地鐵車輛車門安全聯鎖回路故障判斷方法

高 琦

(中國南車南京浦鎮車輛有限公司動車設計部，210031，南京∥工程師)

在地鐵車輛中，車門系統是一個非常關鍵、復雜，同時也是涉及安全的系統。地鐵車輛的車門數量多，操作頻繁，通常1列6輛編組的列車，有60個客室車門，運營過程中平均每2 min就要開關門一次［2］。而車門的狀態關系到列車牽引和制動的實施，車站上靜止的列車如車門沒有全部關閉，就無法起動。所以，在車輛電路設計時，都會設置車門安全聯鎖回路，用來監控所有車門的狀態，同時將車門狀態送給ATC(列車自動控制)系統，以保證車輛的安全和正常運營。但是，因為該連鎖回路所串觸點數量較多，車門使用非常頻繁，同時也因為該回路的正常工作關系到列車的正常運行，所以一旦發生故障就需要快速準確地排查出故障點，并解決故障。

1 車門安全聯鎖回路

車門安全聯鎖回路一般分為左右兩路，通過單個車門自身的門關閉觸點和緊急解鎖觸點，將單側的車門全關閉狀態串聯，并通過繼電器來表達(如圖1所示)。

圖1 單個車門安全聯鎖回路示意圖

圖1中DCOS為單門隔離開關，EUS為緊急解鎖開關，DCLS為門關閉限位開關。上述開關的一對觸點串入門安全聯鎖回路，另外一對觸點則接到EDCU;EDCU根據該對觸點的狀態來確定門的狀態。同一側車門的上述觸點全部串聯起來，最終激活車輛的一個車門安全聯鎖回路繼電器。當某一側所有相應的客室門全部關好，車門安全聯鎖回路閉合，則該側的車門安全聯鎖回路繼電器得電。當某一側有任意一扇車門打開或被緊急解鎖時，該側車門安全聯鎖繼電器立即失電，并通過指示燈提示司機，同時在司機顯示屏上也會有相應顯示。

只有當所有車門安全聯鎖環路閉合，所有車門安全聯鎖繼電器得電時，列車才能起動。

在ATP(列車自動保護)正常的情況下，列車運行時當車門安全聯鎖環路斷開，車門安全聯鎖繼電器失電時，會觸發緊急制動。

如有單個車門故障，安全聯鎖回路無法貫通，在確保車門關閉的情況下，可以操作單門隔離開關，旁路單個車門的狀態，以保證車門安全聯鎖環路的閉合，實現安全聯鎖。

圖2為車門安全聯鎖回路的組成框圖及車門聯鎖信號在列車各系統中的應用。從圖2可以看到，ATP、網絡系統、牽引系統、車輛駕駛控制等都需要使用該安全聯鎖信號。

圖2 車門安全聯鎖回路邏輯圖

2 安全聯鎖回路故障判斷方法

2.1 門體本身安全回路的故障判斷

從圖1中可以看出，EDCU會從車門安全聯鎖回路接收來自I3和I5的信號。其中，I3為安全互鎖回路輸入端信號，I5為安全互鎖回路輸出端信號。根據DCOS、EUS、DCLS的閉合情況可以分析出I3和I5有以下3種情況:

1)當門被隔離時，安全互鎖回路通，I3和I5的電平狀態應該相同;

2)當門未隔離，未操作緊急解鎖，且門關到位，I3和I5的電平狀態應該相同;

3)當門未隔離，操作了緊急解鎖或者門未關到位，I5應始終為低電平。

以上3種情況為車門安全聯鎖回路未出現異常情況下，I3和I5應該出現的狀態;如果I3和I5出現其他的狀態，可以認為是單扇門的安全聯鎖回路狀態異常。

現參照圖1詳細說明EDCU如何根據DCOS、EUS、DCLS的閉合情況來確定I3和I5對應的狀態，具體見表1。

表1 門體安全聯鎖回路故障判斷

在表1中:

a)為DCOS打到隔離位(觸點1－2閉合，觸點3－4斷開)，該門隔離，EUS和DCLS相當于被旁路，所以不用考慮EUS和DCLS的狀態，此時I3和I5的狀態應當一致。

b)為正常的關到位且鎖到位(DCLS觸點1－2閉合，觸點3－4斷開)，沒操作緊急解鎖(EUS觸點1－2閉合，觸點3－4斷開)，未隔離的狀態(DCOS觸點1－2斷開，觸點3－4閉合)，此時I3和I5的狀態應當一致。

c)又分3種情況:① 在車門未隔離的狀態下(DCOS觸點1－2斷開，觸點3－4閉合)，未關到位(DCLS觸點1－2斷開，觸點3－4閉合)，操作了緊急解鎖(EUS觸點1－2斷開，觸點3－4閉合);②在車門未隔離的狀態下既關到位也操作了緊急解鎖;③在車門未隔離的狀態下即未關到位又未操作緊急解鎖。在這3種情況下，無論I3為何狀態，I5應始終為低電平。

對于 EDCU 來說，DCOS、EUS、DCLS不同狀態的組合，I3和I5所表現出來的狀態是確定的，如果出現不符合上述a)、b)、c)3種情況的其他情況時，則可以判定該扇門的“安全聯鎖回路”狀態異常。

