道交通车辆电动塞拉门死机故障原因和应对措施

 

摘　要　针对上海城市轨道交通车辆AC 05型电动列车塞拉门大客流运营时经常出现的死机故障,结合该车门的结构和工作原理进行了故障原因分析,提出了应对措施。

关键词　城市轨道交通;车辆塞拉门;故障分析

 

　　上海轨道交通2号线自2006年底西延伸段开通后,先后投入了8列采用电动塞拉门的AC05型电动列车。经过了半年多的运营发现,该车的车门在乘客登乘后关闭时,往往由于客室内人员拥挤,在车门关闭过程中特别是在车门将关未关时刻,容易引起车门控制单元的死机;此时需要司机或站台工作人员对该门进行相关处理后,才能把门关闭后发车。此情况影响了列车的正点运营和正常的运营秩序。本文对2007年1—6月这半年来电动塞拉门的运营状况和故障特点进行了统计、归纳和分析,总结了已往采取的一些行之有效的措施,提出了今后在技术上进行有针对性的改进设想。

1 AC 05型电动列车投入运营后的相关数据统计

      2007年1—6月份上海轨道交通2号线客流量和车门死机故障占车门故障总数的百分比见图1所示。车门死机故障的发生时间段分布特征见图2所示。车门死机故障发生站点的分布特征见图3所示。

2 对统计数据的分析

      1)图2显示车门死机故障与高峰时段的客流量呈同步增加态势,具有正相关性。也就是说,当客室内人员拥挤到达一定程度后,会对电动塞拉门的正常关闭造成影响,客流量越大,车门故障越多。

      2)图3显示人民广场、陆家嘴、中山公园、东昌路和南京东路等站是车门故障高发的5大站点。它们的车门死机故障发生的比例均≥7. 8%。其他11个站点的车门死机故障发生的比例均在4%以下。而这5大站点也正是2号线上下客或换乘其他轨道交通乘客最多的站点,印证了客流量与车门死机故障呈正相关性的分析。

　　3)电动塞拉门死机故障的一个明显特征是绝大部分列车到达终点站或回库后,通过切换该车门的电源开关即可恢复正常开关车门,检查相关部件也未发现异常情况。

      4)相关统计数据表明2007年1—6月2号线的客流量为10 816. 14万人,与2006年同期的8 232. 32万人相比增加了2 583. 82万人,客流增长率为31. 39%。这表明不但在上下班而且在平时城市轨道交通也逐步成为市民出行的首选,使得轨道交通不但在上下班高峰时间,而且在其他时段也是满载或超载运行。这是平常时段车门故障也时有发生的原因之一。

      5)相关统计数据表明,双休日客流量一般为35~55万人,工作日的客流量一般为56~80万人。双休日客流量约为工作日最大客流量的43. 75% ~68. 75%,且分布时段相对较为平均。与此相对应,出现双休日的列车车门死机故障数也大大低于工作日的情况(工作日与双休日车门完好率对照见表1所示)。上述情况表明,车门的完好率与乘客拥挤程度或所受到的阻力大小呈负相关。

3 电动塞拉门的开关过程及受力分析

3. 1 车门的开关过程

3. 1. 1 车门结构简介

      门页固定在托架上,同时托架与滚轮连接。滚轮在导杆上滑动时,门页也随之沿着导轨指引的方向开启和闭合,而车门的重力则由导杆承载。滚轮还通过平行连杆机构与轴杆连接,轴杆端头通过皮带轮与车门电机输出端相接。

3. 1. 2 车门的开关

      车门控制单元(DCU)通过车辆线接到司机发出的开关门指令后,车门电机得电并通过皮带轮带动轴杆;轴杆再通过平行连杆机构联动滚轮,带动门叶,实现力的传递,并使得门叶同时沿着导轨方向实施开启和闭合。

