淺析動(dòng)車組塞拉門應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)

王洋 智雷勇

摘 要：以CRH380B型動(dòng)車組為例，剖析由關(guān)到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊和安全回路模塊組成的塞拉門應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)的控制電路和運(yùn)行邏輯。找出電控系統(tǒng)關(guān)到位行程開關(guān)存在的冗余設(shè)計(jì)失效問題，并提出優(yōu)化措施，以期提升塞拉門系統(tǒng)穩(wěn)定性和列車運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：塞拉門;障礙檢測;緊急解鎖

中圖分類號：U270.386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

當(dāng)前廣泛應(yīng)用的塞拉門，采用嵌入式門控系統(tǒng)作為控制核心[1]，以電機(jī)、電磁閥、電磁鐵等作為電控對象，以各類開關(guān)信號作為閉環(huán)反饋信號，大大提升了側(cè)門系統(tǒng)的安全性和舒適性。蘭州交通大學(xué)段毅剛的研究結(jié)果表示：在充分考慮到各事件的不確定性時(shí)，塞拉門系統(tǒng)的失效概率在57.78%～62.96%變化[2]，一定程度上反映出塞拉門的可靠程度比較低，故障率比較高。各類電控設(shè)備的使用、以及各類開關(guān)信號對塞拉門各機(jī)械裝置的檢測，形成了一個(gè)龐大的閉環(huán)反饋信號系統(tǒng)，不僅需要滿足日常使用功能，還需滿足緊急情況下的應(yīng)急保護(hù)功能，這就大大增加了電控系統(tǒng)的復(fù)雜性和檢修難度，因此電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需要兼顧電控系統(tǒng)故障的自動(dòng)檢測，提升塞拉門檢修效率和故障處理速度，不斷提升安全性和舒適性。本文以CRH380B型動(dòng)車組長客高寒車塞拉門的應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，并從安全、自檢、故障處理等角度，對其提出一些優(yōu)化措施。

1 塞拉門應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)

動(dòng)車組塞拉門電控系統(tǒng)由門控器、電磁閥、電磁鐵、行程開關(guān)、壓力開關(guān)、按鈕等組成[3]，以門控器為控制核心，行程開關(guān)、壓力開關(guān)、按鈕等為門控器提供輸入信號，門控器輸出信號控制電機(jī)、電磁閥、電磁鐵等。

1.1 門控器的主要輸入輸出信號裝置

門控器的主要輸入信號是由一些行程開關(guān)、旋鈕開關(guān)、按鈕、敏感邊緣和壓力開關(guān)等裝置組成，如表1所示。

門控器的主要輸出信號是由一些電磁閥和電磁鐵等裝置組成，如表2所示。

1.2 塞拉門應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)

塞拉門應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)分為關(guān)到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊、安全回路模塊等[4]。

1.2.1 門關(guān)到位檢測[5]

如圖1所示，98%關(guān)到位行程開關(guān)S4與S8采用冗余設(shè)計(jì)，防止一個(gè)異常時(shí)影響關(guān)門。S4與S8的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后引入門控器的信號輸入，只要S4或S8有1個(gè)被壓下，門控器輸入信號就會(huì)改變，同時(shí)S4和S8分別與門隔離行程開關(guān)S2行程兩路安全回路，這些充分體現(xiàn)了S4與S8的冗余設(shè)計(jì)。

1.2.2 緊急解鎖電磁鐵Y4與車門隔離

如圖2所示，緊急情況下需要開門時(shí)，首先操作緊急操作按鈕S12或緊急操作開關(guān)S13（兩者為并聯(lián)關(guān)系，二選一即可），然后通過內(nèi)部把手拉動(dòng)鋼絲繩，拉動(dòng)主鎖解鎖裝置來實(shí)現(xiàn)緊急情況下的車門解鎖（主鎖和輔助鎖）。鋼絲繩中間部位被電磁鐵組件所截?cái)?，將鋼絲繩分成兩段，兩個(gè)鋼絲繩接口處皆采用銷釘孔結(jié)構(gòu)。緊急解鎖電磁鐵Y4控制銷釘伸縮，伸出時(shí)插入兩個(gè)銷釘孔中，兩部分鋼絲繩合為一體可正常解鎖;縮回時(shí)兩個(gè)銷釘孔中無銷釘，兩段鋼絲繩各自運(yùn)動(dòng)互不影響，不可解鎖。

緊急解鎖電磁鐵Y4得電時(shí)，拉動(dòng)插銷縮回，兩部分鋼絲繩相互獨(dú)立，拉動(dòng)緊急解鎖把手時(shí)鋼絲繩末端不動(dòng)無法解鎖。緊急解鎖電磁鐵Y4失電時(shí)，插銷依靠彈簧力伸出，插入兩部分鋼絲繩接口的銷釘孔中，將兩部分鋼絲繩合為一體，拉動(dòng)緊急解鎖把手時(shí)鋼絲繩末端拉動(dòng)主鎖解鎖機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用機(jī)械方式將主鎖解鎖。同時(shí)壓下緊急解鎖行程開關(guān)S3，其常閉觸點(diǎn)斷開，門控器對輔助鎖電磁閥供電被常閉觸點(diǎn)截?cái)?其常開觸點(diǎn)閉合，門控器接收到緊急解鎖輸入信號，斷開輔助鎖閉鎖電磁閥的供電。

