沈陽地鐵九號線客室車門安全環線故障分析與優化

賈思晉 王涵 沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

一、選題背景

自沈陽地鐵九號線試運行之日以來，電客車發生多起車門安全環線斷開故障，即關閉客室車門后，TCMS 顯示所有車門狀態正常關閉，但安全環線斷開，列車牽引封鎖。

本文針對安全環線斷開故障，分析引起該故障的主要原因，并提出相應的優化方案，以達到降低故障率的目的。

二、九號線車門安全環線介紹

（一）單個門安全環線連接方式

單個車門內接入安全環線的五個行程開關包括：S1 鎖閉到位開關、S2 左關門到位開關、S3 右關門到位開關、S4 隔離開關、S5 緊急解鎖開關。在S1、S2、S3 行程開關被觸發，且沒有緊急解鎖的情況下，單個門門關好線才能導通。在單個車門故障時，通過操作隔離鎖，觸發 S4 行程開關，同樣可以使門關好線導通。

（二）車門安全環線控制原理

在牽引回路中，串接入門關好繼電器常開觸點。在列車各門之間，門關好線通過串聯方式連接，只有在所有車門關到位的情況下，門關好繼電器得電，列車才能發出牽引指令。門關好繼電器得電后，司機臺上的“客室門關好”指示燈亮起，從而傳遞門關好信息。

同時，九號線電客車在TCMS 顯示屏有單個車門安全環線狀態的顯示，目的是為了能夠及時定位導致門安全環線斷開的故障點。將單門安全回路的兩端分別連接到門控器，門控器通過兩個輸入線的電平信號來判斷單門安全線的狀態。

（三）影響車門安全環線的因素

結合安全環線的結構組成、控制原理等方面，分析影響安全環線故障的主要因素有以下幾個方面。

1.車門端子排接線

車門端子排組成的X99：22 和X99：17線為單門安全環線的輸入和輸出線，如出現虛接情況，則會導致車門安全環線斷路。

2.行程開關接線

客室車門各行程開關的觸點接線端子進行壓接后通過連接插頭實現硬線導通。因此行程開關的接線、接線端子壓接情況、連接插頭的緊固狀態均是保證安全環線正常接通的重要因素。

3.行程開關

沈陽地鐵九號線電客車客室車門的行程開關內部具有1 對常閉觸點和1 對為常開觸點。通過不同形式觸動行程開關的擺臂滾輪，從而觸發行程開關內部觸點，使其導通或斷開，實現安全環線的斷合。因此，行程開關也是影響該故障的重要因素之一。

三、故障原因分析

（一）故障現象

自九號線電客車試運行之日起，發生的安全環線斷開故障現象為：站臺關門作業完畢后，客室門全關閉指示燈不亮，TCMS 顯示車門全部關好狀態，但部分車門安全環線斷開，隨后在重新開關門之后故障消除。

通過查看故障發生時的ER 記錄，發現均存在某個車門有安全環線輸入反饋，但無安全環線輸出反饋，通過ER 能夠確定具體故障車門。

（二）故障原因分析

結合安全環線的影響因素，對故障車門情況進行排查并對九號線電客車車門進行全面普查。端子排接線及壓線工藝未發現異常，且行程開關接線未發現虛接或損壞現象。該故障發生具有偶發性，且故障消除后再發生的概率較低，分析該故障的原因為偶發性行程開關觸發不良。從各方面分析具體故障原因有如下兩個方面：

（1）行程開關安裝位置

行程開關安裝位置影響開關的觸發狀態，如果車門行程開關安裝間隙不符合標準，開關空行程較大，會導致車門關閉后行程開關觸點圓柱面沒有在開關碰片的正上方，或正線運行時由于車輛震動等原因使行程開關擺臂滾輪產生微小動作，行程開關觸點沒有完全觸發。因此，行程開關安裝位置不規范是導致車門安全環線斷開的原因之一。

（2）行程開關動作卡滯

行程開關外殼采用PBT 塑料材質，較軟并易變形，安裝要求極高。如果安裝工藝未能精準控制，極易因安裝調整不當使開關受應力變形，造成開關內部動作卡滯的現象。結合行程開關現場安裝工藝分析，開關殼體受壓變形導致芯體在動作時偶發性卡滯是造成安全環路斷開故障的原因之一。

四、安全環線優化方案

（一）調整行程開關安裝位置

為保證機構良好觸發行程開關，需對其安裝位置作出相應的規范。

（1）鎖閉行程開關

經調研，該型號開關的最佳觸發位置為到開關死點距離為1-1.4mm。因此當鎖鉤處于復位狀態時，開關滾輪與鎖鉤上平面間需要有1-1.4mm 的縫隙，這個間隙既能保證開關的靈活性，又能使得開關擺臂動作后內部觸點接觸較徹底。同時為了保證鎖鉤觸發行程開關時，鎖鉤已完全復位。確定行程開關滾輪左垂直面與鎖鉤左平面的最佳距離為4mm。

（2）門關到位行程開關

經調研，該型號行程開關的最佳觸發位置是滾輪擺臂擺到40-45 度的位置，極限觸發位置是擺到65 度的位置。經過計算，當門處于關閉狀態時，規定門到位開關死點到開關碰片頂面距離為7±1mm。

（二）減小開關受力變形

行程開關螺絲安裝預緊力過大導致其出現復位不靈活，從而造成故障。為防止該故障的發生，有2 種可行方法：

（1）設置行程開關安裝扭力值，從而避免出現安裝過緊的現象。因此設置九號線客室車門行程開關的安裝扭力值為1.3N·m，減少了行程開關故障。

（2）增加金屬墊圈，減小安裝螺絲對開關外殼的集中受力。從避免開關外殼受擠壓變形的角度出發，在鎖閉開關安裝孔處加裝金屬墊圈，起到保護安裝孔、增加安裝孔強度的作用，從而減小螺釘對開關殼體的擠壓力。

五、結論

本文針對九號線出現的客室車門安全環線斷開的故障，結合車門安全環線的設計原理，從行程開關安裝位置及安裝工藝等方面對導致該現象的故障原因進行分析，并提出相應的優化方案，具體情況如下：

（1）行程開關安裝位置不規范，導致開關觸發行程不足。明確了鎖閉行程開關和門到位行程開關的安裝標準。

（2）行程開關受應力變形是內部動作卡滯也是主要原因之一。設置行程開關安裝扭力值，同時增加金屬墊圈，減小安裝螺栓對開關外殼的集中受力。