淺談南京地鐵三號線司機室側(cè)門感應(yīng)開關(guān)設(shè)計優(yōu)化

谷圣仁

摘要：南京地鐵三號線連接著浦口、江寧、市中心等重要片區(qū)，是繼南京地鐵一號線之后又一條南北雙向客流的骨干線路，擔負市民過江重任，是南京市最為重要的地鐵運營路線之一。作為車輛檢修部門，必須盡最大可能保證上線列車的可靠性。本文主要介紹一種基于電路設(shè)計優(yōu)化，能夠很好解決原方案存在的故障問題，同時改動量小、改造成本低。

關(guān)鍵詞：南京地鐵;車輛檢修;電路設(shè)計;成本

1.項目實施背景分析

1.1司機室側(cè)門基本介紹

南京三號線電客車司機室的兩側(cè)都設(shè)一司機室側(cè)門，為手動塞拉式，門扇的運動是沿著上導軌作塞拉動作，下部由安裝在門上的下滑道和安裝在車體上的擺臂組件配合運動實現(xiàn)門扇與上導軌的同步。司機室側(cè)門從門的內(nèi)、外能夠鎖閉和打開，外側(cè)只能用門鎖鑰匙進行鎖閉。

1.2司機室側(cè)門兩級鎖閉檔位作用

司機室側(cè)門關(guān)到位處鎖閉位置設(shè)置兩級鎖閉檔位，側(cè)門在關(guān)閉過程中依次觸發(fā)一級鎖閉位置、二級鎖閉位置，兩道鎖都可以在外側(cè)用鑰匙同時打開。一級鎖閉功能用來起到司機室側(cè)門密封和鎖閉作用，鎖到位限位開關(guān)串入車門連鎖回路，開關(guān)未觸發(fā)到位將影響列車正常動車;二級鎖閉功能主要為進一步提升側(cè)門運用穩(wěn)定性，防止司機室側(cè)門鎖閉不到位或意外打開，起到保險作用，該限位開關(guān)不串入車門連鎖等控制回路，開關(guān)狀態(tài)只進行狀態(tài)監(jiān)測，不參與列車控制。

為了列車在運營時，乘務(wù)人員能夠及時觀察到司機室側(cè)門尤其是遠端司機室側(cè)門的狀態(tài)，保證列車不侵限界，這就需要該限位開關(guān)觸發(fā)準確性高。南京地鐵三號線采用干簧管作為司機室側(cè)門二級鎖閉位置的限位開關(guān)，將側(cè)門的狀態(tài)顯示在司機室人機界面上。但是在實際運用過程中，該限位開關(guān)故障率高發(fā)，影響乘務(wù)人員對側(cè)門狀態(tài)的判斷。

1.3干簧管工作特點

干簧管是一種磁敏的限位開關(guān)，作為干簧繼電器和接近開關(guān)的主要部件。主要由兩個軟磁性材料做成，金屬簧片觸點被封裝在真空或充有惰性氣體的玻璃管里，玻璃管內(nèi)留有常開或常閉觸點。利用磁電原理，有磁時閉合金屬簧片觸點，無磁時斷開金屬簧片觸點。干簧管實際運用中，對一般電氣或機械開關(guān)具有明顯的優(yōu)點，比如和一般電氣開關(guān)相比，工作可靠性較高，具有一定的抗負載沖擊能力;和一般機械開關(guān)相比，具有構(gòu)造簡單、體積小，易于安裝，開關(guān)動作速度靈敏以及工作壽命長等特點。但同時干簧管也存在明顯的缺點，由于體積小，金屬簧片觸點也是相對小，造成難以承受高電流或者高電壓。因為簧片過熱或失去彈性，使得靈敏性或者壽命顯著降低。

2.項目研究目標

南京三號線的司機室側(cè)門感應(yīng)開關(guān)在開通初期故障率頻發(fā)，更換了大量的開關(guān)，只是治標不治本。本課題研究主要解決了感應(yīng)開關(guān)高故障率，提高了車輛的可靠性。

南京三號線在開通初期，幾乎每天都會發(fā)生司機室側(cè)門打開，而人機界面卻顯示為關(guān)閉狀態(tài)的故障，初期懷疑為感應(yīng)開關(guān)質(zhì)量問題，但在更換大量開關(guān)后，故障仍未得到遏制，為了徹底解決此問題，做了如下調(diào)查研究。

3.主要技術(shù)途徑與指標

考慮到司機室側(cè)門感應(yīng)開關(guān)材料為干簧管，干簧管最顯著的缺點就是觸點小，難以承受高壓或大電流，且觀察從更換下的開關(guān)表明，有明顯的燒結(jié)跡象，猜測感應(yīng)開關(guān)失效可能是由于過流造成。

查閱南京三號線司機室側(cè)門感應(yīng)開關(guān)的技術(shù)規(guī)格為：觸點功率10W，切換電流小于0.5A。

接下來使用示波器測試南京三號線司機室側(cè)門測試啟動電流、電壓，測試結(jié)果，如圖所示：

按照上述方式分別測試了4 個門的數(shù)據(jù)，干簧管不導通時兩端電壓約為124V，觸發(fā)導通時的工作電流約為11mA，啟動電流最大為峰值達到3.3A（最小的有1.9A），大于50mA 的電流持續(xù)時間約4.5uS，遠大于技術(shù)規(guī)格規(guī)定的切換電流。

通過試驗驗證了猜測，過大的啟動電流造成了感應(yīng)開關(guān)過快的損壞，那現(xiàn)在采用何種方式可以有效的降低啟動電流。

我們知道，通過串聯(lián)電阻的方式，是降低通過電流最有效的方式，而且成本非常的有限，串入電阻后既要保障切換電流小于0.5A，又得滿足工作電流，可以使開關(guān)正常動作，通過計算選型，我們發(fā)現(xiàn)新選用的阻值為3000歐姆的電阻符合要求。

4.結(jié)論

先采用此方案在兩列車上進行安裝驗證，驗證兩個月后未發(fā)生故障，后南京三號線全部采用此方案進行整改，未再出現(xiàn)感應(yīng)開關(guān)故障。該方案整改范圍小，最大可能保證用車需要以及車輛穩(wěn)定性，同時改造成本低。