城軌車門系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷分析

劉宇博

摘 要：近年來(lái)，城市軌道列車發(fā)展速度加快，軌道列車中車門系統(tǒng)是其重要組成部分之一，其工作狀態(tài)與列車的安全息息相關(guān)，文章介紹了列車車門的結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)的車門故障，對(duì)故障產(chǎn)生的原因做了簡(jiǎn)要分析，并且針對(duì)這些故障簡(jiǎn)述了包括決策樹、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)3種故障診斷方法。

關(guān)鍵詞：車門系統(tǒng) 決策樹 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 故障診斷

中圖分類號(hào)：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0083-02

現(xiàn)在社會(huì)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展格局，城鎮(zhèn)化發(fā)展速度加快，城市人口數(shù)目增加，城市交通工具也發(fā)展加快，尤其是軌道列車。軌道列車是一種速度快、容量大的交通工具，其最大運(yùn)行范圍可以貫穿中國(guó)。在城市中，軌道列車現(xiàn)在成為人們出行的首選交通工具，其發(fā)展情況與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況成正比，并且軌道列車對(duì)于緩解城市交通擁堵和污染問(wèn)題有較大的幫助，為市民出行提供了很大的便利?，F(xiàn)在人們對(duì)于軌道列車的要求越來(lái)越高，促使軌道列車的功能和組成結(jié)構(gòu)逐漸完善。軌道列車結(jié)構(gòu)中，作為重要組成部分的車門系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行安全性影響較大。車門系統(tǒng)出現(xiàn)故障的種類較多，因此如何診斷車門故障對(duì)于提高列車運(yùn)行效率有重要的意義。

1 車門系統(tǒng)

現(xiàn)如今的車門系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同可以分為氣動(dòng)式車門和電動(dòng)式車門兩大類，根據(jù)車門系統(tǒng)安裝的位置不同，又可以將車門系統(tǒng)分為內(nèi)藏門、塞拉門和外掛門3種。具體來(lái)講，氣動(dòng)式車門使用氣缸提供動(dòng)力，電動(dòng)式車門使用直流或交流電源提供驅(qū)動(dòng)力；內(nèi)藏門可以使用氣缸系統(tǒng)，還可以使用電動(dòng)系統(tǒng)，其葉門內(nèi)藏在軌道列車外側(cè)墻和內(nèi)部裝飾板之間；塞拉門主要使用電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，葉門在關(guān)閉時(shí)與列車在側(cè)墻處于同一平面上，打開(kāi)時(shí)緊貼在側(cè)墻；外掛門使用螺母機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其位于外側(cè)墻的內(nèi)側(cè)面，葉門連接有車門懸掛系統(tǒng)，位于車體側(cè)墻的外面。

2 車門故障及產(chǎn)生原因分析

城市軌道列車運(yùn)行的距離較短，并且經(jīng)過(guò)的站臺(tái)數(shù)目多，車門不停地開(kāi)關(guān)，容易使列車車門的控制機(jī)械元件磨損，出現(xiàn)故障的頻率大大提高，其故障程度由車門開(kāi)、關(guān)門遲鈍，列車站臺(tái)停留時(shí)間延長(zhǎng)，到車門不能正常打開(kāi)，困住乘客，危害市民人身安全依次遞增。從近些年軌道列車車門出現(xiàn)問(wèn)題的情況來(lái)看，可以將問(wèn)題分為兩類：一類是電器故障，主要出現(xiàn)在電子門控單元、電源、車門制動(dòng)器、車門電機(jī)、門外部指示燈、繼電器等位置，影響車門開(kāi)關(guān)，例如，廣州地鐵3號(hào)線列車因?yàn)槭艿酵饨缧盘?hào)的干擾，使得車門開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)接收信息不及時(shí)，延緩車門開(kāi)關(guān)時(shí)間，并且關(guān)門引起信號(hào)傳輸中斷，電流瞬時(shí)增大，電機(jī)控制中斷，影響列車運(yùn)行；此外，列車經(jīng)常進(jìn)行清洗，對(duì)于車體外部的清洗一般是使用高壓水槍沖擊污垢，但是因?yàn)檐囬T外部指示燈安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，使得在清洗過(guò)程中難免會(huì)浸入水漬，損壞指示燈，造成輕度損壞，加上門控繼電器長(zhǎng)期使用使得觸點(diǎn)之間的接觸電阻增大，影響通電時(shí)電流傳輸，提高繼電器故障出現(xiàn)頻率，降低車門控制的有效性和列車運(yùn)行安全性。另一類就是機(jī)械故障，其主要是由車門部件擠壓變形、尺寸不合適等硬件條件不合理引起的，并且車門不停開(kāi)關(guān)會(huì)加速機(jī)械故障出現(xiàn)頻率。不可忽視的是在節(jié)假日等客流量高峰時(shí)期，人們上車擠擠攘攘，很多人擠在車門位置，容易使列車門變形，降低工作效率，還有車門因?yàn)槭艿礁鞣N各樣信號(hào)干擾，影響設(shè)備車門開(kāi)關(guān)位置。