需要注意的是，上述功能的實現是建立在I3為輸入，I5為輸出的基礎上。但是鑒于地鐵車輛設計的對稱性，安全聯鎖回路會出現前半列車I3為輸入、I5為輸出，后半列車變成I3為輸出、I5為輸入的情況。司機室換端后，情況則相反。所以，對于整列車而言，如果要實現上述功能，門控器還需要知道本端司機室和對端司機室激活信號，用于判斷當前處于激活端的司機室是哪一個;EDCU根據具體的司機室激活情況，再結合自身所在車輛的位置來判斷當前門應該采用“I3輸入，I5輸出”還是“I3輸出，I5輸入”。司機室激活信號和車輛位置信號可以通過TCMS送到每輛車的主門控器，再由主門控器送到各個車門的門控器。

狀態異常的判斷可以通過EDCU的軟件來實現。每個門控器將判斷后的結果通過內網送給每輛車的主門控器，然后在主門控器傳送給TCMS的MVB(多功能車輛總線)數據流中增加“安全互鎖回路故障位”，告知TCMS相應車門安全互鎖回路的狀態;TCMS將收到的信息在司機室人機接口(HMI)上顯示，使司機或維護人員能夠及時方便地排查故障。

2.2 門體之間的安全回路故障判斷

因為安全聯鎖回路是將所有車門的狀態串聯在一起，除了對車門本身安全回路的故障檢測外，門體之間的回路也可能發生故障，如斷線或者連接器松動等都有可能造成門體間聯鎖回路發生故障。

兩個門體間的故障，可以通過TCMS根據每個門控器反饋的安全聯鎖回路的輸入I3和輸出I5(或者相反)的狀態來進行判定。

1)正常狀態下，前一節車門的安全聯鎖回路的輸出端的狀態應與后一節車門的安全聯鎖回路輸入端狀態相同，如果不同則認為門體間的安全聯鎖回路狀態異常。

2)當有一個EDCU斷電或者出現通信故障時，TCMS已經無法獲得該門的安全聯鎖回路狀態信號。在這種情況下，通過故障EDCU的前一節車門和后一節車門來判斷:如果故障EDCU前一節車門的安全聯鎖回路輸出狀態和故障EDCU后一節車門的安全互鎖回路的輸入狀態不一致，則認為門體間的安全聯鎖回路狀態異常。

圖3為某節車廂的車門安全聯鎖回路示意圖，車廂左右側各有5扇車門。若LDCU 3通信發生故障，此時TCMS檢測到MDCU1的輸出I5和LDCU5的輸入I3電平狀態不一致，則可判斷出MDCU1和LDCU5之間的安全聯鎖回路存在故障。

因為TCMS畫面顯示的原因，出現上述兩種故障時，都可以人為地將故障位置設定在前一節或者后一節車門上，同時提供故障診斷代碼，幫助司機或維護人員快速識別和排除故障。

圖3 單節車廂車門安全聯鎖回路故障示意圖

表2為門體本身的故障，表3為門體之間的故障。

3 結語

本文的故障判斷方法在具體的工程項目應用上可能存在差異。

有的項目在門體本身安全回路的故障判斷上，對于第三種情況(即表1中的c))，因為TCMS未向門控器發送司機室激活信號，門控器無法得知當前是哪一端的司機室處于激活狀態，從而導致門控器所檢測的I3和I5狀態沒有輸入和輸出之分。所以在第三種情況的故障判斷上，門控器設置為檢測到安全互鎖回路I3和I5狀態均為高電平，則報故障。因為如果出現第三種情況，此時I3和I5中的一個必然為低電平，若都為高電平，肯定是有故障發生。如果發現I3、I5中一個為高電平、一個為低電平的情況，因無法判斷輸出和輸出，所以無法判斷出是否發生故障。

表2 門體本身故障表

表3 門體之間故障表

在門體之間安全回路的故障判斷上，有一些工程項目并非完全是由 TCMS來處理的，而是由MDCU來做比較判斷，這樣也能實現故障判斷的功能。但是，由于不同車輛之間的EDCU是沒有通信的，所以前一節車的最后一個EDCU和后一節車的第一個EDCU之間的安全聯鎖回路狀態是沒辦法判斷的。如果集中由TCMS來判斷，則不會存在此問題。

在客流高峰時，車內乘客異常擁擠，車門系統頻繁承受超常工況［3］，這就決定了地鐵車門系統必須具有高可靠性和高可用性。這個要求以及車輛功能本身的需求，決定了車門安全聯鎖回路的存在。車門安全聯鎖回路的重要性，決定了對車門安全聯鎖回路故障點檢測的必要性。本文介紹的基于多點采集判斷車門安全聯鎖回路故障點的方案，經過實際運用，確實可以幫助司機或維護人員快速地找到故障點，并排除故障，給運營和維護帶來了便利。

［1］李春明.城軌車輛集中開關門控制分析及改進設計［J］.城市軌道交通研究，2012(4):118.

［2］胡文偉.廣州地鐵1號線客室車門控制系統的設計［J］.電力機車技術，2000(2):15.

［3］王建兵，朱小娟.上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施［J］.電力機車與城軌車輛，2006(1):46.