基于QC方法的地铁车辆客室车门故障频发要因诊断及解决对策研究

1客室车门概述

1.1 客室车门简介

东莞2号线共有20列车,每列车由14个系统组成,其中车门系统是最关键的系统之一,而客室车门则是车门系统重要模块,每列车上安装36扇客室车门,每侧18扇,呈左右对称分布。客室门采用双页电动塞拉门,其由门承载驱动机构、门页、门控器、门密封框、紧急解锁装置、门隔离装置等部件组成,开门时门页向外塞出,关门时门页向内关闭,起到乘客登乘及封闭客室的作用[1]。

1.2 现状分析

1)故障频发期间,三个月车辆客室车门故障率分别为7.19、7.75、5.15次/十万公里,均达不到部门要求低于2.6次/十万公里的目标,存在明显异常。

2)按类型统计三个月发生的43次客室车门故障,发现客室车门图标显红(22次)、车门异响(14次)故障次数最多, 占故障总数的83.72%,可见客室车门图标显红、客室车门异响是问题的症结,若这两个问题得到有效解决,则客室车门故障率可得到有效控制。

2原因分析

使用“头脑风暴法”分析症结原因,确定“反向电动势过大”“制动器解锁时间过长”“下摆臂安装标准不合理”“坦克链支架干涉”4个末端因素。

3确定主要原因

采取现场验证、委外检测和调查分析等方法,对引起客室车门图标显红、客室车门异响故障的4个末端因素逐一进行确认。

3.1反向电动势过大

技术说明:车门关闭回路的继电器线圈失电时产生的反向电动势,正常为0 V≤E≤ 137.5 V,超过137.5 V会通过关闭回路信号施加到门控器上,对门控器产生电磁干扰,导致门控器内部的电机电流检测故障,造成客室车门图标显红,无法正常动作。

确认过程:对后续两个月故障数据进行统计分析,发现客室车门故障共25次,其中门控器因内部反向电动势过大导致故障为7次。针对该7次故障,车辆回库后分别用示波器进行反向电动势监测,电动势数值均在137.5 V以上,超过0 V≤E≤137.5 V标准范围,不符合确认标准。结论:是要因。

3.2制动器解锁时间过长

技术说明:每扇车门配置一个制动器,车门关闭时处于锁闭状态,车门收到打开指令时根据指令执行解锁动作。 要求解锁时间≤3s[2] ,若3s内无法解锁,会导致车门图标显红。

确认过程:组织对20列车720个客室车门制动器解锁时间进行测量,记录解锁时间均在0.2~ 1s之间,解锁时间均<3 s,符合确认标准。 另外,将2个解锁时间最长和2个解锁时间最短的制动器装在同一列车进行测试,统计车门图标显红次数、解锁时间、解锁力值等无明显差别,且均未发生车门图标显红故障。结论:非要因。

3.3 下摆臂安装标准不合理

技术说明:客室车门运动过程中,下摆臂与下导轨相对运动,要求下摆臂安装间隙在3~6 mm范围内[3],安装尺寸过小,会与下导轨干涉,产生客室车门异响;安装尺寸过大,会脱出下导轨,造成客室车门图标显红。

确认过程:对后续两个月故障数据进行统计分析,无因下摆臂安装标准不合理导致的车门图标显红及异响故障;同时抽查了20列车下摆臂安装间隙,每列车抽查4个,记录数据均在3~6 mm标准范围以内,符合确认标准。结论:非要因。

3.4坦克链支架干涉

技术说明:每扇客室车门配有2条坦克链支架,坦克链支架用于携门架接地线固定,若坦克链支架与携门架干涉,车门运动过程中会造成坦克链支架与携门架碰撞,产生异响。要求坦克链支架干涉故障次数≤2次/月。

确认过程:对后续两个月故障数据进行统计分析,发现客室车门坦克链支架与携门架干涉产生异响故障有6次,不符合确认标准。同时,组织对20列车坦克链支架与携门架位置进行普查,发现客室车门坦克链支架干涉故障38次。多次开展开关门试验,确认异响有34次。由此可知,坦克链干涉与客室车门异响存在正相关。结论:是要因。

综上,确定客室车门图标显红及异响故障原因为反向电动势过大、坦克链支架干涉。

4制定对策

4.1反向电动势过大

制定方案:为解决反向电动势过大问题,经研究,提出3种方案:1)方案1:门控器软件优化;2)方案2:门控器内部元器件升级;3)方案3:关门回路增加续流二极管。

方案评估:经调研分析,3种方案都具备可行性,对比材料、成本费用,3种方案产生的成本基本一致。因此,将方案实施效率作为主要选择理由,专业人员根据方案工序用时,绘制了工序流程图(图1)。

