電動塞拉門控制系統(tǒng)故障分析與診斷方法初探

郭顯鵬

（南京康尼機(jī)電股份有限公司，南京 210013）

由于塞拉門產(chǎn)品具有較高的安全舒適性，其已經(jīng)在城市公交客車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，包括地鐵、有軌電車、公路車輛、城市公交等。目前，國內(nèi)的塞拉門市場剛剛起步，隨著新能源公交車的快速發(fā)展，現(xiàn)有公交車輛內(nèi)、外擺門已無法滿足人們對商用車安全性、舒適性和運(yùn)營可靠性的要求，導(dǎo)致出現(xiàn)控制故障。因此，需要運(yùn)用合理的診斷方法，解決電動塞拉門的故障。

1 電動塞拉門控制系統(tǒng)的重要性

電動塞拉門控制系統(tǒng)是通過控制系統(tǒng)來操作車輛塞拉門的一種成熟技術(shù)，能夠應(yīng)用在多種不同車輛的電動單、雙開塞拉門產(chǎn)品中。這可以說是公交車門技術(shù)的一次升級，塞拉門控制能夠更好地解決乘客迅速逃生撤離的問題。

電動塞拉門控制系統(tǒng)主要具有如下特點(diǎn)：一是安全可靠高，依靠雙重鎖閉技術(shù)，能夠在塞拉門連接件失效狀態(tài)下，可保持車門鎖閉。車門向外塞拉，發(fā)生事故時，可快速疏散乘客；依托智能防夾技術(shù)，能夠檢測出最小檢測障礙物寬度為10mm。二是門機(jī)構(gòu)系統(tǒng)集成化，零部件少，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠性高，采用軌道RAMS技術(shù)進(jìn)行可靠性分析，并試驗(yàn)驗(yàn)證。門控器通過EMC、環(huán)境等多項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證，安全可靠。三是可維護(hù)性高。電動塞拉門控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，零部件集成裝配，方便管理；易損易耗件預(yù)留維護(hù)空間，更換方便，維護(hù)成本低。四是適應(yīng)性強(qiáng)。系統(tǒng)的控制器能夠防水、防塵，配備系統(tǒng)的冗余接口具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。

2 電動塞拉門系統(tǒng)的故障分析

電動塞拉門的控制系統(tǒng)主要由電子元件、電磁元件、集成電路等構(gòu)成，除了使用無位置傳感器來優(yōu)化系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)的其他部件仍舊能夠產(chǎn)生運(yùn)行影響，導(dǎo)致的故障也各不相同。通過分析控制系統(tǒng)的直流電機(jī)和工作波頻，人們可以控制系統(tǒng)故障，可以將其作為系統(tǒng)故障檢測的依據(jù)。

2.1 電機(jī)故障

電機(jī)故障的表現(xiàn)方式主要是機(jī)械振動和機(jī)械過熱，產(chǎn)生這樣故障的原因是電機(jī)繞組故障，繞組故障主要分為短路和開路故障兩種。由于電機(jī)的軸承出現(xiàn)潤滑油枯竭，軸承的摩擦力就會產(chǎn)生摩擦距離不平衡現(xiàn)象，發(fā)生電機(jī)振動。電機(jī)繞組中的任意一相出現(xiàn)短路現(xiàn)象，該相的電流不平衡和繞組過熱會導(dǎo)致短路故障，最后形成對地短路的后果。但繞組發(fā)生短路后，電機(jī)的直流母線會產(chǎn)生一定的變化，通過分析頻段，如果電機(jī)的繞組存在一相開路，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，也就無法啟動。

2.2 三相橋故障

三相逆變橋是由六個同等功率大小的開關(guān)元件組成，產(chǎn)生的主要故障是快關(guān)短路故障。當(dāng)三相開關(guān)逆變器發(fā)生短路故障時，保護(hù)電路就會立刻控制信號，停止電路工作。如果開關(guān)器發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)的電機(jī)處于缺項(xiàng)狀態(tài)，導(dǎo)致直線母線電流出現(xiàn)不正常狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)錯誤運(yùn)行[1]。

2.3 控制電路故障

控制電路一般都會采用DSP（處理器），它產(chǎn)生的故障主要分為兩種，即軟件故障和硬件故障。軟件故障指的是數(shù)據(jù)處理過程中，控制電路出現(xiàn)差錯，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不可復(fù)故障；硬件故障指的是列控系統(tǒng)和通信總線，當(dāng)控制電路和通信總線出現(xiàn)故障時，電路會無法接收到控制信號，影響輸出。同時，當(dāng)控制電路和三相逆變器發(fā)生輸出故障時，會對電路的輸出產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)控制信號呈現(xiàn)高電平輸出后，相對應(yīng)的快關(guān)元件會形成短路故障。