列車在關(guān)門時(shí)，如站臺補(bǔ)償器無法正常收回，則可先斷開QF1，手動(dòng)將踏板收回，并隔離站臺補(bǔ)償器，踏板隔離行程開關(guān)S16被壓下，再手動(dòng)關(guān)閉車門，并手動(dòng)隔離車門，使門隔離行程開關(guān)S2被壓下。

1.2.3 障礙檢測

當(dāng)車門受到障礙物的阻擋時(shí)，門控器有三種相互獨(dú)立的檢測方式：

（1）內(nèi)敏感邊緣和外敏感邊緣：兩個(gè)邊緣任何一個(gè)發(fā)生變形，電阻值即發(fā)生變化[6]，則認(rèn)為有障礙物，障礙檢測反應(yīng)速度快;

（2）電機(jī)電流監(jiān)控：關(guān)門過程中如電機(jī)的實(shí)時(shí)電流超過設(shè)定值，則認(rèn)為有障礙物，檢測較慢，適用于機(jī)械故障造成的障礙，觸發(fā)行程開關(guān)S4或S8后，此障礙檢測失效;

（3）門位置監(jiān)測：通過門位置傳感器，將門的運(yùn)動(dòng)區(qū)域分成多個(gè)距離段，如果在給定的時(shí)間內(nèi)門未通過對應(yīng)的距離段，則認(rèn)為有障礙物。

1.2.4 安全回路

安全回路的作用是提供給司機(jī)室車門安全互鎖信號，防止車門未關(guān)閉列車就開始行進(jìn)，防范安全隱患[7]。

如圖3所示，安全回路由3條旁路并聯(lián)而成：

第1條由隔離行程開關(guān)S2常開觸點(diǎn)1和關(guān)到位行程開關(guān)S8常開觸點(diǎn)串聯(lián)組成。

第2條由隔離行程開關(guān)S2常開觸點(diǎn)1和關(guān)到位行程開關(guān)S4常開觸點(diǎn)1串聯(lián)組成。在異常情況下使用隔離鎖時(shí)，只要車門關(guān)閉到位，壓下關(guān)到位行程開關(guān)S4或S8即可導(dǎo)通回路1或回路2。

第3條由關(guān)到位行程開關(guān)S4常開觸點(diǎn)2、主鎖鎖到位行程開關(guān)S1常閉觸點(diǎn)和輔助鎖鎖到位行程開關(guān)常開觸點(diǎn)串聯(lián)組成。其中任何一條回路導(dǎo)通，列車即可正常運(yùn)行，否則列車無牽引動(dòng)力輸出。

在正常情況下，車門關(guān)閉到位，壓下關(guān)到位行程開關(guān)S4;輔助鎖閉鎖，壓下輔助鎖鎖到位行程開關(guān)S5;主鎖閉鎖，松開主鎖鎖到位行程開關(guān)S1;當(dāng)以上三者都滿足時(shí)回路3才導(dǎo)通。

2 存在問題與改進(jìn)建議

98%關(guān)到位行程開關(guān)S4和S8采用冗余設(shè)計(jì)，S4和S8的安裝精度要求高，安裝調(diào)試過程較為復(fù)雜，且兩者常閉觸點(diǎn)串聯(lián)后接入到門控器輸入接口，給安裝調(diào)試增加了難度。安裝時(shí)，如S8的位置在關(guān)門時(shí)不能被壓下，工人又疏于調(diào)試，則門控系統(tǒng)是無法檢測出來的，是有可能帶病運(yùn)行的。正常關(guān)門時(shí)，如S4正常，即使S8位置異常不被壓下，門控器和安全回路也檢測不到異常;如S8正常，S4位置異常關(guān)門時(shí)無法壓下，則只有安全回路才能檢測出異常，而門控器檢測不到;如S4和S8位置都異常時(shí)，門控器才能檢測出來。

障礙檢測功能與S4和S8有關(guān)，如S4和S8都異常，電機(jī)電流檢測障礙功能在門關(guān)到位時(shí)會(huì)有效，造成門難以關(guān)上，造成安全隱患。因此從安全的角度和便于安裝調(diào)試的角度來看，門控器應(yīng)使用兩個(gè)輸入接口分別接收S4和S8的輸入信號，保證冗余功能的有效性和門控系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)論

本文以塞拉門的應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)為例，剖析了電控系統(tǒng)關(guān)到位檢測模塊、障礙檢測模塊、緊急解鎖和隔離模塊、安全回路模塊的控制電路和運(yùn)行邏輯，從提升列車運(yùn)行安全性和故障智能自檢的角度出發(fā)，找出電控系統(tǒng)關(guān)到位行程開關(guān)存在的冗余設(shè)計(jì)失效問題。并提出門控器使用兩個(gè)輸入接口接收S4和S8信號的優(yōu)化措施，不斷提升塞拉門系統(tǒng)穩(wěn)定性和列車安全性。

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