广州地铁9号线多个客室门同时启动防夹故障 调查分析及解决

引言

广州地铁9号线项目列车客室门为双开电动塞拉门,采用双电机驱动模式,即塞拉电机执行门塞进和塞出动作,滑行电机执行打开和关闭动作,两套电机采用两套独立的驱动电路,可同时工作。塞拉电机及滑行电机均采用有刷电机。门控制器DCU分主和辅两款 ,分别为MDCU和LDCU,控制功能一样,区别在通信方式上,MDCU配置MVB和CAN通信口 ,LDCU仅配置CAN通信口。车门障碍 物探测符合《铁路应用-车辆门系统》(EN14752一2005）标 准的规定 。自2019年以来,广州地铁9号线车辆发生了多次同一节车同一侧的4个车门在关门时同时启动防夹功能,防夹功能启动一次后恢复正常,故障发生存在偶然性、瞬时性,列车回库后故障无法重现,未能找到故障原因。列车正线发生车门防夹故障,将导致列车下线,给运营带来一定的影响。本文对多个车门同时启动防夹故障进行深入分析并提出解决措施,以确保正线运营正常。

1故障查找

通过读取故障门控器数据,分析为车门检测到障碍物启动防夹功能,实际没有障碍物,检查车门机械部件及参数无异常,检查门系统阻力无异常,库内开关车门1000次试验,故障没有重现。通过跟其他列车互换门控器、滑行电机跟踪,故障没有转移,出现的防夹故障仍发生在同一节车同一侧的4个车门。由此可以初步排除是车门自身机械、电气问题造成的防夹故障。图1是同一节车同一侧4个车门在同一时间点出现防夹故障的代码。

分析故障时刻车门运动状态及电机电流、电压情况,如图2所示,发现滑行电机在门板关门滑行即将到位的时候 ,电流陡变增大,触发防夹功能,防夹一次后顺利关上。

综合以上调查,根据检查结果未发现车门机械及电气上存在问题,却报出了同一节车同一侧4个车门防夹故障,可从导致防夹功能启动可能的原因入手进行分析。

2可能的原因分析

引起车门防夹故障的主要原因有以下几个方面:

(1）电机功率:如果电机功率超过限制,就会被认定为检测到障碍物而触发防夹。

(2）Imax引起的障碍物检测:最大电流值的设定,是门控器正常防夹的一个判断条件,本项目设定值为4.2A,当电机电流大于4.2A时,就会判断为障碍物。

(3）电机编码器监测防夹:如果电机编码器故障(缺少脉冲）,就会检测到障碍物。编码器监测是位置判断防夹的条件,如果200ms内电机编码器没有反馈位置信息变化,则判断为障碍物检测。这是正常防夹功能的必备条件。

(4）电机或电子硬件故障:由于电机或门控器内电子硬件故障造成检测到障碍物。

(5）电机电流曲线异常:门控器具有自学习功能,生成根据运行情况一直动态调整的参考电流,将车门运行的实时电流与参考电流比较,从而判断车门是否出现异常。这种与参考电流比较的设定是车门判断防夹的基本条件。

针对出现的故障,从可能导致车门同时防夹故障的几个因素进行分析,具体如下:

(1）机械部件分析:机械部件影响防夹故障的因素来源于传动阻力,在库内对滑动力进行检查,均在要求范围之内。因此排除机械部件造成的防夹。

(2）电源电压分析:电源电压过高、过低或波动,造成车门电流变化,可能会造成车门防夹。

根据对故障数据的分析,几次发生防夹时,所有车门的电源电压都处于稳定状态(106～110V）,没有超出77～137.5V的电压范围。并且现场通过示波器长时间跟踪电源电压,没有发现异常。因此可排除电源电压因素造成防夹。

(3）硬线分析:开门信号、关门信号、零速信号、车门允 许信号等硬线同时接入发生故障的4个车门中,可能为导致防夹故障的因素。但根据故障数据的分析,故障发生时,硬线信号无畸变或异常。并且硬线信号只控制车门的开关 ,并不作为防夹故障的判断条件。因此可排除硬线因素造成防夹。

(4）网络分析:同一节车的门控器通过CAN网络进行门控器间通信,网络之间的干扰可能是导致防夹故障的因素。但网络通信数据包含车门控制数据(网络开关门指令）、状态数据、故障数据,各门控器仅收发网络数据,网络通信并不会干涉其他门控器对防夹故障的判断。因此可排除网络因素造成防夹。

(5）电气部件分析:将故障车4个车门的门控器和滑行电机与其他车对调,对调位置汇总如表1所示,对调后故障没有转移,出现的防夹故障仍发生在同一节车同一侧的4个车门,所以排除是电气部件自身故障。

(6）运营环境分析:根据故障履历,发生防夹的4个车门故障是同一时间出现的 ,而每个车门的防夹处理过程均为各门控器独立判断的。分析认为在整列车车门同时关闭时 ,车内的风压波动 ,内外压差瞬时较大 ,作用在车门门板上,造成车门电机驱动电流变大,因此门控器判断车门检测到障碍物,引起防夹。

综合以上排查和分析,车门同步关门,引起车内风压的波动变化,作用到同一节车的4个车门上,使得电机电流增大,从而判断车门防夹。

3处理措施

车门关闭同步性一致,造成车门同时报出防夹故障。将该节车厢的1号门关门延时时间增加0.5s,使该车门最后一个关闭,可有效避免同时关门引起的风压作用到车门上 ,造成车门防夹。经优化跟踪19个月,故障没有重现。

4结语

分析本次广州地铁9号线多个车门同时启动防夹故障的根本原因,对于更加深入了解车辆车门的设计选型、车厢密封设计、气流设计以及后续类似防夹故障的原因查找和分析具有指导性意义。广州地铁9号线项目对车门关门逻辑进行了优化,经现场充分验证,已经能满足实际运营要求,笔者从车门硬件的设计选型、防夹条件、使用环境等方面进行了较为全面的分析,为后续此类问题的分析提供了很好的借鉴。

20220220_62113a63ea2be__广州地铁9号线多个客室门同时启动防夹故障 调查分析及解决