APM线列车车门与屏蔽门无法联动关闭故障原因分析

2016-06-27廖国恬

轨道交通装备与技术 2016年4期

关键词：屏蔽门关门车门

廖国恬

(广州地铁集团有限公司运营事业总部APM部广州广东 510380)

APM线列车车门与屏蔽门无法联动关闭故障原因分析

廖国恬

(广州地铁集团有限公司运营事业总部APM部广州广东 510380)

结合车门与屏蔽门联动关闭失败的故障案例及车门与屏蔽门联动关闭时信号的收、发过程，对故障原因进行分析，提出了整改和预防措施。

车门关闭；屏蔽门主电源；联动关闭

广州地铁珠江新城核心区旅客自动输送系统APM线(Automated people mover)采用美国庞巴迪 CX-100电客车实现无人驾驶模式。每辆车单侧有4对客室车门(2节动车连挂，每车单侧2对车门)，每个车站站台上、下行侧各设有3对屏蔽门，列车站内分为前泊位停车和后泊位停车2种。列车车门打开主要有4种方式：(1)ATO自动打开；(2)由每个手动控制器上的开门按钮打开；(3)由乘客开门按钮打开；(4)防夹功能启动而打开(非正常开门模式，ATC自动触发)。APM线自2010年开通以来发生多起车门与屏蔽门无法联动关闭的故障，为此对列车车门关闭工作原理、信号接收/发送原理及车门、屏蔽门联动关闭的工作原理进行研究分析。

1 车门与屏蔽门联动开关简介

《地铁设计规范》对车门、屏蔽门之间的信号接口有以下要求：(1)运营要求：信号系统应能控制站台屏蔽门与列车车门的开、关按预定顺序动作；(2)安全需要：ATP(列车自动保护)系统应为列车车门、站台屏蔽门的关闭提供安全监控信息，以防止行车安全、乘客生命及财产安全受影响[1]。

列车进入预定站台并开始通过车-地通讯门通道发送数据时，门接收器和驱动器探测到该载波信号(只有在车门对准屏蔽门时轨道接收器才能探测到载波信号)，对应的主电源继电器得电，则该站台所有屏蔽门的主电源信号被激活。

列车到站后，满足正确停靠在站内、列车零速、常用制动启用以及牵引系统停止这4个条件时，ATP给列车开门指令，并将4字节的二进制开门代码以FSK/PSK(频移键控/相移键控，该信号格式用于把门控代码传送到车站门控子系统)形式发送给轨旁ATC，轨旁ATC会将“RATP(区域ATP)零速限制”信号发送给门控柜，列车信号被解码，门控柜主PLC(可编程逻辑控制器)请求对应车站屏蔽门打开。屏蔽门完全打开后，主PLC开始激活停车计时器，当到达正确停站屏蔽门及车门打开的时间时，RATO(区域ATO)发送1个关门指令给MDR(移动数据无线电)和BDR(基站数据无线电)，此时车载ATC在请求列车关门的同时将关门信号发送给轨旁ATC，门控柜主PLC会撤销开门指令，继而车门与屏蔽门关闭，列车离站运行。

2 故障现象

列车在车门与屏蔽门无法联动关闭时，中控屏幕会出现“门循环过多”、“车门无法关闭”或“车门与屏蔽门无法联动关闭”等报警信息。此时中央远程控制对列车分别操作关门/门循环/重置列车指令均无效，直接影响列车的正线运营。

此外，列车应用的CITYFLO650信号系统中，列车的位置信息是由车载ATC提供的，如果车载ATC认为车门和屏蔽门没有按预定的间隔对准，就不会下达关门指令。车载ATC所允许的车门和屏蔽门的最大偏差等于1块门板的宽度，偏差大于此值将使车辆到轨旁天线的FSK/PSK载波信号无法使用，直接导致车门与屏蔽门无法联动。

3 故障分析及整改

根据APM线列车车门与站台屏蔽门联动关闭原理，列车停站后车门与轨旁ATC通过列车接收/发送天线、轨旁接收/发送天线实现通信，轨旁ATO停站倒计时结束后将关门指令发送到车上。RATO通过RATP将关门指令发送到BDR上，BDR通过光电转换单元发送到泄漏电缆，车载MDR接收“车门关闭”请求并把4位二进制“关门”代码发送到轨旁ATC，轨旁ATC解码后通过远程PLC撤除屏蔽门控制器的开门指令，开门指令消失后驱动屏蔽门与车门联动关闭，只要1对车门与屏蔽门门页联动关闭便可确认列车当时的泊位已接收到关门指令。

分析认为车门与屏蔽门无法关闭主要原因为车门关闭、锁闭故障或屏蔽门主电源不稳定。

3.1 车门关闭、锁闭故障分析

列车到站后，停车计时器计算预设停站时间已达到， RATO通过BDR和MDR向车辆ATC 系统发出1个关门指令。36 V激活电机用的电源从针脚10流入(见图1)，限位开关LS4闭合，由D向C流动，车门即将关闭时，开关LS4断开，电路中插入关门力可调电阻。关门速度可调电阻器(20 Ω，100 W)一直与电路相连，但只在关门模式下有作用。车门即将关闭时限位开关LS1断开以切断电机电流。

