北京地鐵10號線安全門系統故障分析及維修的研究

劉曦

（北京市地鐵運營有限公司運營三分公司，北京 100082）

1 故障判斷及維修

1.1 設備運行情況

2016年全年，北京地鐵10號線安全門系統共發生故障55件次，故障延時2415分鐘。其中責任故障占32件次，造成延時2019分鐘。非責任故障占23件次，造成延時396分鐘，運行可靠度達99.99%（注1）。雖然運行可靠度較高，但是安全門的故障率直接影響地鐵行車的準點率，所以降低故障率是地鐵運營單位關注的問題。

32件次責任故障除了門機掉閘和玻璃破損的偶發事件外，全部為單元控制器（PEDC）、門控單元（DCU）、電磁鎖等電氣故障。

非責任故障為乘客搶上搶下、滑動門動作時遇障礙物引起門體掛架相對位置偏移造成DCU程序保護，影響門體開關門動作。并且由于10號線二期滑動門門機內部元件在外力作用下十分容易變形位移，使得此類故障不易控制。

1.2 PEDC故障的判斷及維修

PEDC故障原因主要分為聯動故障和通信故障。全年共發生3次整列安全門不聯動的故障。

1.2.1 10號線一期

工控機記錄“信號命令故障”及“安全門控制故障”的觸發回路由“上行安全門開門繼電器”動作故障所致。引發“上行安全門開門繼電器”動作的故障原因可能有信號系統命令故障；開關門命令時間繼電器故障；上行安全門開門繼電器故障。此故障雖然屬于偶發故障，但2008年10號線一期開通至今，開門繼電器和關門繼電器動作已接近百萬次，達到繼電器的無故障壽命。需進行批量更換，避免此類故障再次發生。

1.2.2 10號線二期

工控機記錄為“關門繼電器電路故障設定標記，1”，“PEDC,1；邏輯故障設定標記，1”，“PEDC,1；使能電路錯誤設定標記，1”和“開門繼電器電路故障設定標記，1”，“PEDC,1；邏輯故障設定標記，1”，“PEDC,1；使能電路錯誤設定標記，1”。

信號開關門回路電源由安全門專業提供，信號系統提供干接點。當信號系統發出開門命令時，開門命令繼電器（DOC）得電，同時使能繼電器（DOE）繼電器得電，整列安全門全部打開。當撤銷開門命令時，即開門命令繼電器（DOC）失電，關門命令繼電器（DCC）得電，整列安全門全部關閉，且關門命令常保持。安全門系統開門或關門動作的啟動需要使能命令及開關門命令同時觸發，缺失一個均無法執行開門或關門動作。從上述故障信息可判斷故障由使能電路錯誤引起。使用萬用表測量線圈阻值和接點的吸合狀態可確認是否為繼電器故障。

1.2.3 通信故障

通信故障主要表現為通道故障，無法進行1通道和2通道之間的切換，或無法通信。因接觸不良引起的無法切換通道故障，板卡或其它接口部分再次插接就正常了。對于通信板塊零件故障引起的PEDC通信板故障應送原廠維修。

1.3 DCU故障的判斷及維修

單道門不聯動首先考慮是DCU故障。由于DCU自身故障造成單道門不聯動故障全年共13次，重新啟動DCU25次，更換DCU8個。

1.4 電磁鎖故障的判斷及維修

更換電磁鎖3個。對更換后的電磁鎖拆解后發現其內部用于減震和削減噪音的乳膠圈老化，吸附于電磁鎖機構內部，導致鎖舌吸合及釋放時粘連，造成電磁鎖卡阻引起的單道門不聯動故障共9次。

1.5 插頭松動故障

開關命令進線插頭松動發生2件次。故障現象為滑動門開關門正常，列車駛離車站過程中緊急制動，故障門的門頭燈閃爍，即此時安全回路斷開。造成此故障原因為安全門背板插頭連接不實，列車震動造成插頭斷開，安全回路為低電平。