3 電動塞拉門系統(tǒng)的故障診斷方法

現(xiàn)代化智能列車，都有控制系統(tǒng)和貫穿組全身的控制元件。在組運(yùn)行和檢修過程中，列車控制網(wǎng)絡(luò)分散在各節(jié)車廂，組成列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)對整個列車各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)及發(fā)生的故障進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

（1）控制系統(tǒng)實(shí)時控制并診斷各系統(tǒng)功能，對整列組的高壓牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、塞拉門系統(tǒng)等進(jìn)行全方位監(jiān)測。當(dāng)以上某個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制系統(tǒng)會將故障進(jìn)行記錄存儲；對于影響組運(yùn)行的故障，控制系統(tǒng)直接輸出控制指令，使組降速或停車；發(fā)生不影響安全的故障時，控制系統(tǒng)提示隨車機(jī)械師進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。組回庫后，由地面維修技術(shù)人員用計算機(jī)對控制系統(tǒng)內(nèi)存儲的故障信息進(jìn)行下載。技術(shù)人員使用專業(yè)軟件對下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)分析查找故障原因，指導(dǎo)機(jī)械師對組進(jìn)行有針對性的檢修。

（2）在數(shù)據(jù)下載過程中，技術(shù)人員需要打開司機(jī)室內(nèi)的相關(guān)設(shè)備艙門，然后將調(diào)試電纜連接計算機(jī)與組的中央控制單元，使用專業(yè)軟件進(jìn)行相關(guān)操作。數(shù)據(jù)分析的主要項(xiàng)目有：查看車輛當(dāng)前狀況數(shù)據(jù)、查看歷史數(shù)據(jù)、查看協(xié)議數(shù)據(jù)、查看環(huán)境數(shù)據(jù)、中央控制單元轉(zhuǎn)換、組某項(xiàng)功能的測試以及中央控制系統(tǒng)的軟件復(fù)位等。

（3）通過對數(shù)據(jù)下載分析，可以消除組“閃報”故障。所謂“閃報”故障，就是故障可能發(fā)生1s或幾秒后系統(tǒng)就自動恢復(fù)，但是會在歷史故障數(shù)據(jù)中留下故障記錄，通常此類故障可能是誤報警引起的，但也不排除是真實(shí)故障的可能。技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，首先要辨明故障的真假。造成故障假象的原因很多，可能是檢測線路故障、檢測傳感器故障、檢測軟件系統(tǒng)缺陷以及突發(fā)電磁干擾等原因引起的。通過對下載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，人們可以快速、準(zhǔn)確地判斷這些問題，對真正發(fā)生的故障可以準(zhǔn)確判斷出具體故障點(diǎn)，提示技術(shù)人員對相關(guān)線路、繼電器、傳感器進(jìn)行檢查或檢修，對軟件系統(tǒng)本身存在的缺陷進(jìn)行升級補(bǔ)充等。

（4）通過分析數(shù)據(jù)還可以對控制系統(tǒng)的一些故障進(jìn)行提前防范。以京津城際鐵路使用的CRH3 C型組為例，該型組電動塞拉門控制系統(tǒng)故障有一些預(yù)防性的故障代碼。當(dāng)列車的某一運(yùn)行參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)門限值時，“控制系統(tǒng)”會進(jìn)行預(yù)報警。但這類代碼不在組運(yùn)行中的司機(jī)室或監(jiān)控室屏幕上顯示，只有通過數(shù)據(jù)下載分析才能提前發(fā)現(xiàn)。例如，針對輪徑值超差和轉(zhuǎn)向架橫向加速度預(yù)報警等問題，技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)下載分析，可以提前對相關(guān)預(yù)報警的輪對進(jìn)行人工數(shù)據(jù)復(fù)核，及時組織人員鏇修處理存在的問題。除此之外，通過數(shù)據(jù)下載分析，技術(shù)人員還可以準(zhǔn)確判斷人為操作或誤操作對列車的影響，清楚地掌握乘務(wù)人員的每一項(xiàng)具體操作，具體到何時、某節(jié)車廂等，能夠有效規(guī)范人員的操作流程[2]。

4 結(jié)論

診斷檢測電動塞拉門控制系統(tǒng)故障，能夠提升車輛安全運(yùn)行的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員使用專業(yè)軟件對下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)分析查找故障原因，指導(dǎo)機(jī)械師對組進(jìn)行有針對性的檢修。同時，技術(shù)人員對軟件系統(tǒng)本身存在的缺陷進(jìn)行升級，可以快速、準(zhǔn)確地判斷這些問題，對真正發(fā)生的故障可以準(zhǔn)確判斷出具體故障點(diǎn)。因此，通過利用多種診斷手段，人們能夠有效地解決電動塞拉門控制系統(tǒng)故障。