图1 列车关门电路

在列车关门的过程中，当门关闭遇到障碍物时，会导致限位开关触点LS5与敏感边缘压力波开关SE(见图2)串联的电路闭合。压力波开关(见图3)与车门门页气室相连，门关闭遇到障碍物门页气室被挤压时，气室压力发生改变，传递给车辆微控制器1个信号，压力波动开关检测到后将车门敏感气信号发送到XA5板(即数字输入板)，再由XA5板将信息发送到ATP CPU组件。在车门关闭周期内如果1扇车门面板关闭受阻，车上该侧所有车门面板将重新开启一段时间然后再重新关闭，直至有“车门关好”信号发出。而在车门面板接近全部关闭时限位开关LS5会断开，从而使边缘感应功能无效，取消防夹功能，这样使得车门关闭时，列车无法通过感应边缘打开车门。

图3 压力波开关

图2 敏感边缘压力开关电路

车门关闭过程中，由于关门力可调电阻阻值不恰当，导致电路中电流值过大，关门力过大，门关闭时2个门页的敏感边缘会相互撞击，并挤压各自敏感边缘的气室，车门便会发出1个“门阻塞”信号，列车启动门循环开关而导致车门与屏蔽门的联动关闭失败。

此外，在正线运营过程中，车门与屏蔽门联动关闭时，车门完全关闭但并非完全锁闭而导致车门、屏蔽门联动关闭失败的故障也有记录。

LS6行程开关负责检测车门是否关闭，并送出相应关闭信号。发生故障后列车报“无法关门”故障，并且ATO无法动车，必须清客退出服务。门位置感应组件(带有常闭及常开触点的限位开关LS6)安装在每扇门板关闭位置的开门滑槽上方，当所有车门顶部的LS6(NC)变为常开时，手动显示器的“All door is closed”亮起，并将“所有车门关闭”信号发送给XA4数字输入板。

故障列车回库检查后发现LS6由于机械原因导致零部件损坏，如图4所示。

图4 LS6故障件

3.2 屏蔽门主电源不稳定故障分析

列车进站前，由RATO通过区域基站数据无线电(BDR)发送“开门”请求到MDR。列车到站对标停稳，车载门发送天线开始与轨旁天线盒进行通信。

当满足以下3个条件后将锁定车门与屏蔽门，并启动列车门主电源：(1)列车速度为零，说明已经静止；(2)轨旁ATC天线与车载ATC天线对齐；(3)牵引切除，常规制动大于345 kPa。列车移动已被禁止。

VATC启动车载主电源的同时将4字节门控制代码发送到门控柜，由门控柜驱动屏蔽门主电源继电器(K1)，主电源继电器吸合，屏蔽门主电源回路导通。

4字节二进制代码的“开门请求”到达轨旁天线盒，经过1个多插头隔离变压器发送到门控柜接收/驱动板块即XA13/15(见图5)。当接收/驱动板块检测到该4字节代码，板块将输出安全致关直流电压到相应车站和泊位的主电源继电器线圈，从而驱动该主电源继电器相关节点。主电源继电器得电后将驱动车站门控制器相关电路。

图5 列车到站发送指令

根据APM线开通以来的故障记录，屏蔽门主电源不稳定会直接导致2种后果：(1)列车进站，屏蔽门无主电源，车门与屏蔽门无法联动打开；(2)列车进站，屏蔽门主电源不稳定，车门与屏蔽门延迟开启或提前关闭。现就导致屏蔽门主电源回路发生故障的可能原因进行分析。

接收/发送天线故障导致FSK 码无法正常发出。工作原理：车载门接收/发送天线或轨旁接收/发送天线故障将导致列车进站后无法与轨旁ATC通信，在天线对标停稳后列车无法发送FSK码到门控柜,将直接导致门主电源无法开启。原因分析：针对所发生的主电源不稳定故障，在故障频繁时期检测门控柜门接收/驱动板中的C3、C4线路，有接收不到4位FSK码的现象发生，说明车载VATC无法正常通过接收/发送天线将FSK码发送到门控柜为偶发现象，故障原因则为车载天线或轨旁天线出现问题。

门控柜门接收/驱动板无输出导致主电源继电器不吸合。工作原理：到站对标停稳后列车将4位FSK码通过轨旁天线传送到门控柜，经门控柜门接收/驱动板处理后输出24 V电源驱动主电源继电器，如图6所示。原因分析：(1)检查主电源继电器，发现触点良好，通电后主电源继电器正常吸合，触点正常接通；(2)检查门控柜XA13/15(接收/驱动板)输出，发现无驱动电源输出，导致主电源继电器不吸合。通过多次测量，发现门控柜XA13/15输出不稳定，无驱动电源输入导致主电源继电器不吸合，从而使屏蔽门主电源回路无法导通。