1.6 重要電氣部件使用壽命

根據運營維修經驗和設備實際運行情況，10號線安全門重要電氣部件影響使用壽命的因素具體如下所示。

（1）PEDC，原設計壽命≥10年，由于PEDC內部設計問題，繼電器長期處于過載狀態，導致壽命降低實際壽命約1.6（二期）。

（2）電磁鎖，原設計壽命≥20年，由于電磁鎖內部膠圈老化導致實際壽命≥2年（二期），現已全線更換，目前尚未損壞。

（3）DCU，原設計壽命≥10年，實際壽命8～10年，現象為板卡元件老化，電容鼓包。

（4）電機，原設計壽命≥20年，由于碳刷磨損導致實際壽命≥10年（一期）。

（5）控制電源模塊、驅動電源模塊、工控機，原設計壽命≥10年，實際壽命6～8年，由于板卡元件老化，電容鼓包。

（6）行程開關，原設計壽命運行百萬次，由于開關防塵性能沒有達到標準導致行程開關損壞，實際壽命5～6年（二期）。

（7）蓄電池，原設計壽命≥10年，實際壽命6～8年（膠體蓄電池）3～5年（鉛酸蓄電池）。

2 PEDC升級改造

北京10號線二期自2012年12月開通至2015年12月底，已損壞的安全門PEDC共計72臺/次，故障率高達150%(PEDC共49臺)。由于原廠PEDC模塊單價高、采購周期長（半年以上），采購全新PEDC模塊很難滿足日常運營需要，且維修費負擔較重，對以上兩個問題進行整改是降低安全門故障率，節約運營成本的關鍵。

2.1 故障分析

經檢查，PEDC內部使能電路中的安全繼電器常閉觸點有發黑現象，測量系統中使能命令線及開關門命令出線在站臺正常工作情況下的實際峰值電流跟穩態電流，截獲流安全繼電器觸點電流的實際數值。即圖1上的62、64、66出線，其中，62、64為使能命令線，66為開、關門命令線，三條線路工作電壓均為50VAC。

從現場測試數據為：

62號線電流：穩態電流與沖擊電流基本相同，均值531.5m，峰值電流約為1.58A。

64號線電流：穩態電流與沖擊電流基本相同，均值712.8mA，峰值電流約為2.12A。

66號線電流：在開關門時時有明顯沖擊電流，沖擊時峰值超過1A。

圖1 安全門與信號系統接線圖

根據實際使用環境（接門頭繼電器線圈）及IEC 60947 Standards for Low-voltage Switchgear and Controlgear的相關約定，安全繼電器的觸點負載應該歸類為 DC-13（Control of DC Electromagnetics）。在531.5mA（最小均值）負載的情況下，觸點對應的壽命為180000次，觸點壽命約為1.64年（注2）。

2.2 PEDC升級改造

由于PEDC內部有兩組開關門的電路，有一組備用開關門回路。將PEDC內部相關安全繼電器觸點并聯內部備用觸點，可以將安全繼電器觸點的電流減半。即在PSC柜對每個站臺所屬的PL2-S、PL2-a、PL2-C、PL2-D四個點接線。其中一個回路故障時工控機及ISCS會有故障顯示，但能保證整列安全門的正常運行。電流值控制在265.75mA（最小均值），觸點壽命約為3.5年（注2）。

已經在備用車站進行了5000次測試，測試結果表明改造方案能夠兼容現有安全門系統。2016年對10號線二期PEDC進行全線改造后，至今PEDC運行正常，沒有發生此類故障。

3 結語

按照以往的故障數據表明，PEDC升級后可以使安全門的故障率下降30%。地鐵維修工人每月維修計劃中應增加安全門背板連接線進行排查緊固。應通過改善電池維護使用的方式來延長電池使用壽命。由于開關門繼電器和蓄電池的使用壽命比較固定，維修成本中應納入其更換的費用。

注1：運行可靠度=(安全門開關總次數－故障次數)÷安全門開關總次數×100%。

注2：地鐵10號線安全門開關次數按365日，日工作20小時/天，一小時開關15次門計。

參考文獻：

[1]譚鐵仁,關振宇,張君鵬.地鐵屏蔽門的常見故障[J].現代城市軌道交通,2013,(2).

[2]譚鐵仁,劉艷榮,王亮.地鐵屏蔽門站臺控制器故障對策[J].現代城市軌道交通,2011(8).

[3]王璐.地鐵屏蔽門常見故障及維護管理措施[J].城市建設理論研究,2014,31(4).