地鐵車門故障分析中逆向FTF法的應用研究

張寧

摘 要：近年來，因地鐵車門存在質量問題而導致交通事故頻發(fā)，這給地鐵運營公司和車門設計單位敲響了警鐘，因此，對地鐵車門進行故障分析勢在必行。在對故障模式危害性分析和故障樹分析進行整合的基礎上，運用逆向FTF技術對地鐵車門的有效性進行了分析，最終確定了故障因素，以期為相關單位提供參考和借鑒。

關鍵詞：地鐵車門；FTF；FMECA；FTA

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.158

1 研究背景

地鐵車門系統(tǒng)是地鐵運行中最重要的因素之一，一旦發(fā)生故障，則會對乘客的生命安全造成威脅。因此，采用科學的方法找到車門系統(tǒng)存在的故障是保證其安全的基礎。一些學者利用故障樹分析法對汽車制動系統(tǒng)、液壓挖掘機回轉系統(tǒng)進行了分析，也有學者運用FMECA（故障模式影響及危害性分析法）對雙密封車門系統(tǒng)進行了危害性分析。運用這些方法成功地找到了故障位置。但故障樹分析法難以被人理解，且采用FMECA時常出現(xiàn)遺漏。因此，在對較為復雜的故障進行分析時，可將FTA與FMECA結合，進而形成逆向FTF分析法，該方法具有一定的實用性。

2 地鐵車門簡介

地鐵車門系統(tǒng)包括懸掛導向機構、驅動裝置、左右門葉、緊急解鎖裝置、緊急入口裝置、密封型材的機械部件、電子門控單元EDCU、電氣連接、開關等。該系統(tǒng)的運行原理為：當需要開啟車門時，列車司機按下按鈕，傳達信號至EDCU，門葉開始運動。電動機通過連接系統(tǒng)帶動導向機構運行，門扇在導向機構的作用下向外擺動，導向系統(tǒng)控制門扇直線平移，攜門架沿著長導柱自由滑動，從而使門扇完全打開。

3 地鐵車門逆向FTF分析

在實際運行過程中，乘客上、下車時地鐵車門偶爾會在開啟的過程中突然關閉，進而對乘客的安全造成了威脅。因此，在設計地鐵車門系統(tǒng)時，設計師應考慮安全因素，以免造成人員傷亡。檢修人員應積極排除車門故障，并分析故障原因。由于車門系統(tǒng)的結構復雜，一般情況下難以找到故障位置，因此，可采用FTF分析法分析。比如，將地鐵車門自動開關視為關門故障的頂事件，以此找出可能導致頂事件發(fā)生的所有底事件；列出所有底事件后，可結合歷史故障及其數據對底事件進行FMECA分析，并比較其危害性。

3.1 FTA定性分析

故障樹分析法的目的是找出地鐵車門發(fā)生故障的所有原因，并分析故障模式，找到車門故障的潛在影響因素，從而提高故障查找效率，從根本上指導故障的修復，這具有非常重要的現(xiàn)實意義。為了順利找到故障位置，在應用故障樹分析法時，要列出所有可能含有潛在影響因素的故障，并保證分析的完整性，與故障樹分析無關的人為因素不可列入其中，且可忽略電路設計問題和通信設備問題，以免故障樹分析復雜化。因此，我們將地鐵車門自動開關門故障作為故障樹的頂事件，經過排查，得出了故障樹模型，并將其作為底事件。具體而言，底事件用β表示，β1～β13分別為電流傳感器故障、位置傳感器故障、絲桿潤滑不良、導柱潤滑不良、上導軌位置失調、定位消磨定位槽、牙輪過緊、開關繼電器故障、速度傳感器故障、開關按鈕故障、EDCU故障、關閉行程開關S1間隙過小、開關按鈕故障。

3.2 FMECA分析

FMECA分析包括FMEA和CA兩部分。通過FMEA分析能迅速確定故障發(fā)生的原因、故障的危害程度。故障等級類別和故障等級的定義如表1所示。

通過CA分析可了解各種故障的危害程度，且具有特定的計算公式：危害程度=產品故障率×故障模式頻數比×故障模式影響概率×產品的工作時間。故障模式頻數比是指產品的某一故障占所有故障的百分比，產品的故障率可通過計算得出，將產品在特定時間內的故障總次數除以這一特定時間，得出的就是平均時間內的故障率。故障模式影響概率是指當地鐵車門系統(tǒng)某部件發(fā)生故障時，能影響這一故障危害等級的條件概率，因此，可對地鐵塞拉門進行FMECA分析。當故障模式影響概率為100%時，表明該系統(tǒng)一定會發(fā)生故障；當故障模式影響概率為50%時，表明該系統(tǒng)有可能發(fā)生故障；當故障模式影響概率為10%時，表明發(fā)生故障的可能性很低；當故障模式影響概率為0%時，表明不會發(fā)生故障。對這些底事件進行FMECA分析后，可得出故障等級FMECA分析表和危害性矩形陣。此外，故障模式分布點與對角線的距離越遠，則故障危害越大。

4 結束語

采用FTF分析法分析地鐵車門系統(tǒng)后，可得出危害最大、發(fā)生概率最高的故障模式，分別為EDCU內部故障、導柱潤滑不良、壓輪過緊和絲桿潤滑不足。因此，應在檢修工作中重點檢查這些部位，從而提高檢修效率。

參考文獻

[1]夏軍，邢宗義，王曉浩.基于FTA的地鐵車門故障診斷研究[J].組合機床與自動化加工技術，2014（04）.

[2]夏軍，劉萍，任金寶.逆向FTF法在地鐵車門故障分析中的應用[J].機械設計與制造，2014（03）.

〔編輯：張思楠〕