3 故障診斷方法

城市軌道列車在運(yùn)行中會(huì)因?yàn)楦鞣N因素而出現(xiàn)故障，當(dāng)列車出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)有不同的信息反饋到主機(jī)，當(dāng)車門系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)人員通過(guò)搜索、分析和采用合適的診斷方法確定車門系統(tǒng)異常運(yùn)行的原因。現(xiàn)在技術(shù)人員通過(guò)實(shí)際操作和研究，已經(jīng)獲得多種車門系統(tǒng)故障診斷方法，該文將簡(jiǎn)要分析包括決策樹診斷方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷方法在內(nèi)的3種車門系統(tǒng)故障診斷方法。

3.1 決策樹診斷方法

決策樹故障診斷方法是一種采用畫樹狀圖的方式將故障根據(jù)對(duì)象特征不同進(jìn)行分類，或者以故障的屬性作為節(jié)點(diǎn)繪制決策集合圖，這些決策是利用信息論原理對(duì)故障對(duì)象進(jìn)行分析和回歸產(chǎn)生的。具體操作是首先收集某一地區(qū)軌道列車運(yùn)行故障歷史，其次是采用決策樹算法和粗糙理論結(jié)合將車門系統(tǒng)故障表進(jìn)行簡(jiǎn)化，并對(duì)相應(yīng)的故障進(jìn)行分析，按照嚴(yán)重程度進(jìn)行分類，通過(guò)實(shí)踐探索確定每類故障現(xiàn)在最優(yōu)的解決方案，最終繪制決策樹，并且故障決策樹法還可以對(duì)車門系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，因此將故障決策樹法運(yùn)用到車門系統(tǒng)故障診斷能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有條理地分析，便于技術(shù)人員使用。

3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由神經(jīng)元相互連接而構(gòu)成的高度并行的非線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)、組織信息、處理信息、拓展思考且容錯(cuò)性強(qiáng)，該系統(tǒng)經(jīng)常用于預(yù)測(cè)控制、模式識(shí)別、非線性逼近等領(lǐng)域。該系統(tǒng)不需要對(duì)其進(jìn)行特別嚴(yán)厲且死板的訓(xùn)練，將該系統(tǒng)使用于車門系統(tǒng)故障診斷時(shí)，先要將以往典型故障事件輸入該系統(tǒng)或者以此訓(xùn)練該系統(tǒng)的靈敏度，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)定車門開(kāi)關(guān)過(guò)程中位移軌跡和速度曲線，制作對(duì)應(yīng)的模型，不斷模擬各種故障出現(xiàn)時(shí)的情況，記錄數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)能夠在實(shí)際操作中快速診斷故障。

3.3 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷方法

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種圖形化概率模型，可以使用故障中出現(xiàn)的各種定量信息和定性信息，還能夠?qū)⒐收铣霈F(xiàn)前信息與故障信息結(jié)合起來(lái)使用，現(xiàn)有的信息不完整對(duì)故障診斷的影響不大，能較為準(zhǔn)確地分析故障出現(xiàn)概率。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)主要用于系統(tǒng)復(fù)雜、故障原因眾多的分析，該方法能夠從眾多信息中選取有用信息支持其故障發(fā)生概率分析。在車門故障分析過(guò)程中，先要將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用故障樹將信息進(jìn)行分類和歸納，形成各種子系統(tǒng)，其中包括故障、故障起因、故障決策等，將這些子系統(tǒng)輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，即可使該系統(tǒng)用于車門故障診斷。

4 結(jié)語(yǔ)

車門系統(tǒng)的安全性對(duì)于軌道列車安全運(yùn)行有著重要的影響，該文筆者把車門系統(tǒng)故障分為電器故障和機(jī)械故障兩類進(jìn)行介紹，并分析了故障出現(xiàn)的原因，和提出故障樹診斷方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷方法3種故障診斷方法，為列車車門故障診斷提供了方法依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱士友，胡文偉.廣州地鐵車輛車門結(jié)構(gòu)，控制原理及改進(jìn)意見(jiàn)[J].鐵道車輛，2008，38（21）：60-62.

[2] 彭勝錄.CRH5型動(dòng)車組車門常見(jiàn)故障分析[J].鐵道機(jī)車車輛，2011，31（3）：86-89.

[3] 王建兵，朱小娟，浦漢亮.上海地鐵車輛客室車門故障原因及整改措施[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2006，29（1）：46-48.

[4] 周俊龍，王建兵.上誨地鐵車輛客室車門可靠性和安全性技術(shù)研究[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2006，29（4）：7-10.