基于城軌車輛客室車門內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)探討

王景福

摘要：現(xiàn)如今，城市化進(jìn)程不斷的深入，人口快速增加，軌道列車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題有較大的幫助，為市民出行提供了很大的便利。現(xiàn)在人們對(duì)于軌道列車的要求越來越高，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。

關(guān)鍵詞：城軌車輛;客室車門內(nèi)部;網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

目前，城市軌道車輛主要為車輛速度小于80km/h的輕軌和地鐵、車輛速度在80km/h～120km/h的城軌客車以及車輛速度大于120km/h的城際客車。城市軌道車輛的客室車門系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)除極個(gè)別項(xiàng)目采用氣動(dòng)車門外，幾乎所有的項(xiàng)目都在使用電控電動(dòng)車門，包括內(nèi)藏移門、外掛移門、塞拉門和微動(dòng)塞拉門等。不同種類的城市軌道客車有自身的設(shè)計(jì)定位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)力需求和客戶要求，不同的客室車門系統(tǒng)有各自的性能與利弊，門與車如何匹配才能發(fā)揮最優(yōu)的性價(jià)比，值得深入研究。

一、客室車門系統(tǒng)性能分析

（一）機(jī)械強(qiáng)度

機(jī)械強(qiáng)度是車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性的重要指標(biāo)。車門設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)EN14752：2015《鐵路應(yīng)用車輛門系統(tǒng)》4.2.1中規(guī)定：“門應(yīng)承受旅客倚靠或絆倒到門扇時(shí)產(chǎn)生的力，不能引起任何非彈性變形或操作失常。初次載荷發(fā)生后的一些殘余變形是允許的?！蓖瑫r(shí)規(guī)定：“一個(gè)包括裝配玻璃的關(guān)閉和鎖緊的門應(yīng)能承受從車輛內(nèi)部施加到門扇上的一個(gè)推力。載荷應(yīng)通過分布施加在高度上一個(gè)200mm的帶狀區(qū)域內(nèi)的載荷來代表，位置在門檻上面L2=1300mmo此力的值應(yīng)為門在暴露的門內(nèi)表面寬度上每米長度1000N。”從上述條款中可以看出，前者只對(duì)強(qiáng)度做了定性描述，無具體限值參數(shù);后者規(guī)定了限值參數(shù)，但此標(biāo)準(zhǔn)限值只針對(duì)門系統(tǒng)自身，未考慮線路特殊因素。例如前面案例分析的首都機(jī)場(chǎng)線，24mm厚的門扇機(jī)械強(qiáng)度也滿足該標(biāo)準(zhǔn)，但在運(yùn)行時(shí)卻出現(xiàn)了問題。目前，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目都遠(yuǎn)高于此標(biāo)準(zhǔn)，上海浦東機(jī)場(chǎng)線要求“門扇高度中心位置200mm寬度范圍內(nèi)，施加垂直分布載荷3500N，持續(xù)作用5min，不允許有永久變形，加載方式按標(biāo)準(zhǔn)EN14752：2015執(zhí)行”。這個(gè)強(qiáng)度要求還是比較高的，設(shè)計(jì)者綜合考慮多方面因素，浦東機(jī)場(chǎng)線選用內(nèi)藏移門。

（二）杭擠壓性

其實(shí)內(nèi)藏移門、外掛移門、塞拉門和微動(dòng)塞拉門這4種客室門門扇均能夠滿足EN14752：2015中機(jī)械強(qiáng)度要求。在門扇機(jī)械強(qiáng)度方面，塞拉門門扇最強(qiáng)，但單純看機(jī)械強(qiáng)度數(shù)值并不全面，因?yàn)檐囬T系統(tǒng)是裝配體，還有一個(gè)重要參數(shù)就是抗擠壓性，結(jié)構(gòu)決定抗擠壓性。在門扇厚度大致相當(dāng)情況下，內(nèi)藏移門的抗擠壓性是最好的，對(duì)大客流線路適應(yīng)性最強(qiáng)，因擠壓變形導(dǎo)致的故障率最低;外掛移門次之;而傳統(tǒng)塞拉門的抗擠壓性最弱。在有的線路上會(huì)因乘客擁擠導(dǎo)致車門關(guān)閉不上，而使用微動(dòng)塞拉門，塞拉行程小，占用的客室空間小，就能解決擁擠狀態(tài)關(guān)門的問題。

（三）重量和空間

減重是城軌車輛的必修課題，在門扇厚度相當(dāng)?shù)那闆r下，內(nèi)藏移門、外掛移門、塞拉門和微動(dòng)塞拉門這4種門系統(tǒng)的重量是有差距的。占用車內(nèi)空間方面，外掛移門的驅(qū)動(dòng)裝置與門扇均位于車體外側(cè)，占用車內(nèi)空間最小，但車輛運(yùn)行阻力加大;微動(dòng)塞拉門同樣也有運(yùn)行阻力問題;而傳統(tǒng)塞拉門因塞拉行程大，占用車內(nèi)空間最大。另外，近年車門系統(tǒng)整體美觀性也越來越受重視，幾種門系統(tǒng)中只有塞拉門與車體表面渾然一體。

（四）經(jīng)濟(jì)性

在價(jià)格及日常維護(hù)成本方面，塞拉門總價(jià)平均要比內(nèi)藏移門高出20%～25%。外掛移門價(jià)格介于內(nèi)藏移門與塞拉門之間。微動(dòng)塞拉門實(shí)現(xiàn)了門扇周邊密封膠條與車體門框平面的緊密貼合，在隔音隔熱與密封性能方面較內(nèi)藏移門與外掛移門均有明顯改善，因此，未來的城軌車輛上微動(dòng)塞拉門的應(yīng)用可能會(huì)越來越廣泛。

二、車門故障診斷方法

（一）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。

（二）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)定車門開關(guān)過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。

（三）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。

三、結(jié)語

本文對(duì)客室車門系統(tǒng)性能，和車門故障診斷方法進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]時(shí)旭.地鐵車門系統(tǒng)故障診斷與維修決策的方法研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2017.

[2]全達(dá)，孫秀芳，王緬.基于故障樹分析法的識(shí)別單元的可靠性分析[J].現(xiàn)代制造工程，2018（4）：122-125，93.