成都地鐵1號線電客車門控器檢修平臺的設計與使用

張立明

（成都地鐵運營有限公司，成都 610081）

成都地鐵1號線電客車門控器檢修平臺的設計與使用

張立明

（成都地鐵運營有限公司，成都 610081）

門控器檢修平臺是以信號轉接控制箱為核心，以示波器為主要檢測手段，對比門控器總成為參照物的綜合性平臺，主要功能是對門控器進行檢測、維修、測試。平臺集成了開關車門的相關控制信號和驅動負載，在門控器工作原理的基礎上，把復雜系統簡單化，把大的控制系統桌面化。通過對比測試，快速發現故障原因并及時排除故障，完成控制器的芯片級維修。

門控器 信號轉接控制箱 檢測 芯片級維修

門控器芯片級維修一直是電客車維修的重難點項目。在對門控器工作原理分析和研究的基礎之上，按照電客車對車門控制的要求，利用現有條件，成都地鐵1號線自主搭建高仿真的門控器檢修平臺，滿足門控器維修、檢測和調試需要。

1 門控器檢修平臺的組成

門控器檢修平臺是進行門控器檢測、維修、測試的專業化平臺，含信號轉接控制箱1個，多功能示波器2臺，開關門自動信號控制器1臺，10A、0～150V可調電源1套。它以信號轉接控制箱為核心，示波器為主要檢測手段，對比門控器總成為參照物的綜合性集成平臺。其總體結構見圖1。

圖1 門控器檢修平臺組成及結構

2 門控器檢修平臺的功能

門控器檢修平臺既含有車門開關所需集控、手控開關門信號，也含有開關門電機、鎖閉指示、開關門指示等負載，能在0速信號有效的情況下進行開關門對比檢測的系統。可模擬電客車集控開關門功能，進行自動循環測試，為經過維修的門控器上車使用提供可靠保障；可模擬電客車單門開關過程，避免現場測試的麻煩及對機械結構產生損耗；能快速查找門控器故障芯片，對門控器進行修復。其中，能實現的主要檢測和故障判斷項目有：第一，確認車門故障是門控器故障還是機械結構故障；第二，零速信號、集控開關門輸入回路功能檢測及故障判斷；第三，服務按鈕、隔離開關、鎖閉開關、緊急解鎖按鈕輸入回路功能檢測及故障判斷；第四，編碼器回路功能檢測及故障判斷；第五，110V、12V、5V電源功能檢測及故障判斷；第六，電機及控制回路功能檢測和故障判斷；第七，指示燈、蜂鳴器控制回路功能檢測及故障判斷；第八，CANOPEN控制器及通訊回路功能檢測及故障判斷；第九，數碼顯示回路功能檢測及故障判斷。

3 門控器檢修平臺的設計與搭建思路

門控器檢修平臺的搭建是一項開創性的工作，既沒有經驗，也無參照樣本。在搭建之前，我們對車門的檢修現狀及對車門檢修工作中的重難點工作進行調研。在平臺搭建設計階段，立足車門檢修工作的需要，將平臺搭建和車門故障分析判斷及門控器芯片級維修相結合，既要滿足車門故障類型的判斷，也要滿足電氣元件故障的判斷，并對門控器進行深度維修。在門控器檢修平臺上既能對門控器總成進行測試，還能查找故障點，并進行門控器總成的深度維修。

3.1 開關門信號控制與處理的設計

門控器檢修平臺是一個桌面平臺，車門控制是一個復雜的系統，有效簡化車門控制信號，抽取實際輸入到門控器的信號，在不缺少控制信號和輸出負載的情況下，實現車門的開關控制。將龐大的車門控制系統簡單化、集成化、桌面化。車門控制的信號主要有：①司機室左/右側屛開門信號；②司機室操控臺左/右側開門信號；③ATO自動開左/右側門信號；④司機室左/右側屛關門信號；⑤司機室操控臺左/右側關門信號；⑥ATO自動關左/右側門信號；⑦ATO模式下左/右0速列車線；⑧左/右0速列車線。

以上信號中，①～③實際輸入到門控器的信號線為M11/M21，對應門控器接入端子為X1︰2，即將左/右開門列車線合并為開門列車線；以上信號中④～⑥實際輸入到門控器的信號線為M00/M01，對應門控器接入端子為X1︰1，即將左/右關門列車線合并為關門列車線；以上信號中⑦～⑧實際輸入到門控器的信號線為M12/M22，對應門控器接入端子為X1︰3，即將左/右0速列車線合并為0速列車線。