方案1:1—2—3—9—10—11—12,长度为55天;方案2:1—2—4—6—8—11—12,长度为43天;方案3:1—2—5—7—11—12,长度为25天。

结论:最短的一条线路是方案3,“关门回路增加续流二极管”效率最优。

4.2坦克链支架干涉

制定方案:经研究,对坦克链支架干涉改进提出3种方案:1)方案1:原坦克链支架增加胶条;2)方案2:坦克链支架结构改造;3)方案3:坦克链接地线布线改造。同时,对改进方案进行试验和分析,并编制方案属性对比表(表1)。

方案评估:由3个方案属性对比可以看出,方案2最优,即“坦克链支架结构改造”是最优方案。

5对策实施

5.1对策1:关门回路增加续流二极管

目标:反向电动势≤137.5 V;因反向电动势过大原因月均故障数≤1次。

5.1.1措施实施情况

1)确定最优续流二极管:经分析,在门关闭回路继电器线圈两端并联续流二极管,该二极管起续流作用,线圈断电时产生的反向电动势使二极管导通,线圈能量在二极管回路消耗,不会再作用到门控器上。经核实,车门关闭回路继电器型号为D8—U204—LQ,该继电器线圈电阻为3 790 Ω,经示波器可监测到最大反向浪涌电压为2 500 V,计算额定电流为:I=U/R=

2 500/3 790≈0.66 A。同时,调研了解长沙地铁某线路车辆车门回路配置有额定电流为1.5 A的续流二极管,运营两年未发生类似车门故障。因此,决定选用额定电流为1.5 A的续流二极管(品牌:万可)装车试验。

2)确定安装位置:通过现场核实,绘制了续流二极管接线示意图,如图2(a)所示(并联在继电器线圈两侧),并确认门关闭回路继电器所在的控制柜内线槽有足够的空间[图2(b)圈出的位置]用于安装新增的续流二极管。

3)续流二极管装车:选取4列车试装的续流二极管进行效果验证。

5.1.2实施结果确认

对策1实施后,用示波器监测门控器受到的反向电动势情况,确认反向电动势已通过二极管回路释放,不再施加到门关闭回路。随即组织所有车增加续流二级管改造,跟踪1个月,未出现因门控器受电动势干扰故障。此外,抽测3列车反向电动势,均为0 V,对策1目标实现。

5.2对策2:坦克链支架结构改造

目标:因新型坦克链支架干涉导致客室车门异响故障率为0。

5.2.1措施实施情况

1)模型设计:经分析,坦克链支架与携门架存在相对运动,坦克链支架角度与携门架运动轨迹不匹配,确认旧坦克链支架存在设计缺陷。为此,通过采集现场数据,绘制了新、旧坦克链支架模型图(图3),详细比对优化结构,重新设计了一款新型坦克链支架。

2)新型坦克链支架制作:根据设计图纸,利用现有设备完成新型坦克链支架制作。

3)新型坦克链支架装车:将新型坦克链支架装车,确认与携门架无干涉、无异响。因此,选取4列车开展装车试验,进行效果验证。

5.2.2实施结果确认

对策2实施后,跟踪1个月的客室车门运用情况,发生坦克链支架干涉故障0次。随即组织所有车更换新型坦克链支架,跟踪1个月,未出现因坦克链支架干涉导致的车门异响故障,对策2目标实现。

6效果检查

对策全部实施后,统计整改后两个月运营情况,其间车辆走行631736km,共发生10次客室车门故障,故障率为1.58次/十万公里,小于2.6次/十万公里, 目标实现。

7 结论

1)基于Qc方法可快速、全面找到问题症结,确定反向电动势过大及坦克链支架干涉等要因并实施相应对策,最终实现了研究攻关目标。

2)研究成果可推广到2号线所有列车的维修保养工作中,同时可将相关情况反馈至新线建设采购部门,在新线车辆设计、采购阶段落实整改后的要求,提高车辆安全可靠性。

3)本次研究顺利解决了客室车门图标显红、客室车门异响问题,为市民提供了安全舒适的乘车体验,有助于公司树立安全舒适、服务周到、快捷可靠的良好形象。

[参考文献]

[1]黄海东,王勇权,吴满,等.快速城市轨道交通车辆检修实务[Z].东莞:东莞市轨道交通有限公司,2021.

[2]荣军.车门系统维护手册第7卷[Z].南京:中车南京浦镇车辆有限公司,2014.

[3]黄海东,王勇权,陈帝水,等.2号线车辆检修规程[Z].东莞:东莞市轨道交通有限公司,2019.

《机电信息》2025年第18期第19篇