3. 2 车门关闭时的受力分析

3. 2. 1 关门时的阻力分析

      车门从满开度(完全打开)到300 mm开度段,只需克服纵向阻力和竖向阻力进行平动;当开度从300mm到0(即关闭)时,车门的受力情况最为复杂,会同时受到纵向、横向和竖向的阻力,极易引起车门死机。这三个方向的阻力中,纵向阻力来自乘客或物件的堵塞和克服车门平动时的摩擦力;竖向阻力主要是来自车门的重力;横向阻力主要来自车门从外挂到塞拉闭门走过这段距离(54 mm)所受到的摩擦力和由客室内乘客拥挤造成的阻力(乘客越拥挤,横向阻力越大,越到最后的闭合点,横向阻力也越大)。

      当客室内人员特别拥挤时,车门还将受到形变带来的阻力。

3. 2. 2 相关技术指标分析

      根据有关技术文件,正常的纵向关门压力为240±10 N;最大纵向关门压力<300 N;此时电机的电流为8A,持续时间为0. 5 s。根据计算,当纵向关门压力F_x为240 N和300 N时,横向关门压力F_y分别约为86 N和108 N。F_x∶F_y=2.79∶1。

4 电动塞拉门的死机故障原因分析及应对措施

      半年多的运营情况表明,造成电动塞拉门死机的故障原因是多方面、综合性的。

      首先,从根本上讲,它和关门时动力与阻力失衡是密切相关的,特别是当客室拥挤程度较大时,F_y不能够克服横向阻力时即容易形成死机。这解释了统计分析中提到的客流与死机情况呈正相关的原因。因此,要从根本上消除死机现象,改变目前动力与阻力的失衡状态是关键所在。现车门纵向关门压力与横向关门压力之比为F_x∶F_y=2.79∶1,表明原设计不尽合理,或者讲不完全适合于现在的大客流状况。考虑到安全性和车门的使用寿命,通过改变结构,适当缩小F_x而适度扩大F_y,把F_x控制在150~200 N,而F_y则应加大到100~150N,以改变目前F_y不足及由此带来的死机问题。

      其次,DCU无论是硬件还是软件仍存在一定的问题,或者讲适应大客流的能力较差,会经常跳出与DCU相关的故障代码或车门出现故障而DCU却无相应的故障代码指示。2007年上半年DCU供货商先后对已装车的DCU进行了更换, DCU的软件也在不断更新版本。今后仍应加强与DCU供货商的沟通,及时反馈相关信息,督请其继续完善产品性能和质量。

      再次,列车尚处于新车磨合期,当客流量较大时,容易出现尺寸走位以及由车门变形产生的新阻力,如车门止动销与挡块相接触带来的阻力等。对此,需进一步加强列车检修的过程质量控制,确保在各档修程中把相关尺寸调整到最佳状态,以尽可能减小形变阻力和摩擦阻力。

      最后,在目前短期内动力不能得到进一步增加或改变的情况下,及时分散客流、减小对车门阻力,仍不失为方法之一。如:

　　·高峰时段加强站台管理,合理引导乘客均匀、分散进入各车厢。

      ·高峰时段在客流密集站点和交通换乘枢纽,安排一定量的列车跑大小交路站,缓解其客流压力。

      ·在新车调试完成后,尽快安排上线,以缩短列车运营间隔。

5 结语

      目前上海市的轨道交通运营里程已达234 km,2007年上海市民出行乘坐城市轨道交通约占全市公交出行量的16%;根据上海市政府的总体规划,到2012年上海市轨道交通运营里程将超过500km,届时市民出行乘坐城市轨道交通将占全市公交出行量的43%。可以预见,今后几年各条线路的客流量仍将保持较高态势,而高峰时段客流密集站点和交通换乘枢纽的客流量则很可能有增无减。因此根据实际情况,不断调整和充实应对大客流的预案,加强产品质量和检修质量的过程控制,积极开展电动塞拉门的技术优化研究,用新的技术从根本上解决死机问题,乃是最终的选择。

 

参考文献

[1]IEF. Maintenance Manual for Doors ( Pearl Line Contract)[G]. 2003.

[2]金元贵,丁瑞权.轨道车辆微动塞拉门[ J].城市轨道交通研究, 2005(2): 23.