這樣，司機室繁復的開關門控制信號線可簡化為開門信號、關門信號、0速信號，并將這些信號集成在信號轉接控制箱上，實現桌面集成控制。車門開關的工作狀態取決于門控器信號輸入端的狀態，其邏輯見表1。門控器檢修平臺的輸入信號和開關門動作也嚴格遵循該邏輯。

表1 車門控制邏輯表

3.2 信號轉接控制箱的作用及功能

信號轉接控制箱是整個檢修平臺的核心部件，不但能進行手動開關門的模擬，還能接受外接自動開關門信號，實現手自動控制和轉接。信號轉接控制箱面板開關及接口功能：該面板上設置有“電源1”“電源2”“電源3”等3個電源開關，不但為測試門控器提供電源，而且還能為外界設備提供110V直流電源。

在控制箱頂部設有一個外接輸入信號接口，可將外接自動開關門、0速信號引入控制箱，在控制箱的頂部和底部共設有3路門控器輸出控制信號，其主要作用是將控制箱內手動信號，如服務按鈕、鎖閉、緊急解鎖、隔離、0速信號和自動開關門信號通過箱內電路轉換處理，同時分配傳輸給外接門控器，實現外接門控器信號源的統一。

為滿足多路門控器通訊測試的需要，并兼顧空調控制器、CSC等CANOPEN設備組網需求，在控制箱的右側設有3個CANOPEN接口，實現計算機和門控器、空調控制器、CSC等組網需求。通過計算機和示波器對上述設備進行監控，發現故障器件，并查找出故障點。

3.3 門控器檢修平臺的檢測思路

信號轉接控制箱能統一提供：開門、關門、0速、鎖閉、緊急解鎖、隔離等信號。這6個信號分別產生于不同的信號源，通過內部電路進行分解后，由各接口輸出。在外加同樣信號的前提下，故障門控器和對比門控器所加信號是一致的，但待修門控器故障點的信號和對比門控器相應點的示波器波形是不一致的。在掌握門控器工作原理的基礎上，通過故障現象的分析、判斷，輔以門控器檢測平臺的測試，快速找出故障芯片，修復門控器。

4 門控器檢修平臺的使用

為方便多門控器總成的檢測及深度維修，信號轉接控制箱上各接口和門控器各接口采用了一致性設計。為滿足信號傳輸的要求，方便各接口的聯接，并降低制作成本，我們用BVR線編制了7芯電纜，實現帶檢門控器即插即用，大大提高了檢修的方便性。

4.1 電氣故障和機械故障的診斷

將電氣系統中的門控器、電機總成等從車上拆下和信號轉接控制箱相連，接通電源和開關門信號，如果能正常開關門，門控器無報警，則可判斷車門系統中的電氣系統工作正常，故障是由車門機械原因造成的。

4.2 外接輸入信號的診斷

外接輸入信號主要有“鎖閉”“緊急解鎖”“隔離”“服務按鈕”“集控開門”“集控關門”“0速信號”等。為方便說明，現以“服務按鈕”故障為例進行說明，其他輸入信號的判斷方法和此類似。

（1）故障現象。按動“服務按鈕”，門控器無響應，車門無動作。

（2）故障診斷過程。將門控器總成和信號轉接控制箱相連，接通電源和開關門信號，按動信號轉接控制箱上“服務按鈕”，如果能進行開關門，門控器無報警，則診斷為“服務按鈕”壞。反之，則說明門控器“服務按鈕”信號處理電路故障。

4.3 輸出負載故障的診斷

輸出負載主要有“開關門電機”“鎖閉指示”“開關門指示”“蜂鳴器”等，為方便說明，現以常見故障——“開關門電機”故障為例，其他輸出負載的診斷方法和此類似。

（1）故障現象。按動“服務按鈕”，電機無動作，隨后門控器顯示“H”報警。

（2）故障診斷過程。將門控器和檢修平臺上信號轉接控制箱、電機總成相連，接通電源和開關門信號，按動信號轉接控制箱上“服務按鈕”，如果檢修平臺上電機正常轉動，門控器無報警，則診斷為車門上“開關門電機”故障。反之，則診斷為門控器故障。

4.4 門控器內芯片及各電子元器件的診斷

診斷方法是將故障門控器、正常門控器分別和信號轉接控制箱、電機總成相連，打開示波器，接通電源和開關門信號，按動信號轉接控制箱上“服務按鈕”，根據故障現象和門控器電氣原理圖，將正常門控器和故障門控器進行同點波形比較，查找異常點，從而診斷出故障芯片或元件。取下故障件，并換上新件，再次進行測試，如正常，則故障診斷及處理完成。

5 門控器檢修實例

自門控器檢修平臺成功搭建以來，已穩定運行約6個月，通過該平臺，已維修多起門控器總成故障，大大提高了維修能力，節約了維修費用，現通過2個實例進行說明。

實例1：司機報某列1車3門DDU顯粉，但跟車人員上車查看該門正常，而1車7門卻報DEF（門位置編碼器故障），列車在回庫過程中，1車車門不斷出現各類故障報警。

列車回庫后，對故障現象和原因進行初步分析，判斷應是1車3門門控器通訊故障。將該門控器接入門控器檢測平臺，示波器檢測線分別接在CANOPEN接口CAN-、CAN+端，同時接通電源1、2，啟動門控器循環開關門信號，持續觀察故障門控器和對比門控器的波形，圖2為正常波形。大約兩小時后，發現故障門控器波形瞬時中斷，幾分鐘后波形再次中斷，隨著測試時間延長，波形中斷頻率越來越高，但此時，對比門控器波形一直正常。由此判斷，故障門控器CANOPEN通訊回路故障。通過電原理圖進行分析，進一步查找，發現CAN控制器上芯片U1 VP251輸出波形異常，判斷該芯片損壞，更換同類型芯片后，經過連續4h測試均正常，上車測試正常，成功修復該門控器。圖2、圖3分別是VP251⑥、⑦腳輸出的正常與異常波形。

圖2 正常CANOPEN通訊輸出波形

圖3 異常CANOPEN通訊輸出波形

實例2：某列5車6門集控和單門手動開關門均無動作，DDU該門一致顯示綠色，狀態無變化。

將該門控器置于檢修平臺和信號轉接箱相聯，按下“服務按鈕”，故障門控器無動作，用示波器測量對比門控器和故障門控器上CPU ATMEGA 128A（42）腳，即“服務按鈕”輸入CPU信號，同點信號波形一致，說明開關門輸入信號正確，判斷故障應在電機驅動回路。查看電原理圖，發現CPU輸出的調制信號經計算電路計算后通過光耦輸入到前置驅動芯片IC16、IC17后，驅動功率MOS管。示波器觀察IC16、IC17無輸入輸出電壓波形，測量其（3）腳，示波器無Vcc電壓顯示，進一步測量發現Po1 WTG335-2電壓模塊，無12VDC輸出，判斷該模塊損壞，更換該模塊后正常。

6 結語

成都地鐵1號線大部分電客車已運行5年多，各部件逐漸超出質保期，各電氣系統的故障判斷和維修日益增多，為提高檢修能力、縮短檢修時間、減小故障率，建立適合本公司的檢修平臺成為當務之急。門控器檢修平臺是一個仿真的集成式桌面平臺，不但可以對車門機械故障和電氣故障進行識別，判斷鎖閉、緊急解鎖、隔離、編碼器等輸入信號的故障，判斷確認開關門電機、開關門指示燈、隔離指示燈、蜂鳴器等輸出信號的好壞，還能判斷門控器自身的故障，確認故障點，進行門控器的芯片級維修。通過該平臺，已確認和維修多起車門及門控器故障，為公司節省了研發、制作及采購經費，提高了車門檢修的保障能力。

Design of Chengdu Metro Line 1 Door Controller Maintenance Platform And Used

ZHANG Liming
(Chengdu Metro Operation Co., Ltd.,Chengdu 610081)

Door controller maintenance platform is based on the signal switching control box as the core, the oscilloscope as the main means of detection, the door controller unit as a reference ,the main function is to detect, repair, test of door controller. The platform integrated the open or close control si gnal of t he door and the driving load , bas ed on the working principle of the door, the complex system is simplified, and the control s ystem is made into desktop. Through the contrast test, the reason of the f ault is quickly found out, and the chip level maintenance of the controller is realized.

door controller, s ignal s witching control box,detection, chip level maintenance